CN109723462A - 一种榫接智能盾构管片 - Google Patents

Abstract

本发明的一种榫接智能盾构管片，其片体的两端和两侧具有榫头和榫槽，其两端与两侧具有快速卡接结构，榫接盾构管片组成的管片环与邻接盾构管片组成的管片环在纵向上交替排布从而快速固定相邻的两块盾构管片，相邻的两管片通过榫接头插接，盾构管片之间的咬合更加牢固，管片环不易发生变形，施工方便高效，大大提高了盾构管片的拼接效率，加快了盾构施工进程；另外，榫头和榫槽还具有锚杆孔。盾构管片在安装时，榫头插入榫槽，锚杆穿过锚杆孔固定榫头；同时，智能化片体的应用，解决了地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊运行期间盾构管片监测和运维的难题，实现了无人化监测，加强了地下巷硐沿线的信息化、智能化水平。

Description

一种榫接智能盾构管片

技术领域

本发明涉及盾构技术，具体涉及一种榫接智能盾构管片。

背景技术

地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊的修建经常采用盾构施工，盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是盾构巷硐沿线最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。现有盾构管片一般采用圆弧形的片体结构，并通过密封条密封防水，片体环向上具有弧形螺槽，纵向上具有直螺槽，弧形螺栓和直螺栓分别穿过弧形螺槽和直螺槽以固定相邻的智能化片体。地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊修建中，盾构管片用量很大，由于盾构空间狭小，管片与管片之间的螺栓的紧固工作需要手工完成，螺栓的紧固工作是影响施工进程的重要要素，此外，地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊运行期间盾构管片的运维以及管片状态信息搜集也存在较大困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种榫接智能盾构管片，以提高盾构施工效率，解决地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊运行期间盾构管片监测和运维的难题，加强了地下巷硐的智能化水平。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种榫接盾构管片，包括片体，片体环向上的一端具有第一凸块，片体环向上的另一端具有与第一凸块相吻合的第一卡槽，第一凸块的纵向端面上各有一个第一销孔，第一销孔内具有第一弹簧销子，弹簧销子的销子上套有弹簧，销子前端具有挡片，弹簧的两端分别抵住销孔底部和销孔前端，第一卡槽的两纵向内侧壁上各具有与弹簧销子配合的第二销孔，当第一凸块卡入另一块盾构管片上的第一卡槽内时，弹簧销子的销子分别弹入另一块盾构管片上的第二销孔，片体纵向上的两端各具有紧固结构。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一凸块和所述第一卡槽均为两个，两个第一凸块对称分布于所述片体环向上的一端上，两个第一卡槽对称分布于所述片体环向上的另一端上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述紧固结构包括纵向螺槽和螺栓，纵向螺槽位于所述片体的纵向两端，螺栓贯穿相邻两片体上的纵向螺槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述紧固结构包括凸块和与凸块相配合的卡槽，片体纵向上的一端具有第二凸块，片体纵向上的另一端具有第二卡槽，第二凸块的环向侧面上具有第三销孔，第三销孔内具有第二弹簧销子；还包括邻接管片，邻接管片的纵向两端上分别具有第三凸块和第三卡槽，邻接管片的环向两端具有弧形螺槽，第三凸块的环向侧面上具有第五销孔，第五销孔内具有第三弹簧销子；第二卡槽的环向侧壁上具有与第三弹簧销子配合的第四销孔，第三卡槽的环向侧壁上具有第二弹簧销子配合的第六销孔。

一种带榫接头的智能盾构管片，包括片体，片体两端和/或两侧还具有榫结构。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述片体的一端具有榫头，另一端具有榫槽；或两端均具有榫头和榫槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述片体一侧具有榫头，另一侧具有榫槽；或两侧均具有榫头和榫槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述榫头为弧形榫头，所述榫槽为弧形榫槽，弧形榫头和所述弧形榫槽的曲率与所述片体的曲率相同。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述榫头中部具有第一锚杆孔，所述榫槽两侧具有第二锚杆孔，所述榫头插入所述榫槽后，锚杆依次穿过第一锚杆孔和第二锚杆孔将所述榫头卡死在榫槽内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述片体为复合材料片体，片体采用智能材料，可无线传输管片状态信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种榫接智能盾构管片，盾构片体是压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、热电转换材料、快速反应形状记忆材料、驱动组件材料等智能材料的合成体，能够根据周围温度、湿度、应力、应变、电场、磁场的变化无线发送管片自身的状态信息，并被巷硐信息接收设备获取，为巷硐灾害的预测、预报、预警、预防提供支撑，解决了项目运行期间盾构管片监测和运维的难题，加强了地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊沿线的智能化水平；智能化片体两端与两侧具有快速卡接结构，凸块与卡槽卡合时，凸块上的销子弹入卡槽上的销孔，榫接盾构管片组成的管片环与邻接盾构管片组成的管片环在纵向上交替排布从而快速固定相邻的两个盾构管片环，大大提高了盾构管片的拼接效率，加快了盾构施工进程；本发明的一种带榫接头的盾构管片，其两端与两侧具有榫结构，通过榫头与榫槽拼接管片，提高了盾构管片的拼接效率，加快盾构施工进程；本发明的一种带榫接头的盾构管片，相邻的两弧形管片间的榫头与榫槽卡合，盾构管片之间的咬合更加牢固，管片环不易发生变形。

附图说明

图1为本发明实施例1中的带榫接头的盾构管片的结构示意图；

图2为本发明实施例2的带榫接头的盾构管片的结构示意图；

图3为本发明实施例1和2中的弹簧销子的结构示意图；

图4为本发明实施例2的邻接管片的结构示意图；

图5为本发明实施例1所述的带榫接头的盾构管片的结构示意图；

图6为本发明实施例1所述的带榫接头的盾构管片的结构示意图；

图7为本发明实施例2所述的带榫接头的盾构管片的结构示意图；

图8为本发明实施例4所述盾构管片的结构示意图；

图9为本发明实施例4所述盾构管片的俯视图；

图10为本发明实施例4所述顶部管片的结构示意图；

图11为本发明实施例5所述盾构管片的结构示意图；

图12为本发明实施例5所述盾构管片的俯视图；

以上图1-12中，1-片体；2-第一凸块；3-第一销孔；4-第一卡槽；5-第二销孔；6-第二凸块；7-第三销孔；8-销子；9-弹簧；10-挡片；11-第六销孔；12-第二卡槽；13-第四销孔；14-邻接管片；15-第三凸块；16-第五销孔；17-第三卡槽；18-弧形螺槽；19-环向螺槽；20-纵向螺槽；21-榫槽；22-榫头；23-密封条；24-第一锚杆孔；25-第二锚杆孔；26-侧边榫头；27-侧边榫槽；28-顶部管片。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述，所说的环向指拼接后的管片环的圆周向，所说的纵向指管片环的中心轴线方向。

实施例1

如图1所示，一种榫接盾构管片，包括片体1，片体1环向上的一端具有第一凸块2，片体1环向上的另一端具有与第一凸块2相吻合的第一卡槽4，第一凸块2的纵向端面上各有一个第一销孔3。如图3所示，第一销孔内3具有第一销子8，第一销子8上套有弹簧9，第一销子8前端具有挡片10，弹簧9的两端分别抵住第一销孔3底部和第一销孔3前端。第一卡槽4的两纵向内侧壁上各具有与第一销子8配合的第二销孔5，当第一凸块2卡入另一块盾构管片上的第一卡槽4内时，第一销子8分别弹入另一块盾构管片上的第二销孔5。第一凸块2和第一卡槽4均为两个，两个第一凸块2对称分布于片体1环向上的一端上，两个第一卡槽4对称分布于片体1环向上的另一端上。片体1的纵向两端分别具有纵向螺槽，螺栓贯穿相邻两片体上的纵向螺槽(图中未示出)。

安装时，先将待安装的一块盾构管片A的第一销子8压入第一销孔3内，再将盾构管片A的第一凸块2卡入与其下部环向相邻的盾构管片B的第一卡槽4内，盾构管片A上的第一凸块2上两侧的第一销子8分别弹入下部盾构管片B上两侧的第二销孔5内，从而固定住环向上的两块盾构管片A和B。此时再将螺栓穿过纵向上的与盾构管片A相邻的邻接管片C之间的螺槽。邻接盾构管片C的环向两端通过弧形螺槽和弧形螺栓固定，盾构管片C的纵向两端通过直螺槽和直螺栓固定。在后续的安装中，榫接盾构管片(A、B)组成的管片环与邻接盾构管片C组成的管片环在纵向上交替排布，由于榫接盾构管片(A、B)组成的管片环省去了环向上的弧形螺槽和弧形螺栓，而纵向上的螺槽为直的，螺栓也是直的，安装较为容易，这样就可大大提升盾构管片的拼接效率。

实施例2

如图2所示，一种榫接盾构管片，包括片体1，片体1环向上的一端具有第一凸块2，片体1环向上的另一端具有第一卡槽4。第一凸块2的纵向端面上各有一个第一销孔3，第一销孔内3具有第一弹簧销子。

如图3所示，弹簧销子上套有弹簧9，销子8前端具有挡片10，弹簧9的两端分别抵住销孔底部和销孔前端。

第一卡槽4的两纵向内侧壁上各具有与第一销子8配合的第二销孔5，当第一凸块2卡入另一块盾构管片上的第一卡槽4内时，第一弹簧销子分别弹入另一块盾构管片上的第二销孔5。第一凸块2和第一卡槽4均为两个，两个第一凸块2对称分布于片体1环向上的一端上，两个第一卡槽4对称分布于片体1环向上的另一端上。

片体1纵向上的一端具有第二凸块6，片体1纵向上的另一端具有与第二凸块6相吻合的第二卡槽12。第二凸块6的环向侧面上具有第三销孔7，第三销孔7内具有第二弹簧销子，第二弹簧的结构和第一弹簧销子相同。

如图4所示，还包括邻接管片14，邻接管片14的纵向两端上分别具有第三凸块15和第三卡槽17，邻接管片14的环向两端具有弧形螺槽18，第三凸块15的环向侧面上具有第五销孔16，第五销孔16内具有第三弹簧销子。

第二卡槽12的环向侧壁上具有与第三弹簧销子配合的第四销孔13，第三卡槽17的环向侧壁上具有第二弹簧销子配合的第六销孔11。

安装时，先将待安装的一块盾构管片A上的第一弹簧销子和第二弹簧销子压入销孔内，然后，同时将盾构管片A的第一凸块2卡入与其下部环形相邻的盾构管片B的第一卡槽4内，将盾构管片A的第二凸块6卡入与其纵向相邻的邻接管片14的第三卡槽17；此时，盾构管片A上的第一弹簧销子内的销子弹入盾构管片B上的第二销孔5内，第二弹簧销子内的销子弹入邻接管片14上的第六销孔11内。邻接管片14的环向两端则通过弧形螺槽18和穿过弧形螺槽18的弧形螺栓固定。此后的安装，榫接盾构管片(A、B)组成的管片环与邻接管片14组成的管片环在纵向上交替排布，由于榫接盾构管片组成的管片环完全省去了拧螺栓的过程，这样就可大大提高盾构管片的拼接的速度，从而提高了盾构的推进效率。

实施例3

如图5和图6所示，一种带榫接头的盾构管片，包括片体1、环向螺槽19、纵向螺槽20、密封条23。片体1的一端具有两个榫头22，另一端具有两个榫槽21，榫头22和榫槽21均为弧形榫槽，且榫头22和榫槽21的曲率与片体1的曲率相同。盾构管片在安装时，榫头22插入榫槽21，由于榫头22和榫槽21的曲率与智能化片体1的曲率相同，使两片体1的两端的弧形的环向螺槽19自动对准，弧形螺栓可以顺利的穿过环向螺槽19，大大降低了环向螺槽19的对准难度，提高了环向上弧形螺栓连接效率，加快了盾构进程。

实施例4

如图7所示，一种带榫接头的盾构管片，包括片体1、环向螺槽19、纵向螺槽20、密封条23，片体1的两端各具有一个榫槽21和一个榫头22。榫头22和榫槽21均为弧形榫槽，且榫头22和榫槽21的曲率与片体1的曲率相同。盾构管片在安装时，两片体1的榫槽21与榫头22相互插接，由于榫头22和榫槽21的曲率与智能化片体1的曲率相同，使两智能化片体1的两端的弧形的环向螺槽19自动对准，弧形螺栓可以顺利的穿过环向螺槽19，大大降低了环向螺槽19的对准难度，提高了环向螺栓的连接效率。

实施例5

在实施例3的基础上，若采用错缝拼接，仅需在预制盾构管片时，将纵向螺槽的位置向两端偏移，同时将榫接头移至片体的侧边，以提高纵向上两片体的对接效率。

实施例6

如图8、9和10所示，本实施例与实施例1不同之处在于，盾构管片的环向上仅顶部管片28的一端保留环向螺槽19，除此之外，管片的侧边还具有侧边榫头27和侧边榫槽26，榫头22中部具有垂直于盾构管片1的第一锚杆孔24，榫槽21两侧盾构管片1上与第一锚杆孔24对应处具有第二锚杆孔25。图10所示为本实施例的顶部管片28，顶部管片28只有一端具有榫头22或榫槽21，另一端具有环向螺槽19。

进行管片的拼接时，环向上相邻管片之间的榫头22插入榫槽21，同时在纵向上，相邻管片之间的侧边榫头26卡入侧边榫槽27，榫头与榫槽相互咬合，使管片与管片的连接更加牢固。第一锚杆孔24和第二锚杆孔25对应后，将锚杆穿过第一锚杆孔24和第二锚杆孔25以卡死榫槽21内的榫头22。顶部管片28最后拼接，两片顶部管片的环向螺槽19对准后，使用弧形螺栓穿过环向螺槽19固定住两片顶部管片28，即可完成管片的拼接。由于减少了弧形螺栓的使用，可大大提高管片的拼接效率。

实施例7

如图11和12所示，本实施例与实施例6不同之处在于，盾构管片1两端的榫头21和榫槽22只有一个，且其宽度与盾构管片1的宽度相当。

实施例8

在实例1-7的基础上，盾构管片1是压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、热电转换材料、快速反应形状记忆材料、驱动组件材料等智能材料的合成体，能够根据周围温度、湿度、应力、应变、电场、磁场的变化无线发送管片自身的状态信息，并被巷硐信息接收设备获取，为巷硐灾害的预测、预报、预警、预防提供支撑，解决了项目运行期间盾构管片监测和运维的难题，加强了地铁、隧道、巷道、涵洞、综合管廊沿线的智能化水平。

Claims (10)

1.一种榫接盾构管片，包括片体，其特征在于，片体环向上的一端具有第一凸块，片体环向上的另一端具有与第一凸块相吻合的第一卡槽，第一凸块的纵向端面上各有一个第一销孔，第一销孔内具有第一弹簧销子，弹簧销子的销子上套有弹簧，销子前端具有挡片，弹簧的两端分别抵住销孔底部和销孔前端，第一卡槽的两纵向内侧壁上各具有与弹簧销子配合的第二销孔，当第一凸块卡入另一块盾构管片上的第一卡槽内时，弹簧销子的销子分别弹入另一块盾构管片上的第二销孔，片体纵向上的两端各具有紧固结构。

2.根据权利要求1所述的一种榫接盾构管片，其特征在于，所述第一凸块和所述第一卡槽均为两个，两个第一凸块对称分布于所述片体环向上的一端上，两个第一卡槽对称分布于所述片体环向上的另一端上。

3.根据权利要求1或2所述的一种榫接盾构管片，其特征在于，片体包括曲体和平体，所述紧固结构包括纵向螺槽和螺栓，纵向螺槽位于所述片体的纵向两端，螺栓贯穿相邻两片体上的纵向螺槽。

4.根据权利要求1或2所述的一种榫接盾构管片，其特征在于，所述紧固结构包括凸块和与凸块相配合的卡槽，片体纵向上的一端具有第二凸块，片体纵向上的另一端具有第二卡槽，第二凸块的环向侧面上具有第三销孔，第三销孔内具有第二弹簧销子；

还包括邻接管片，邻接管片的纵向两端上分别具有第三凸块和第三卡槽，邻接管片的环向两端具有弧形螺槽，第三凸块的环向侧面上具有第五销孔，第五销孔内具有第三弹簧销子；

第二卡槽的环向侧壁上具有与第三弹簧销子配合的第四销孔，第三卡槽的环向侧壁上具有第二弹簧销子配合的第六销孔。

5.一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述盾构管片为智能化片体，片体两端和/或两侧还具有榫结构。

6.根据权利要求4所述的一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述片体的一端具有榫头，另一端具有榫槽；或两端均具有榫头和榫槽。

7.根据权利要求4所述的一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述片体一侧具有榫头，另一侧具有榫槽；或两侧均具有榫头和榫槽。

8.根据权利要求5-7任一所述的一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述榫头为弧形榫头，所述榫槽为弧形榫槽，弧形榫头和所述弧形榫槽的曲率与所述片体的曲率相同。

9.根据权利要求5-7任一所述的一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述榫头中部具有第一锚杆孔，所述榫槽两侧具有第二锚杆孔，所述榫头插入所述榫槽后，锚杆依次穿过第一锚杆孔和第二锚杆孔将所述榫头卡死在榫槽内。

10.根据权利要求5所述一种带榫接头的智能盾构管片，其特征在于，所述智能化片体是压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、热电转换材料、快速反应形状记忆材料、驱动组件材料的合成体，能够根据周围温度、湿度、应力、应变、电场、磁场的变化无线发送管片自身的状态信息，并被巷硐信息接收设备获取。