CN110005436A - 一种盾构隧道的衬砌环及其管片结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，包括：管片本体、第一接头和第二接头；第一接头的一侧为第一咬合面，另一侧与管片本体纵向的一端固定连接；第二接头的一侧为第二咬合面，另一侧与管片本体纵向的另一端固定连接；第一咬合面和第二咬合面能够相互咬合配合连接，且二者均设有止水条；管片本体的横向的两端设有配合结构，两端的配合结构能够配合连接，且配合结构处均设有止水条。该管片结构在纵向上和横向上均可以依次拼装定位并相互连接，不需要螺栓，提高了拼装效率和质量，不需要预留手孔和螺栓孔，避免了对管片结构受力性能的影响。本发明还公开了一种盾构隧道的衬砌环。

Description

一种盾构隧道的衬砌环及其管片结构

技术领域

本发明涉及盾构隧道修建领域，特别是涉及一种盾构隧道的衬砌环及其管片结构。

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，并使用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。接头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，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供盾构隧道的衬砌环及其管片结构。

本申请提供一种用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，包括：管片本体、第一接头和第二接头；

所述第一接头的一侧为第一咬合面，另一侧与所述管片本体纵向的一端固定连接；

所述第二接头的一侧为第二咬合面，另一侧与所述管片本体纵向的另一端固定连接；

所述第一咬合面和所述第二咬合面能够相互咬合配合连接，且二者均设有止水条；

所述管片本体的横向的两端设有配合结构，两端的所述配合结构能够配合连接，且所述配合结构处均设有止水条。

可选的，所述第一接头和所述第二接头均为齿形对称结构，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为齿形面，二者齿形互锁配合。

可选的，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为凹凸相间的齿形面，二者凸凹互锁，凹凸结构的厚度均为管片厚度的1/4~1/6，凹凸结构的高度差为凹凸结构的厚度的1.5~2.5倍。

可选的，所述第一接头和所述第二接头的圆心角度为3°~5°。

可选的，所述管片本体的横向两端的所述配合结构，一端为凸状结构，另一端为凹状结构，二者能够凸凹配合。

可选的，所述凸状结构和所述凹状结构均位于所述管片本体端部断面的中部；所述凸状结构和所述凹状结构的厚度为所述管片本体厚度的1/3~1/2，高度为所述管片本体厚度的1/3~1/2。

可选的，所述止水条为丁基橡胶止水条。

本申请还提供了一种盾构隧道的衬砌环，包括上述任一项所述的管片结构，在所述衬砌环的纵向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的第一咬合面和第二咬合面配合连接；在所述衬砌环的横向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的配合结构相互连接。

本发明的技术方案与现有技术相比具有下列优点：

1、该管片结构的接头处采用凹凸咬合嵌入设计，不需要使用连接螺栓，管片本身可实现拼装定位，提高了拼装的效率和质量。

2、该管片结构的接头处采用凹凸面互锁，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。

3、该管片结构的纵向端部预设有第一接头和第二接头，增强了端部的受力性能，避免了端部局部受力过大产生破损。

4、该管片结构的第一接头和第二接头具有齿状对称断面，增强了咬合面之间的咬合力，同时也增强了管片本体的混凝土对接头件的握裹力，同时使得管片刚度变化均匀，减少应力集中。

5、该管片结构的各咬合面和配合面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，可适应管片结构接头处的微变形。

6、该管片结构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

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明所提供的盾构隧道的衬砌环的管片结构一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的盾构隧道的衬砌环一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2所示的衬砌环的纵向接头的结构示意图；

图4为图2所示的衬砌环的横向接头的结构示意图；

其中，图1至图4中的附图说明和部件名称之间的对应关系如下：

管片本体1； 第一接头2；

第二接头3； 配合结构4；

止水条5。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

请参考图1，图1为本发明所提供的盾构隧道的衬砌环的管片结构一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，包括：管片本体1、第一接头2和第二接头3；

所述第一接头2的一侧为第一咬合面，另一侧与所述管片本体1纵向的一端固定连接；

所述第二接头3的一侧为第二咬合面，另一侧与所述管片本体1纵向的另一端固定连接；

所述第一咬合面和所述第二咬合面能够相互咬合配合连接，且二者均设有止水条5；

所述管片本体1的横向的两端设有配合结构4，两端的所述配合结构能够配合连接，且所述配合结构处均设有止水条5。

该管片结构纵向两端的第一接头2和第二接头3能够相互咬合连接，多个管片结构在纵向上可以依次连接，各管片结构之间不需要螺栓连接，管片结构横向两端的配合结构也能够相互配合连接，多个管片结构在横向也能够依次连接，不需要留手孔和螺栓孔。通过管片结构周部的结构可实现各管片结构之间的拼装定位，提高了拼装效率和质量，不需要预留手孔和螺栓孔，避免了对管片结构受力性能的影响。管片结构周部的止水条可以使得接缝处保持密封。

一种优选的实施方式中，所述第一接头2和所述第二接头3均为齿形对称结构，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为齿形面，二者齿形互锁配合。

第一接头2和第二接头3，增强了管片结构端部的受力性能，避免了端部局部受力过大产生破损。

第一接头2和第二接头3的齿状对称断面，增强了咬合面之间的咬合力，同时也增强了管片本体1的混凝土对接头件的握裹力，同时使得管片刚度变化均匀，减少应力集中。

进一步具体的实施方式中，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为凹凸相间的齿形面，二者凸凹互锁，凹凸结构的厚度均为管片厚度的1/4~1/6，凹凸结构的高度差为凹凸结构的厚度的1.5~2.5倍。

进一步优选的实施方式中，所述第一接头2和所述第二接头3的圆心角度为3°~5°。

第一接头2和第二接头3按一定的弧度设计，其圆心角度为3°~5°，弧度设计可保证第一接头2和第二接头3与管片外形的连续和一致。

另一种优选的实施方式中，所述管片本体1的横向两端的所述配合结构4，一端为凸状结构，另一端为凹状结构，二者能够凸凹配合。

进一步具体的实施方式中，所述凸状结构和所述凹状结构均位于所述管片本体端部断面的中部；所述凸状结构和所述凹状结构的厚度为所述管片本体厚度的1/3~1/2，高度为所述管片本体厚度的1/3~1/2。

上述各具体的实施方式中，所述止水条5为丁基橡胶止水条。

该管片结构的各咬合面和配合面均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，可适应管片结构接头处的微变形。

请参考图2至图4，图2为本发明所提供的盾构隧道的衬砌环一种具体实施方式的结构示意图；图3为图2所示的衬砌环的纵向接头的结构示意图；图4为图2所示的衬砌环的横向接头的结构示意图。

本发明还提供了一种盾构隧道的衬砌环，包括多个上述各实施例所述的管片结构，在所述衬砌环的纵向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的第一咬合面和第二咬合面配合连接；在所述衬砌环的横向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的配合结构相互连接。

该盾构隧道的衬砌环由多个上述各实施例所述的管片结构依次拼接而成，也具有上述各有益效果，本文不再赘述。

实施例：

参见图1至图4所示，本发明所提供的盾构隧道的衬砌环及其管片结构，包括30cm厚第一接头2和第二接头3，第一咬合面和第二咬合面厚度均为5cm，齿形的凸凹高度差为7.5cm，第一接头2和第二接头3的圆心角为4°；凸状结构和凹状结构的厚度10cm，高度10cm；止水条3为厚度为6mm的丁基橡胶止水条。

如图1所示，管片纵向两侧预埋第一接头2和第二接头3，第一咬合面和第二咬合面粘结丁基橡胶止水条。齿状的第一咬合面和第二咬合面增强了接头之间的咬合力，同时，也增强了混凝土对接头体的握裹力，同时使得管片刚度变化均匀，减少应力集中。

如图2~3所示，管片环直径6m，外径6.6m，管片厚0.3m，相邻管片在纵向接头处通过第一接头2和第二接头3相互咬合，第一咬合面和第二咬合面之间粘结6mm厚的丁基橡胶止水条。第一咬合面和第二咬合面全部铺贴丁基橡胶止水条，并通过拼装力和管片本身的挤压力，提高了管片间的防水性能。

如图4所示，在横向方向上，相邻管片通过凸状结构和凹状结构相互嵌入，接触面粘结6mm厚的丁基橡胶止水条，通过凹凸槽相互嵌入充分利用管片本体结构承受接头处受力，利用管片间的嵌挤力提高隧道的整体性，同时可以避免发生环间错台。

以上对本发明所提供的盾构隧道的衬砌环及其管片结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，包括：管片本体、第一接头和第二接头；

所述第一接头的一侧为第一咬合面，另一侧与所述管片本体纵向的一端固定连接；

所述第二接头的一侧为第二咬合面，另一侧与所述管片本体纵向的另一端固定连接；

所述第一咬合面和所述第二咬合面能够相互咬合配合连接，且二者均设有止水条；

所述管片本体的横向的两端设有配合结构，两端的所述配合结构能够配合连接，且所述配合结构处均设有止水条。

2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述第一接头和所述第二接头均为齿形对称结构，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为齿形面，二者齿形互锁配合。

3.根据权利要求2所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述第一咬合面和所述第二咬合面均为凹凸相间的齿形面，二者凸凹互锁，凹凸结构的厚度均为管片厚度的1/4~1/6，凹凸结构的高度差为凹凸结构的厚度的1.5~2.5倍。

4.根据权利要求3所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述第一接头和所述第二接头的圆心角度为3°~5°。

5.根据权利要求1所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述管片本体的横向两端的所述配合结构，一端为凸状结构，另一端为凹状结构，二者能够凸凹配合。

6.根据权利要求5所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述凸状结构和所述凹状结构均位于所述管片本体端部断面的中部；所述凸状结构和所述凹状结构的厚度为所述管片本体厚度的1/3~1/2，高度为所述管片本体厚度的1/3~1/2。

7.根据权利要求1至6任一项所述的用于盾构隧道的衬砌环的管片结构，其特征在于，所述止水条为丁基橡胶止水条。

8.一种盾构隧道的衬砌环，其特征在于，包括多个权利要求1至7任一项所述的管片结构，在所述衬砌环的纵向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的第一咬合面和第二咬合面配合连接；在所述衬砌环的横向方向，相邻的所述管片结构依次通过其端部的配合结构相互连接。