CN108194098A - 一种盾构隧道防撞吸能管片装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道防撞装置领域，并公开了一种盾构隧道防撞吸能管片装置，包括空心盾构衬砌管片、弧形钢防撞片和吸能装置，所述空心盾构衬砌管片包括弧形内管片和弧形外管片；所述弧形钢防撞片固定安装在所述弧形内管片上；所述吸能装置包括连杆、垫圈、弹簧阻尼器和钢套筒；该弹簧阻尼器的一端压住所述垫圈上而另一端压住所述钢套筒的一端，所述钢套筒的另一端固定安装在所述弧形外管片上。本发明通过内置吸能装置，外连弧形钢防撞片，安装和拆换方便高效，即使在列车撞击下吸能装置损坏，仍可揭开弧形内管片，更换吸能装置，再次使用，成本极低，占用空间小，施工时间极少，防撞效果好，同时具有便于更换、容易维修的特点。

Description

一种盾构隧道防撞吸能管片装置

技术领域

本发明属于隧道防撞装置领域，更具体地，涉及一种盾构隧道防撞吸能管片装置。

背景技术

随着我国机械化程度和制造业水平的不断提高，盾构施工技术因其具有对地层扰动小、环境影响小、施工速度快等优势，越来越多地被应用到城市地下铁道和高速铁路隧道等地下工程设施的修建当中。由于盾构隧道是通过接头固定螺栓将预制衬砌管片拼接形成的一种隧道结构型式，相对于矿山法修建的复合式衬砌结构，其整体刚度相对较小，结构稳定性相对较差，抗撞击能力相对较弱。

尽管中国高速铁路的运营安全整体是可靠的，但出现的高速列车脱轨撞击盾构隧道的小概率事件也需引起高度重视。当脱轨事故发生在盾构隧道中时，列车与隧道间的剧烈撞击在引起管片衬砌损伤和变形的同时，还可能导致管片错动和衬砌结构失稳，从而诱发盾构隧道结构整体破坏。国内外公路隧道大多通过设置防撞墙、防撞墩等非隧道本体结构来应对汽车车辆撞击问题。对于整体质量大、运行速度高的列车编组，通常采用在管片衬砌内部模筑二次衬砌的方式加以应对，如广深港客运专线狮子洋隧道、沪通铁路黄浦江水下隧道等。但是盾构隧道双层衬砌结构造价较高、施工周期较长、经济性较差，使其很难保证在盾构隧道中的大规模应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种盾构隧道防撞吸能管片装置，内含弹簧阻尼器和高压吸能空气的盾构隧道空心盾构衬砌管片吸能装置，缓冲性能好、整体性强，能有效吸收高速列车脱轨撞击产生的冲击力。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，包括空心盾构衬砌管片、弧形钢防撞片和吸能装置，其中，

所述空心盾构衬砌管片包括固定连接在一起的弧形内管片和弧形外管片；

所述弧形钢防撞片固定安装在所述弧形内管片上，该弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的弧度一致并且与所述弧形内管片存在间距；

所述弧形内管片位于所述弧形钢防撞片和所述弧形外管片之间；

所述吸能装置包括连杆、垫圈、弹簧阻尼器和钢套筒，所述连杆的一端固定连接在所述弧形钢防撞片上，而该连杆的另一端穿过所述弧形钢防撞片后伸入所述钢套筒内，并且所述弧形钢防撞片和所述钢套筒分别活动穿装在所述连杆上；所述垫圈、弹簧阻尼器和钢套筒均位于所述空心盾构衬砌管片内，所述垫圈固定穿装在所述连杆上，所述弹簧阻尼器穿装在所述连杆上，该弹弹簧阻尼器的一端压住所述垫圈上而另一端压住所述钢套筒的一端，所述钢套筒的另一端固定安装在所述弧形外管片上。

优选地，所述连杆的一端通过固定螺栓固定连接在所述弧形钢防撞片上。

优选地，所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距为6cm～10cm。

优选地，所述弹簧阻尼器的长度大于所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距，并且该长度为8cm～12cm。

优选地，所述连杆在所述钢套筒可移动的距离小于所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距，并且钢套筒可移动的距离为5cm～9cm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明含弹簧阻尼器和吸能装置，缓冲性能好、整体性强，能有效吸收高速列车脱轨撞击产生的冲击力，且其组装方便、施工效率高。

2)本发明通过内置吸能装置，外连弧形钢防撞片，安装和拆换方便高效，即使在列车撞击下吸能装置损坏，仍可揭开弧形内管片，更换吸能装置，再次使用。较之二次衬砌作为防撞装置，该吸能装置成本极低，占用空间少，施工时间极少，防撞效果好，同时具有便于更换、容易维修的特点。

3)本发明吸能装置在施工前可以预先安装在空心盾构衬砌管片内，弧形钢防撞片只需拧上固定螺栓就可固定在盾构隧道内侧，施工方便，占用时间少。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的细部结构示意图；

图4为本发明中吸能装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图4，一种盾构隧道防撞吸能管片装置，包括空心盾构衬砌管片、弧形钢防撞片2和吸能装置，其中，

所述空心盾构衬砌管片包括固定连接在一起的弧形内管片4和弧形外管片9；

所述弧形钢防撞片2固定安装在所述弧形内管片4上，该弧形钢防撞片2的弧度与所述弧形内管片4的弧度一致并且与所述弧形内管片4存在间距；

所述弧形内管片4位于所述弧形钢防撞片2和所述弧形外管片9之间；

所述吸能装置包括连杆3、垫圈5、弹簧阻尼器6和钢套筒7，所述连杆3的一端固定连接在所述弧形钢防撞片2上，而该连杆3的另一端穿过所述弧形钢防撞片2后伸入所述钢套筒内，并且所述弧形钢防撞片2和所述钢套筒7分别活动穿装在所述连杆3上；所述垫圈5、弹簧阻尼器6和钢套筒均位于所述空心盾构衬砌管片内，所述垫圈5固定穿装在所述连杆3上，所述弹簧阻尼器6穿装在所述连杆3上，该弹弹簧阻尼器6的一端压住所述垫圈5上而另一端压住所述钢套筒7的一端，所述钢套筒7的另一端固定安装在所述弧形外管片9上。钢套筒7上具有螺纹，因此通过该螺纹8连接在所述弧形外管片9上。

进一步，所述连杆3的一端通过固定螺栓1固定连接在所述弧形钢防撞片2上。

进一步，所述弧形钢防撞片2的弧度与所述弧形内管片4的间距为6cm～10cm。

进一步，所述弹簧阻尼器6的长度大于所述弧形钢防撞片2的弧度与所述弧形内管片4的间距，并且该长度为8cm～12cm。

进一步，所述连杆3在所述钢套筒7可移动的距离小于所述弧形钢防撞片2的弧度与所述弧形内管片4的间距，并且钢套筒7可移动的距离为5cm～9cm。

这样，能够保证弧形钢防撞片2不会触及空心盾构衬砌管片的弧形内管片而影响管片受力，同时保证弹簧阻尼器6不会在压缩过程中损坏。

本发明的弧形钢防撞片2位于盾构隧道内侧可与脱轨的列车接触的拱腰；吸能装置置于空心盾构衬砌管片内部，由高强度的钢材制成的连杆3、高强度弹簧阻尼器6和可密封的钢套筒7组成；在空心盾构衬砌管片的内侧开孔，使用固定螺栓1将弧形钢防撞片2固定在连杆3上，与吸能装置连接为一体；

本装置只需安装在可能与脱轨列车相接触的盾构道内侧拱腰位置；列车脱轨在线路曲线段发生的概率远大于线路直线段，因此只需要在曲线段安装本装置；列车脱轨不会撞击曲线内侧，因此本装置只需要安装在曲线外侧。

以此方式，不需要整环安装吸能装置，从而节约材料，高效地利用所安装的吸能装置，大大地降低生产成本，与二次衬砌相比，减少了现场施工时间，同时极大地降低了工程造价。

进一步，弧形钢防撞片2可以只使用一块，吸能装置则具有多个，优选21个，使用21颗固定螺栓1将弧形钢防撞片2与各连杆3相连，将其固定在空心盾构衬砌管片内侧。这样，通过固定螺栓1连接可方便的将弧形钢防撞片2固定在盾构隧道内侧，同时耗费时间较少。

这样，吸能装置既不占用盾构隧道内净空，也不占用现场施工时间，同时还能保证吸收列车撞击能量的效果。

进一步，连杆3将弧形钢防撞片2、高强度弹簧阻尼器6和可密封的钢套筒7连接在一起，可以在现场施工前预先安装在空心盾构衬砌管片上，吸能装置的安装不影响施工过程和施工进度，这样可以减少现场安装作业时间，降低施工费用。

进一步，可密封的钢套筒7内装有高压空气，钢套筒7可以拧紧在空心盾构衬砌管片上，这样可以顶紧连杆3，避免弧形钢防撞片2松动，同时可以使高压空气在压缩时提供更大的反力。

进一步，盾构隧道空心盾构衬砌管片外壁预制好以后，安装吸能装置，其后通过分别在管片两边安装两颗固定螺栓1来固定空心盾构衬砌管片的弧形内管片，防止弧形内管片在安装过程中分离脱落；当盾构隧道施工完成以后，再使用固定螺栓1固定弧形钢防撞片2，弧形钢防撞片2的安装亦不影响施工过程和施工进度，这样减少了吸能装置现场作业时间；当吸能装置损坏以后，还可以更换装置，便于维修养护。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，包括空心盾构衬砌管片、弧形钢防撞片和吸能装置，其中，

所述空心盾构衬砌管片包括固定连接在一起的弧形内管片和弧形外管片；

所述弧形钢防撞片固定安装在所述弧形内管片上，该弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的弧度一致并且与所述弧形内管片存在间距；

所述弧形内管片位于所述弧形钢防撞片和所述弧形外管片之间；

所述吸能装置包括连杆、垫圈、弹簧阻尼器和钢套筒，所述连杆的一端固定连接在所述弧形钢防撞片上，而该连杆的另一端穿过所述弧形钢防撞片后伸入所述钢套筒内，并且所述弧形钢防撞片和所述钢套筒分别活动穿装在所述连杆上；所述垫圈、弹簧阻尼器和钢套筒均位于所述空心盾构衬砌管片内，所述垫圈固定穿装在所述连杆上，所述弹簧阻尼器穿装在所述连杆上，该弹弹簧阻尼器的一端压住所述垫圈上而另一端压住所述钢套筒的一端，所述钢套筒的另一端固定安装在所述弧形外管片上。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，所述连杆的一端通过固定螺栓固定连接在所述弧形钢防撞片上。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距为6cm～10cm。

4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，所述弹簧阻尼器的长度大于所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距，并且该长度为8cm～12cm。

5.根据权利要求3所述的一种盾构隧道防撞吸能管片装置，其特征在于，所述连杆在所述钢套筒可移动的距离小于所述弧形钢防撞片的弧度与所述弧形内管片的间距，并且钢套筒可移动的距离为5cm～9cm。