CN110080799A - 适于护盾式tbm的边钢内嵌式钢组合管片制造方法 - Google Patents

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张金良
汪雪英
杨晓箐
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Abstract

本发明公开了一种适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法，按照设计管片的周边尺寸制作钢框架，在钢框架边框内表面均布焊接多个栓钉，沿钢框架边框下边缘开设焊缝坡口，按照现有混凝土管片制作方法在钢框架内帮扎管片钢筋，然后支模板、浇筑混凝土、养护，完成边钢内嵌式钢组合管片的制造。本发明将钢板‑混凝土组合结构应用于管片设计中，形成拼装式钢板混凝土组合管片，充分利用混凝土抗压和钢板抗拉的材料性能，实现由钢板混凝土组合管片承受高内水和高外水及高围岩压力，深埋长隧洞一次衬砌成洞施工，省去了因水文地质条件引起的二次加固衬砌、钢管衬砌及高压固结灌浆工序，大大缩短了隧洞施工工期。

Description

适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法
技术领域
本发明涉及隧洞衬砌管片，尤其是涉及适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法。
背景技术
护盾TBM施工的深埋长隧洞工程，受地质条件限制或高内外水压力影响，为满足隧洞结构安全，目前现有的钢筋混凝土管片衬砌后，仍需进行二次加强衬砌或钢管衬砌或高压固结灌浆，同时管片之间的连接缝还需要采用微膨胀橡胶+微膨胀水泥砂浆的复合止水形式。采用现有混凝土管片衬砌结构型式的隧洞施工工序复杂，工程不仅造价高，同时延长了隧洞施工工期，使得高效安全的护盾TBM优势难以体现，严重影响了护盾TBM在深埋长隧洞工程的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法，实现缩短隧洞衬砌施工工期、提高施工效率。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法，包括下述步骤：
步骤1，按照设计管片的周边尺寸制作钢框架，所述钢框架的每个边框高度等于设计管片的厚度；
步骤2，在钢框架的每个边框内表面上均布焊接多个栓钉，每个所述栓钉均朝着钢框架内侧延伸；
步骤3，沿钢框架每个所述边框的下边缘开设焊缝坡口；
或，在钢框架每个边框的外表面分别设置拼接槽或/和拼接键；
步骤4，按照现有混凝土管片的制作方法在钢框架内帮扎管片钢筋，然后支模板、浇筑混凝土、养护，完成边钢内嵌式钢组合管片的制造。
所述拼接键采用抗剪栓钉，通过在所述边框上开设穿孔，然后将所述抗剪栓钉穿过所述穿孔后焊接。
本发明依据大跨度重载楼盖结构、大跨度桥梁结构等领域广泛应用的钢-混凝土组合结构特点，将钢板-混凝土组合结构应用于管片设计中，形成拼装式钢板混凝土组合管片，充分利用混凝土抗压和钢板抗拉的材料性能，实现由钢板混凝土组合管片承受高内水和高外水及高围岩压力，深埋长隧洞一次衬砌成洞施工，省去了因水文地质条件引起的二次加固衬砌、钢管衬砌及高压固结灌浆工序，达到充分发挥护盾TBM一次快速成洞优势，拓宽了护盾TBM在压力洞及大埋深隧洞的应用范围，大大缩短了隧洞施工工期。
附图说明
图1是本发明所述边框下边缘开设有焊缝坡口的边钢内嵌式钢组合管片结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是图1的A-A向剖面结构示意图。
图4是图3的I部放大结构示意图。
图5是本发明所述边框外表面设置拼接槽或/和拼接键的边钢内嵌式钢组合管片结构示意图。
图6是图5的俯视结构示意图。
图7是图5的B-B向剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1-7所示，本发明所述适于双护盾式TBM的钢板混凝土管片制造方法，包括下述步骤：
步骤1，按照设计管片的周边尺寸制作钢框架1，钢框架1的每个边框高度等于设计管片的厚度；
步骤2，在钢框架1的每个边框内表面上均布焊接多个栓钉2，每个栓钉2均朝着钢框架1内侧延伸；
步骤3，沿钢框架1每个边框的下边缘分别开设焊缝坡口3；
或，如图5-7所示，在钢框架1每个边框的外表面分别设置拼接槽或/和拼接键；具体说，在用于环间连接的相对两个边框外表面，一侧开设拼接槽4而另一侧焊接拼接键5；同理，在用于同一环管片块间连接的相对两个边框外表面，一侧开设拼接槽6而另一侧焊接拼接键7；拼接键5、7采用抗剪栓钉，通过在边框上开设穿孔，然后将抗剪栓钉穿过穿孔后焊接；
步骤4，按照现有混凝土管片的制作方法在钢框架1内帮扎管片钢筋，然后支模板、浇筑混凝土8、养护，完成边钢内嵌式钢组合管片的制造。
本发明用于隧洞衬砌施工时，对于沿钢框架1每个边框下边缘分别开设焊缝坡口3结构的边钢内嵌式钢组合管片，在完成边钢内嵌式钢组合管片铺设后，采用焊接机器人对边钢内嵌式钢组合管片所有预留的焊缝坡口3进行快速焊接，之后再进行边钢内嵌式钢组合管片壁后豆粒石回填、注浆或水泥砂浆，因此省去了普通混凝土管片间的复合止水安装。
本发明用于隧洞衬砌施工时，对于开设有拼接槽4、拼接槽6和焊接有拼接键5、拼接键7的边钢内嵌式钢组合管片，在完成边钢内嵌式钢组合管片铺设后，边钢内嵌式钢组合管片拼接缝采用无毒防水高性能聚合物一次快速粘接，之后再进行边钢内嵌式钢组合管片壁后豆粒石回填注浆或水泥砂浆。

Claims (2)

1.一种适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，按照设计管片的周边尺寸制作钢框架，所述钢框架的每个边框高度等于设计管片的厚度；
步骤2，在钢框架的每个边框内表面上均布焊接多个栓钉，每个所述栓钉均朝着钢框架内侧延伸；
步骤3，沿钢框架每个所述边框的下边缘开设焊缝坡口；
或，在钢框架每个边框的外表面分别设置拼接槽或/和拼接键；
步骤4，按照现有混凝土管片的制作方法在钢框架内帮扎管片钢筋，然后支模板、浇筑混凝土、养护，完成边钢内嵌式钢组合管片的制造。
2.根据权利要求1所述适于护盾式TBM的边钢内嵌式钢组合管片制造方法，其特征在于：所述拼接键采用抗剪栓钉，通过在所述边框上开设穿孔，然后将所述抗剪栓钉穿过所述穿孔后焊接。
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