CN109026063A - 一种管片接头式盾构隧道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管片接头式盾构隧道结构，包括管片本体，其特征在于：所述管片本体的侧缘一半凹进一半凸出，相邻管片本体之间通过凹凸互锁，相互支撑；所述管片本体设有预埋直角螺栓，所述直角螺栓之间通过螺栓套筒连接；所述管片本体的侧缘处设有预埋钢板。防水结构由管片侧缘接缝处的钢板腻子止水带和环缝处管片圆周内侧的GB/SR止水条构成。本发明接头型式简单，施工方便，无螺栓手孔，防水效果好，可减少管片错台，提高拼装质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种管片接头式盾构隧道结构，涉及地铁、铁路、公路、市政、水电管路修建等领域，适用于盾构隧道管片接头及防水结构的设计。
背景技术
近年来盾构隧道在城市地铁、跨江海隧道等领域中得到了广泛的应用。盾构隧道管片衬砌结构是通过管片接头将管片拼接成环，再通过环间接头将单个管片环连接成管状结构而构成的隧道主体。衬砌结构是盾构隧道的主要支护，而衬砌环作为一个整体，管片接头是其薄弱环节。
目前，盾构隧道管片结构接头多采用内置螺栓连接，弹性密封垫加遇水膨胀橡胶条防水。这种结构通过螺栓连接增加了隧道的整体稳定性，但是由于管片需要预留螺栓孔和安装手孔，受力性能降低，同时也容易形成渗漏水通道。防水结构采用的弹性密封垫和遇水膨胀橡胶容易老化，耐久性较差，密封垫用胶水粘结在管片表面，容易脱落，此外，拼装误差、管片错台和张开都会直接导致密封垫的错缝和张开，影响防水效果。
随着城市化进程的推进，越来越多的隧道进行建设和投入使用，为提高隧道管片的施工效率和拼装质量，提高运营期隧道的耐久性和防水性能，研究开发一种方便拼装、受力性能和防水效果良好的管片结构有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种管片接头式盾构隧道结构，从而增强管片的受力性能和防水效果，并便于管片的拼装。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管片接头式盾构隧道结构，所述盾构隧道结构是由多组管片本体拼装而成，所述管片本体的两端以及两侧面均分别加工有相互对称设置的台阶状榫卯结构，在所述台阶状榫卯结构的整个台阶断面上通过多根锚固钢筋铺装有预埋钢板；每两个相邻管片本体的端部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的端部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带，且在每两个相邻管片本体的端部搭接面底部设置有横跨搭接面的锚固结构；每两个相邻管片本体的侧部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的侧部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带，且在每两个相邻管片本体的侧部搭接面底部粘贴有横跨搭接面的GB/SR止水条。
进一步的，本发明所述锚固结构包括以螺纹端部相对的方式分别预埋在端部搭接面两侧各自管片本体上的两个预埋直角螺栓、以及连接在两个预埋直角螺栓之间的螺栓套筒。
进一步的，本发明所述台阶状榫卯结构的高度占管片厚度的一半，凹凸面高差为管片厚度的一半。
进一步的，本发明所述预埋直角螺栓预埋深度为1/3-2/3的管片本体厚度，预埋直角螺栓的预埋点距离管片本体侧缘凹面为1.0-1.5倍的管片厚度，预埋直角螺栓的纵向间隔为1/3-1/2管片本体的宽度，预埋直角螺栓短边外露长度为1/6-1/4的预埋深度，预埋直角螺栓的外露螺栓表面涂装有防腐层。
进一步的，本发明所述预埋直角螺栓的螺纹部以及螺栓钢套筒的长度均为0.3-0.8倍的管片本体的厚度。
进一步的，本发明所述预埋钢板采用不锈钢材料，厚度为15-25毫米，预埋钢板的锚固钢筋长度为10倍的锚固钢筋直径。
进一步的，本发明所述钢板腻子止水带的橡胶腻子主体材料为丁基橡胶，钢板腻子止水带在接缝处通过橡胶粘合剂与两侧的预埋钢板粘结。
进一步的，本发明所述GB/SR止水条主体材料为丁基橡胶，粘结于管片本体侧缝内侧圆周，GB/SR止水条的宽度为2/3-4/3管片本体的厚度，GB/SR止水条外露胶面上设置有保护层
具体的说：本发明的管片接头式盾构隧道结构包括管片本体，所述管片本体的侧缘一半凹进一半凸出，相邻管片本体之间通过凹凸互锁，相互支撑；所述管片本体设有预埋直角螺栓，所述直角螺栓之间通过螺栓套筒连接；所述管片本体的侧缘处设有预埋钢板；所述管片侧缘一侧上凸下凹，对应另一侧下凸上凹，凹凸面高度各占管片侧缘厚度一半，凹凸面高差为管片厚度的一半；所述预埋直角螺栓预埋深度为1/3~2/3的管片厚度，距离管片侧缘凹面为1.0~1.5倍的管片厚度，沿纵向间隔1/3~1/2环宽布置，直角螺栓短边外露长度为1/6~1/4预埋深度，外露螺栓表面涂防腐层；所述直角螺栓螺纹及螺栓钢套筒长度为0.3~0.8倍的管片厚度；所述管片侧缘预埋钢板采用不锈钢材料，厚度为15~25毫米，预埋钢板的锚固长度取10倍的钢筋直径；所述钢板腻子止水带的橡胶腻子主体材料为丁基橡胶，钢板腻子止水带在接缝处通过橡胶粘合剂与两侧的管片预埋钢板粘结；所述GB/SR止水条主要材料为丁基橡胶，粘结于管片环缝内侧圆周，宽度为2/3~4/3管片厚度，止水条外露胶面上做保护层。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本法在管片接头处采用凹凸面设计，管片本身可实现拼装定位，提高了拼装的效率和质量。
2、本发明的管片接头采用凹凸面互锁，不需要预留手孔和螺栓孔，避免了对管片块体受力性能的影响，并充分利用管片本体强度保证接头连接。
3、本发明纵缝接头采用凹凸面互锁的同时，预埋直角螺栓加强连接，保证接头的受力性能，提高隧道的整体性，外置螺栓安装方便，便于后期维护。
4、本发明在环缝处采用双重防水设计，除在接缝断面使用钢板腻子止水带之外，沿环缝内侧圆周铺贴GB/SR止水条，提高了环缝的防水性能，便于后期发现渗漏和损坏后及时更换。
5、本发明采用丁基橡胶做防水材料，具有特强的自粘性和优异的耐老化性，可适应管片接头处的微变形。
6、本发明采用接头全截面防水，防水材料沿整个接缝断面铺满，避免了因拼装误差或管片错台引起的局部防水密封失效，保证了不同工况下的防水效果。
附图说明
图1是本发明实施例的管片块间连接结构示意图；
图2是本发明实施例的管片环间连接结构示意图；
图3是本发明实施例的管片纵向接缝剖面示意图；
图4是本发明实施例的管片环向接缝剖面示意图；
其中：1、管片；2、纵向接缝（端部接缝）；3、预埋直角螺栓；4、环向接缝（侧部接缝）；5、GB/SR止水条；6、预埋钢板；7、钢板腻子止水带；8、螺栓套筒；9、锚固钢筋。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
如图1-4所示，本发明的管片接头式盾构隧道结构是由多组管片本体1拼装而成，所述管片本体1的两端以及两侧面均分别加工有相互对称设置的台阶状榫卯结构，在所述台阶状榫卯结构的整个台阶断面上通过多根锚固钢筋9铺装有预埋钢板6；每两个相邻管片本体1的端部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的端部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带7，且在每两个相邻管片本体的端部搭接面底部设置有横跨搭接面的锚固结构（具体见图1和图3）；每两个相邻管片本体1的侧部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的侧部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带7，且在每两个相邻管片本体的侧部搭接面底部粘贴有横跨搭接面的GB/SR止水条5（具体见图2和图4）。
较佳的，本实施例所述锚固结构包括以螺纹端部相对的方式分别预埋在端部搭接面两侧各自管片本体上的两个预埋直角螺栓3、以及连接在两个预埋直角螺栓3之间的螺栓套筒8；所述预埋直角螺栓3预埋深度为1/3-2/3的管片本体厚度，预埋直角螺栓3的预埋点距离管片本体侧缘凹面为1.0-1.5倍的管片厚度，预埋直角螺栓的纵向间隔为1/3-1/2管片本体的宽度，预埋直角螺栓短边外露长度为1/6-1/4的预埋深度，预埋直角螺栓的外露螺栓表面涂装有防腐层；所述预埋直角螺栓3的螺纹部以及螺栓钢套筒8的长度均为0.3-0.8倍的管片本体的厚度。
较佳的，本实施例所述台阶状榫卯结构的高度占管片厚度的一半，凹凸面高差为管片厚度的一半；所述预埋钢板6采用不锈钢材料，厚度为15-25毫米，预埋钢板6的锚固钢筋9长度为10倍的锚固钢筋直径；所述钢板腻子止水带7的橡胶腻子主体材料为丁基橡胶，钢板腻子止水带7在接缝处通过橡胶粘合剂与两侧的预埋钢板6粘结；所述GB/SR止水条5主体材料为丁基橡胶，粘结于管片本体侧缝内侧圆周，GB/SR止水条的宽度为2/3-4/3管片本体的厚度，GB/SR止水条外露胶面上设置有保护层。
本实施例具体的说：参见图1至图4所示，本发明主要包括20mm厚预埋不锈钢板6；长20cm，纵向间距15cm的Φ18mm锚固钢筋9；10mm厚的丁基钢板腻子止水带7；30cm宽，6mm厚的GB/SR丁基止水条5；长18cm+30cm的Φ30直角螺栓3；长15cm的螺栓套筒8；如图1所示，管片环直径6m，外径6.6m，管片厚0.3m。每块管片纵缝接头断面为凹凸面设计，凹凸面高差为15cm，纵缝接头处预埋直角螺栓和不锈钢板，相邻管片通过凹凸面相互咬合和外置直角螺栓连接，充分利用了管片自身强度来保证管片的整环受力性能；如图2所示，管片环宽1.2m，环缝内侧铺贴30cm宽，6mm厚的GB/SR丁基止水条，二道防水可提高环缝处的防水效果，发现破损渗漏后方便及时更换修复；如图3所示，管片纵缝接头凹凸断面之间粘结10mm厚的丁基钢板腻子止水带；管片接头处预埋钢板厚20mm，锚固钢筋型号为HRB335，直径Φ18mm，长20cm，纵向间距15cm；相邻管片直角螺栓通过长15cm的套筒连接；如图4所示，管片环缝接头断面为凹凸面设计，凹凸面高差为15cm，环缝接头处预埋不锈钢板，不锈钢板可提高管片接头处的结构刚度，避免接头处局部受力过大而破损，同时可提高管片表面与止水带的粘结强度。
Claims (8)
1.一种管片接头式盾构隧道结构，所述盾构隧道结构是由多组管片本体（1）拼装而成，其特征在于：所述管片本体（1）的两端以及两侧面均分别加工有相互对称设置的台阶状榫卯结构，在所述台阶状榫卯结构的整个台阶断面上通过多根锚固钢筋（9）铺装有预埋钢板（6）；每两个相邻管片本体（1）的端部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的端部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带（7），且在每两个相邻管片本体的端部搭接面底部设置有横跨搭接面的锚固结构；每两个相邻管片本体（1）的侧部均通过相互配合的台阶状榫卯结构搭接在一起，在每两个相邻管片本体的侧部搭接接触面之间均设置有钢板腻子止水带（7），且在每两个相邻管片本体的侧部搭接面底部粘贴有横跨搭接面的GB/SR止水条（5）。
2.根据权利要求1所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述锚固结构包括以螺纹端部相对的方式分别预埋在端部搭接面两侧各自管片本体上的两个预埋直角螺栓（3）、以及连接在两个预埋直角螺栓（3）之间的螺栓套筒（8）。
3.根据权利要求1所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述台阶状榫卯结构的高度占管片厚度的一半，凹凸面高差为管片厚度的一半。
4.根据权利要求2所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述预埋直角螺栓（3）预埋深度为1/3-2/3的管片本体厚度，预埋直角螺栓（3）的预埋点距离管片本体侧缘凹面为1.0-1.5倍的管片厚度，预埋直角螺栓的纵向间隔为1/3-1/2管片本体的宽度，预埋直角螺栓短边外露长度为1/6-1/4的预埋深度，预埋直角螺栓的外露螺栓表面涂装有防腐层。
5.根据权利要求2所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述预埋直角螺栓（3）的螺纹部以及螺栓钢套筒（8）的长度均为0.3-0.8倍的管片本体的厚度。
6.根据权利要求1所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述预埋钢板（6）采用不锈钢材料，厚度为15-25毫米，预埋钢板（6）的锚固钢筋（9）长度为10倍的锚固钢筋直径。
7.根据权利要求1所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述钢板腻子止水带（7）的橡胶腻子主体材料为丁基橡胶，钢板腻子止水带（7）在接缝处通过橡胶粘合剂与两侧的预埋钢板（6）粘结。
8.根据权利要求1所述的管片接头式盾构隧道结构，其特征在于：所述GB/SR止水条（5）主体材料为丁基橡胶，粘结于管片本体侧缝内侧圆周，GB/SR止水条的宽度为2/3-4/3管片本体的厚度，GB/SR止水条外露胶面上设置有保护层。
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