CN109184738B - 隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，包括：预埋于隧道管片内的销槽本体，内部形成有适配于剪力销的销头的凹槽，所述凹槽的槽口设于所述隧道管片对应的环面上；形成于所述销槽本体端部边板，所述边板围设于所述凹槽的槽口的边缘且所述边板也设于所述隧道管片对应的环面上；固设于所述销槽本体的端部并设于所述凹槽的槽底处的第一抗剪板，所述第一抗剪板埋设于所述隧道管片内。本发明提供的预埋销槽结构用于在隧道管片上形成连接剪力销的凹槽，可应用于350mm厚的通用管片上，且该预埋销槽结构的抗剪承受力为150KN，完全满足免拆顶管施工的新工艺的抗剪要求。且无需改钢模、无需预埋钢筋，操作简单方便。

Description

隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，特指一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构及其施工方法。

背景技术

当前城市地铁、公路、铁路等隧道越来越多采用盾构法施工。国内目前盾构法隧道只有大隧道采用通用120mm直径剪力销抗剪，大隧道管片厚度一般在600mm以上，其抗剪槽采用混凝土浇筑配筋即可满足局部抗剪切要求。而对于厚度只有350mm的地铁通用管片，光靠混凝土槽外配钢筋无法满足抗剪要求，且厚度较薄(350mm)的通用管片因需留设混凝土槽的位置而无法配置钢筋，所以，现有的盾构法施工中，盾构管片间通常采用平接头方式对接，而无剪力销的设置，存在抗剪能力不足的问题。

对于两隧道间联络通道采用免拆顶管施工的新工艺来说，其需要通用管片具有较强的抗剪能力。针对这一问题，中国在先专利(申请号为：201220219715.2，发明创造名称为：隧道管片剪力销)提供了一种隧道管片剪力销，可有效地定位拼装管片、传递和分解剪力、平衡管片环块间的错动。但该在先专利中并未公开如何使得管片中预留孔满足抗剪要求，故而其应用于现有的350mm厚的通用管片存在困难。另外，为了增加抗剪能力，还可以采用传统的混凝土榫头抗剪，但这样需要另外做制作管片的钢模，成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构及其施工方法，解决现有的平接头隧道管片无法满足顶管施工的新工艺的抗剪要求、隧道管片剪力销无法应用于350mm厚的通用管片、以及混凝土榫头抗剪需重新制作钢模而成本高昂等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，包括：

预埋于隧道管片内的销槽本体，内部形成有适配于剪力销的销头的凹槽，所述凹槽的槽口设于所述隧道管片对应的环面上；

形成于所述销槽本体端部边板，所述边板围设于所述凹槽的槽口的边缘且所述边板也设于所述隧道管片对应的环面上；

固设于所述销槽本体的端部并设于所述凹槽的槽底处的第一抗剪板，所述第一抗剪板埋设于所述隧道管片内。

本发明提供的预埋销槽结构用于在隧道管片上形成连接剪力销的凹槽，可应用于350mm厚的通用管片上，且该预埋销槽结构的抗剪承受力为150KN，完全满足免拆顶管施工的新工艺的抗剪要求。且本发明的预埋销槽结构可在制作隧道管片时直接埋设于隧道管片内，而无需改钢模、无需预埋钢筋，操作简单方便，节省成本。本发明的预埋销槽结构填补了隧道管片剪力销销槽预埋结构的空白。本发明的预埋销槽结构通过与销槽本体连接的第一抗剪板来增强销槽本体与隧道管片间的拉结力及连接强度，从而提高了凹槽的抗剪能力。在凹槽的边缘设置有边板，边板贴设于隧道管片的环面上，能够加强隧道管片的结构强度，还能提高凹槽的抗剪能力。

本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的进一步改进在于，还包括垂直固定连接于所述第一抗剪板上远离所述销槽本体的一侧的抗剪翼板和与所述抗剪翼板垂直连接的第二抗剪板，所述第二抗剪板与所述第一抗剪板平行设置。

本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的进一步改进在于，所述销槽本体的外周固设有一抗剪环板。

本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的进一步改进在于，所述凹槽的直径从槽口至槽底逐渐变小。

本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的进一步改进在于，所述凹槽的槽底设有直径与所述剪力销的销头的头部的直径相适配的限位槽。

本发明还提供了一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的施工方法，包括如下步骤：

提供如权利要求1所述的预埋销槽结构，在制作隧道管片时，将所述预埋销槽结构置于制作隧道管片的模板内，从而将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内；

在安装隧道管片时，将剪力销插设于已安装好的隧道管片上的销槽本体上的凹槽内，再将待安装的管片的凹槽对准对应的剪力销的销头进行安装，从而通过所述剪力销将两个相邻的隧道管片对接连接。

本发明的施工方法的进一步改进在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

提供一抗剪翼板，将所述抗剪翼板垂直固定连接于所述第一抗剪板上远离所述销槽本体的一侧；

提供一第二抗剪板，将所述第二抗剪板垂直连接于所述抗剪翼板的端部，且所述第二抗剪板与所述第一抗剪板相平行设置。

本发明的施工方法的进一步改进在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

提供一抗剪环板，将所述抗剪环板固设于所述销槽本体的外周。

本发明的施工方法的进一步改进在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

将所述第一抗剪板和所述边板的端部相平齐设置。

本发明的施工方法的进一步改进在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

将所述凹槽的直径设置为从槽口至槽底逐渐变小，并于所述凹槽的槽底设置直径与所述剪力销的销头的头部的直径相适配的限位槽。

附图说明

图1为本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构埋设于隧道管片内的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构及其施工方法，用于解决目前流行的通用平接头管片抗剪能力弱，遇到需要抗剪区域，难以满足抗剪要求，若采用传统的混凝土榫头抗剪，需要另做钢模，成本高昂，如果采用剪力销抗剪，目前的管片厚度太薄，靠混凝土预埋钢筋抗剪难以满足抗剪要求等的问题。本发明提供的预埋销槽结构在制作隧道管片时可直接置于钢模上，从而预埋于隧道管片内，具有操作简单方便，无需改钢模，无需预埋钢筋，能够极大的节省成本。且预埋槽结构的销槽本体通过边板和第一抗剪板增加了与隧道管片间的连接强度以及拉结力，能够实现销槽的单孔承受150KN的剪力，完全满足顶管施工中的抗剪要求。对于某些抗剪且要求高的特殊区域有重要意义。下面结合附图对本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构进行说明。

参阅图1，显示了本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构埋设于隧道管片内的剖视图。下面结合图1，对本发明隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构进行说明。

如图1所示，本发明的隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构20为全钢结构，该预埋销槽结构20包括销槽本体21、边板22以及第一抗剪板23，销槽本体21预埋于隧道管片11内，该销槽本体21的内部形成有适配于剪力销的销头的凹槽211，该凹槽211的槽口212设于隧道管片11对应的环面111上，管片11的环面111为与相邻的管片相对接的面。边板22形成于销槽本体21的端部，边板22围设于凹槽211的槽口212的边缘且边板22也设于隧道管片11对应的环面111上。第一抗剪板23固设于销槽本体21的端部并设于凹槽211的槽底212处，该第一抗剪板23埋设于隧道管片11内。通过设于隧道管片11的环面111上的槽口212来连接剪力销，通过剪力销的销头从槽口212插入到凹槽211内，而实现连接相邻的两个隧道管片11，从而通过剪力销和预埋销槽结构20一起为隧道管片11提供抗剪力。

本发明的预埋销槽结构20用于抗剪区域的隧道管片11上，为隧道管片11提高抗剪能力，可应用于350mm厚的通用管片上，且该预埋销槽结构的抗剪承受力为150KN，完全满足免拆顶管施工的新工艺的抗剪要求。且本发明的预埋销槽结构可在制作隧道管片时直接置于钢模上而埋设于隧道管片内，无需改钢模、无需预埋钢筋，操作简单方便。本发明的预埋销槽结构填补了隧道管片剪力销销槽预埋结构的空白。本发明的预埋销槽结构通过与销槽本体连接的第一抗剪板来增强销槽本体与隧道管片间的拉结力及连接强度，从而提高了凹槽的抗剪能力。在凹槽的边缘设置有边板，边板贴设于隧道管片的环面上，能够加强隧道管片的结构强度，还能提高凹槽的抗剪能力。本发明预埋销槽结构20用于的隧道管片11可以为盾构管片，也可以为顶管管片。

作为本发明的一较佳实施方式，该预埋销槽结构20还包括垂直固定连接在第一抗剪板23上远离销槽本体21的一侧的抗剪翼板24和与该抗剪翼板24垂直连接的第二抗剪板25，该第二抗剪板25与第一抗剪板23平行设置。通过抗剪翼板24和第二抗剪板25将销槽本体21与隧道管片11的中部相拉结，进一步提高了销槽本体21的抗剪能力，形成了稳定的受力体系。在利用剪力销连接该隧道管片11时，剪力销将受到的环向剪力传递给销槽本体21，该销槽本体21将受到的剪力传递给隧道管片11来承受，在传递剪力给隧道管片11时，通过销槽本体21的自身结构(即凹槽211的侧壁)、边板22、第一抗剪板23、抗剪翼板24以及第二抗剪板25将剪力均匀的传递给隧道管片11，使得隧道管片11整体承受该剪力，受力稳定可靠，完全可满足抗剪要求。

较佳地，抗剪翼板24连接于第一抗剪板23的中部位置，并对应位于销槽本体21的中部位置，且销槽本体21埋设于隧道管片11的中部，销槽本体21的两端距隧道管片11的外表面112和内表面113的距离相同。边板22的端部距外表面112和内表面113的距离也相同，第一抗剪板23的端部距外表面112和内表面113的距离也相同，第二抗剪板25的端部距外表面112和内表面113的距离也相同。且边板22的端部、第一抗剪板23和第二抗剪板25的端部平齐设置。通过边板22、第一抗剪板23以及第二抗剪板25形成了多个固端约束，转化抗剪力，提高预埋销槽结构的抗剪能力。

作为本发明的另一较佳实施方式，销槽本体21的外周固设有一抗剪环板26，该抗剪环板26位于边板22和第一抗剪板23之间，通过抗剪环板26提高销槽本体21的抗剪能力及结构强度。较佳地，该抗剪环板26的端部距外表面112和内表面113的距离相同，且抗剪环板26的端部与边板22的端部平齐设置。

作为本发明的又一较佳实施方式，凹槽211的直径从槽口212至槽底213逐渐变小，也即凹槽211呈锥形状，对应地，剪力销的销头也为适配的锥形状，这样的形状使得隧道管片11具有稳定且较强的受力能力。较佳地，凹槽211呈圆台状。

进一步地，在凹槽211的槽底213设有直径与槽底213的直径相同的限位槽214，该限位槽214的设置方向与凹槽211的设置方向相同，该限位槽214相较于凹槽211更靠近隧道管片11的中部设置，利用限位槽214增加与剪力销的销头连接的牢固性。限位槽214的直径与剪力销的销头的头部直径相适配，剪力销的销头与凹槽211的形状相适配，销头的头部与限位槽214的形状相适配。

较佳地，在限位槽214的侧壁上与第一抗剪板23连接的端部处设有加腋结构，该加腋结构与第一抗剪板23固定连接，通过设置加腋结构设于限位槽214与第一抗剪板23的连接处，能够增加第一抗剪板23与限位槽214的侧壁的连接牢固性及稳定性，还起到了提高抗剪能力的效果。

本发明的预埋销槽结构20中销槽本体21、边板22、第一抗剪板23、抗剪翼板24、第二抗剪板25以及抗剪环板26均采用厚度为10mm的钢板，其中销槽本体21和边板22为一体形成结构，而第一抗剪板23、抗剪翼板24、第二抗剪板25以及抗剪环板26可焊接固定于销槽本体21上。凹槽211的槽口212的直径为120mm，第一抗剪板23和第二抗剪板25的长度为270mm，抗剪翼板的长度为130mm。在将上述结构尺寸的预埋销槽结构20预埋于厚度为350mm的隧道管片11内后，边板22、第一抗剪板23、抗剪翼板24、第二抗剪板25以及抗剪环板26的端部距隧道管片11的外表面112和内表面113的距离为40mm。而预埋销槽结构20的整体长度为300mm(从边板22的外表面距第二抗剪板25的内表面的距离)。

本发明的预埋销槽结构20在使用时，直接置于制作隧道管片11的钢模上，浇筑形成隧道管片11后，该预埋销槽结构20就预埋于隧道管片11内了，在隧道管片11的环面111上形成槽口212。进而利用剪力销连接两个相邻的隧道管片11，将剪力销的两个销头分别插入到对应的隧道管片11的凹槽211内，从而连接了两个隧道管片11，两个隧道管片11的环间受力通过剪力销和预埋销槽结构20一起承受。在顶管法施工联络通道的工况中，对应顶管机后靠的反作用力区域的隧道管片上设置本发明的预埋销槽结构20，通常该反作用力区域包括与后靠连接的管片和与该管片相邻的五环管片，在该些管片对应的环面上设置本发明的预埋销槽结构20，实现与剪力销共同作用可承受150KN的抗剪能力。在预埋销槽结构20时，根据需要来选择预埋销槽结构20的数量及位置，对于顶管机后靠位置处的管片可设置左右两侧五个预埋销槽结构20，上下两侧两个预埋销槽结构20，利用剪力销和本发明的预埋销槽结构20来承受顶管机顶进过程中的反力作用，能够减小管片的变形，在不改钢模的基础上，解决了通用平接头管片抗剪能力弱的问题。

下面对本发明提供的隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的施工方法进行说明。

本发明提供的一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的施工方法，包括如下步骤：

如图1所示，提供上述的预埋销槽结构20，在制作隧道管片11时，将预埋销槽结构20置于制作隧道管片11的模板内，从而将预埋销槽结构20埋设于隧道管片11内；所形成的隧道管片11内埋设有销槽本体21、边板22以及第一抗剪板23，其中的销槽本体21内部形成的凹槽211的槽口212设于隧道管片11对应的环面111上，管片11的环面111为与相邻的管片相对接的面。边板22形成于销槽本体21的端部，边板22围设于凹槽211的槽口212的边缘且边板22也设于隧道管片11对应的环面111上。第一抗剪板23固设于销槽本体21的端部并设于凹槽211的槽底212处，该第一抗剪板23埋设于隧道管片11内。

在安装隧道管片时，将剪力销插设于已安装好的隧道管片11上的销槽本体21上的凹槽211内，再将待安装的管片的凹槽211对准对应的剪力销的销头进行安装，从而通过剪力销将两个相邻的隧道管片11对接连接。通过设于隧道管片11的环面111上的槽口212来连接剪力销，通过剪力销的销头从槽口212插入到凹槽211内，而实现连接相邻的两个隧道管片11，从而通过剪力销和预埋销槽结构20一起为隧道管片11提供抗剪力。

本发明的施工方法将预埋销槽结构20设于抗剪区域的隧道管片11上，为隧道管片11提高抗剪能力，可应用于350mm厚的通用管片上，且该预埋销槽结构的抗剪承受力为150KN，完全满足免拆顶管施工的新工艺的抗剪要求。且本发明的施工方法可将预埋销槽结构在制作隧道管片时直接置于钢模上而埋设于隧道管片内，无需改钢模、无需预埋钢筋，操作简单方便。

作为本发明的一较佳实施方式，在将预埋销槽结构20埋设于隧道管片11内之前，还包括：

提供一抗剪翼板24，将抗剪翼板24垂直固定连接于第一抗剪板23上远离销槽本体21的一侧；

提供一第二抗剪板25，将第二抗剪板25垂直连接于抗剪翼板24的端部，且第二抗剪板25与第一抗剪板23相平行设置。

通过抗剪翼板24和第二抗剪板25将销槽本体21与隧道管片11的中部相拉结，进一步提高了销槽本体21的抗剪能力，形成了稳定的受力体系。在利用剪力销连接该隧道管片11时，剪力销将受到的环向剪力传递给销槽本体21，该销槽本体21将受到的剪力传递给隧道管片11来承受，在传递剪力给隧道管片11时，通过销槽本体21的自身结构(即凹槽211的侧壁)、边板22、第一抗剪板23、抗剪翼板24以及第二抗剪板25将剪力均匀的传递给隧道管片11，使得隧道管片11整体承受该剪力，受力稳定可靠，完全可满足抗剪要求。

较佳地，抗剪翼板24连接于第一抗剪板23的中部位置，并对应位于销槽本体21的中部位置，且销槽本体21埋设于隧道管片11的中部，销槽本体21的两端距隧道管片11的外表面112和内表面113的距离相同。边板22的端部距外表面112和内表面113的距离也相同，第一抗剪板23的端部距外表面112和内表面113的距离也相同，第二抗剪板25的端部距外表面112和内表面113的距离也相同。

作为本发明的另一较佳实施方式，在将预埋销槽结构20埋设于隧道管片11内之前，还包括：

提供一抗剪环板26，将抗剪环板26固设于销槽本体21的外周。

该抗剪环板26位于边板22和第一抗剪板23之间，通过抗剪环板26提高销槽本体21的抗剪能力及结构强度。较佳地，该抗剪环板26的端部距外表面112和内表面113的距离相同，且抗剪环板26的端部与边板22的端部平齐设置。

作为本发明的又一较佳实施方式，在将预埋销槽结构20埋设于隧道管片11内之前，还包括：

将第一抗剪板23和边板22的端部相平齐设置。

较佳地，将边板22的端部、第一抗剪板23和第二抗剪板25的端部均平齐设置。通过边板22、第一抗剪板23以及第二抗剪板25形成了多个固端约束，转化抗剪力，提高预埋销槽结构的抗剪能力。

作为本发明的再一较佳实施方式，在将预埋销槽结构20埋设于隧道管片11内之前，还包括：

将凹槽211的直径设置为从槽口212至槽底213逐渐变小，并于凹槽211的槽底213设置直径与槽底213的直径相同的限位槽214。

凹槽211呈锥形状，对应地，剪力销的销头也为适配的锥形状，这样的形状使得隧道管片11具有稳定且较强的受力能力。较佳地，凹槽211呈圆台状。

进一步地，该限位槽214的设置方向与凹槽211的设置方向相同，该限位槽214相较于凹槽211更靠近隧道管片11的中部设置，利用限位槽214增加与剪力销的销头连接的牢固性。限位槽214的直径与剪力销的销头的头部直径相适配，剪力销的销头与凹槽211的形状相适配，销头的头部与限位槽214的形状相适配。

较佳地，在限位槽214的侧壁上与第一抗剪板23连接的端部处设有加腋结构，该加腋结构与第一抗剪板23固定连接，通过设置加腋结构设于限位槽214与第一抗剪板23的连接处，能够增加第一抗剪板23与限位槽214的侧壁的连接牢固性及稳定性，还起到了提高抗剪能力的效果。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，其特征在于，所述预埋销槽结构为钢结构，所述预埋销槽结构包括：

预埋于隧道管片内的销槽本体，内部形成有适配于剪力销的销头的凹槽，所述凹槽的槽口设于所述隧道管片对应的环面上；

形成于所述销槽本体端部边板，所述边板围设于所述凹槽的槽口的边缘且所述边板也设于所述隧道管片对应的环面上；

固设于所述销槽本体的端部并设于所述凹槽的槽底处的第一抗剪板，所述第一抗剪板埋设于所述隧道管片内；

还包括垂直固定连接于所述第一抗剪板上远离所述销槽本体的一侧的抗剪翼板和与所述抗剪翼板垂直连接的第二抗剪板，所述第二抗剪板与所述第一抗剪板平行设置。

2.如权利要求1所述的隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，其特征在于，所述销槽本体的外周固设有一抗剪环板。

3.如权利要求1所述的隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，其特征在于，所述凹槽的直径从槽口至槽底逐渐变小。

4.如权利要求1所述的隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构，其特征在于，所述凹槽的槽底设有直径与所述剪力销的销头的头部直径相适配的限位槽。

5.一种隧道管片上用于连接剪力销的预埋销槽结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供如权利要求1所述的预埋销槽结构，在制作隧道管片时，将所述预埋销槽结构置于制作隧道管片的模板内，从而将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内；

在安装隧道管片时，将剪力销插设于已安装好的隧道管片上的销槽本体上的凹槽内，再将待安装的管片的凹槽对准对应的剪力销的销头进行安装，从而通过所述剪力销将两个相邻的隧道管片对接连接；

在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

提供一抗剪翼板，将所述抗剪翼板垂直固定连接于所述第一抗剪板上远离所述销槽本体的一侧；

提供一第二抗剪板，将所述第二抗剪板垂直连接于所述抗剪翼板的端部，且所述第二抗剪板与所述第一抗剪板相平行设置。

6.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

提供一抗剪环板，将所述抗剪环板固设于所述销槽本体的外周。

7.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

将所述第一抗剪板和所述边板的端部相平齐设置。

8.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，在将所述预埋销槽结构埋设于所述隧道管片内之前，还包括：

将所述凹槽的直径设置为从槽口至槽底逐渐变小，并于所述凹槽的槽底设置直径与所述剪力销的销头的头部的直径相适配的限位槽。

Images