CN110985043B - 盾构法水工有压隧洞衬砌结构 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种盾构法水工有压隧洞衬砌结构，盾构法水工有压隧洞衬砌结构包括多个管片环，多个管片环沿隧洞的延伸方向拼接；每个管片环包括连接件以及沿管片环的周向排布的多个管片，在管片环的周向上，相邻两个管片的拼接位置处限定出第一类后浇带槽；每个管片上预埋有连接件，且连接件的部分位于第一类后浇带槽中，相邻管片上的两个连接件位于第一类后浇带槽中的部分固定连接。盾构法水工有压隧洞衬砌结构不仅能够满足受力要求，还能够减缓管片金属连接构件被腐蚀的速度，提高结构耐久性。

Description

盾构法水工有压隧洞衬砌结构

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体而言，涉及一种盾构法水工有压隧洞衬砌结构。

背景技术

水工有压隧洞其特点为隧洞内满载承压水，衬砌结构因内水压力作用而产生环向拉力。盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，具有成熟的施工工艺，被广泛应用于包含水工有压隧洞在内的多种隧道工程。然而，盾构法采用分块预制混凝土管片作为隧洞支护结构，管片接缝处大多采用螺栓连接，为管片整体受拉薄弱环节。因此，当采用盾构法进行水工隧洞施工时，隧洞衬砌结构全环应能承受较大环向拉力的作用。为满足该要求，目前的施工方法包括：

1、采用双层衬砌形式，即仅将管片作为施工期间隧洞初期支护，隧洞灌水前在管片内部浇筑钢筋混凝土内衬以抵御内水压力；

2、采用双层直螺栓连接形式，即管片接缝处径向排布两排直螺栓以加强管片接缝处抗拉能力。

发明人在研究中发现，上述的两种施工方法分别存在以下缺点：

对于双层衬砌形式来讲，其会大大增加工程投资规模，且由于开挖断面的增大也会增加工程施工风险；对于双层直螺栓形式来讲，其对管片结构的削弱较为严重，不利于结构安全，且隧洞内水流容易侵蚀螺栓表面，工程耐久性难以保证。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其不仅能够满足隧洞的受力要求，还能够改善管片金属连接构件被隧洞内水流侵入腐蚀的问题，从而提高结构耐久性。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明实施例提供一种盾构法水工有压隧洞衬砌结构，包括：

多个管片环，多个管片环沿隧洞的延伸方向拼接；每个管片环包括连接件以及沿管片环的周向排布的多个管片，在管片环的周向上，相邻两个管片的拼接位置处限定出第一类后浇带槽；每个管片上预埋有连接件，且连接件的部分位于第一类后浇带槽中，相邻管片上的两个连接件位于第一类后浇带槽中的部分固定连接。

在可选的实施方式中，相邻管片分别为第一管片和第二管片，第一管片具有与第二管片贴合的第一侧壁，第一侧壁上设置有第一槽段；第一槽段具有在管片环的周向上的第一槽侧壁，与第一管片连接的连接件贯穿第一槽侧壁后伸入第一类后浇带槽内。

在可选的实施方式中，第二管片具有与第一管片贴合的第二侧壁，第二侧壁上设置有第二槽段，第二槽段具有在管片环的周向上的第二槽侧壁，与第二管片连接的连接件贯穿第二槽侧壁后伸入第一类后浇带槽内。

在可选的实施方式中，第一槽段与第二槽段连通且形成第一类后浇带槽。

在可选的实施方式中，连接件在管片环的周向上的两端分别贯穿管片在其周向上的两个侧壁，且连接件的两端分别位于对应的第一类后浇带槽中。

在可选的实施方式中，盾构法水工有压隧洞衬砌结构还包括固定件，固定件同时与相邻连接件位于同一第一类后浇带槽中的部分固定连接。

在可选的实施方式中，固定件包括套筒，套筒同时螺接在相邻连接件外。

在可选的实施方式中，在隧洞的延伸方向上，相邻管片环中相拼接的两个管片的位置处限定出第二类后浇带槽。

在可选的实施方式中，管片在隧洞的延伸方向上的两侧均设置有缺口，相邻管片环中相拼接的两个管片的两个缺口连通以形成第二类后浇带槽。

在可选的实施方式中，在第一类后浇带槽、第二类后浇带槽及管片螺栓手孔中进行后浇混凝土的填充，以形成用于保护所述连接件及管片间连接螺栓免受隧洞内流水直接侵蚀的混凝土保护层。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

综上，本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，加工制造时，连接件的部分与管片连接且其余部分暴露在管片外，在同一管片环中，相邻两个管片拼接时，只需要将两个管片置于设定位置且相互配对好，先进行两个管片相应螺栓的连接，再将位于两个管片上的两个连接件进行连接即可，从而使得隧洞能够满足承受内水压力的要求。

同时，通过对第一类后浇带槽、第二类后浇带槽以及管片螺栓手孔进行后浇混凝土的填充，可以阻断隧洞内水流侵入到管片连接件及连接螺栓表面的通道，形成管片预埋连接件及连接螺栓的混凝土保护层，从而能够改善预埋连接件和连接螺栓被隧洞内流水侵入腐蚀的问题。

需要说明的是，第一类后浇带槽、第二类后浇带槽及管片螺栓手孔中后浇混凝土的填充，可在隧洞完成全部盾构管片的拼装后一次性地进行，亦可在盾构管片的拼装过程中分批次地进行。

本实施例还提供了一种隧洞，包括上述实施例提到的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，具有上述盾构法水工有压隧洞衬砌结构的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构(未进行第一类后浇带槽、第二类后浇带槽及管片螺栓手孔后浇混凝土的填充)的结构示意图；

图2为图1中的局部放大结构示意图；

图3为本实施例提供的第一管片的结构示意图；

图4为本实施例提供的第二管片的结构示意图(连接有固定件)；

图5为本实施例提供的第一管片和第二管片配合的结构示意图；

图6为本实施例提供的第一类后浇带槽浇注混凝土后的结构示意图。

图标：

001-盾构法水工有压隧洞衬砌结构；101-管片环；100-第一连接件；200-第二连接件；300-第一管片；310-第一侧壁；311-第一槽段；320-第一端壁；321-第一缺口；400-第二管片；410-第二侧壁；411-第二槽段；500-第三管片；510-第二端壁；511-第二缺口；600-固定件；700-第一类后浇带槽；800-第二类后浇带槽；900-混凝土保护层；010-连接结构；011-弯曲螺杆；012-螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构001，适用于隧洞的支撑和固定，设置于隧洞内，与隧洞的内周面贴合。该盾构法水工有压隧洞衬砌结构001不仅能够满足受力要求，还能够改善管片金属连接构件被隧洞内流水侵入腐蚀的问题，提高结构耐久性。

请参阅图1-图4，本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构001包括多个管片环101，多个管片环101沿隧洞的延伸方向拼接，每个管片环101包括连接件和沿管片环101的周向排布的多个管片，在管片环101的周向上，相邻两个管片的拼接位置处限定出不侵入环向螺栓孔的第一类后浇带槽700，每个管片上预埋有至少一个连接件。相邻两个管片上的两个连接件位于第一类后浇带槽700中的部分固定连接。为便于描述，相邻两个管片分别为第一管片300和第二管片400，与第一管片300连接的连接件为第一连接件100，与第二管片400连接的连接件为第二连接件200。换句话说，第一管片300与第二管片400沿隧洞的周向排布且二者的位置处限定出第一类后浇带槽700。第一连接件100预埋于第一管片300中且部分延伸至第一类后浇带槽700内；第二连接件200预埋于第二管片400中且部分延伸至第一类后浇带槽700内，第一连接件100位于第一类后浇带槽700内的部分与第二连接件200位于第一类后浇带槽700的部分固定连接。

本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构001，包括第一管片300、第二管片400、第一连接件100和第二连接件200，第一管片300和第二管片400在传统盾构螺栓连接的基础上通过第一连接件100和第二连接件200固定加强相互间的连接。加工制造时，将第一连接件100预埋于第一管片300中且部分暴露在第一管片300外，将第二连接件200预埋于第二管片400中且部分暴露在第二管片400外，第一连接件100和第一管片300的连接结构牢固，第二连接件200和第二管片400的连接结构牢固，且第一管片300和第二管片400拼接时，只需要将第一管片300和第二管片400置于设定位置且相互配对好，并进行管片传统螺栓的拼接，而后再将第一连接件100和第二连接件200固定连接，即可实现管片的加强连接，使得隧洞能够满足承受内水压力的受力要求。

应当理解，隧洞包括多个管片，多个管片沿隧洞的周向形成管片环101，为了便于描述，将形成同一环的多个管片的连接结构通过第一管片300和第二管片400进行举例说明，二者的结构不做具体限定。同时，在隧洞的延伸方向上，多个管片环101拼接从而形成隧洞。为便于描述，盾构法水工有压隧洞衬砌结构001还包括第三管片500，第三管片500与第一管片300连接且二者沿隧洞的延伸方向排布，相邻管片环101的多个管片的连接结构通过第一管片300和第三管片500进行举例说明。

请参阅图3，可选的，第一管片300为弧形板状，第一管片300在其周向上具有用于与第二管片400贴合的第一侧壁310，第一侧壁310为平面，第一侧壁310上设置有不侵入环向螺栓孔的第一槽段311，第一槽段311包括在第一管片300周向上的第一槽侧壁，第一槽段311沿垂直于管片环101的轴线的截面形状呈“L”形。显然，第一管片300上与第一侧壁310相对的侧壁也可以设置相应不侵入环向螺栓孔的第一槽段311，且第一连接件100沿管片环周向贯穿第一管片300，其两端分别伸出第一管片300在管片环101的周向上的两个第一槽侧壁，以便第一管片300的两侧分别与不同管片连接。

进一步的，为便于第一管片300与纵向排布的第三管片500连接，第一管片300还包括在其轴线方向上具有用于与第三管片500贴合的第一端壁320，第一端壁320上设置有不侵入纵向螺栓孔的第一缺口321，第一缺口321的沿平行于管片环101的轴线的截面形状呈“L”形。

需要说明的是，第一管片300沿隧洞的延伸方向的两个端壁均可以设置不侵入纵向螺栓孔的缺口，以便于第一管片300与沿隧洞的延伸方向排布的管片相连接。

请参阅图4，可选的，第二管片400为弧形板状，第二管片400沿其周向具有用于与第一管片300贴合的第二侧壁410，第二侧壁410为平面，第二侧壁410上设置有不侵入环向螺栓孔的第二槽段411，第二槽段411包括在管片环101的周向上的第二槽侧壁，第二槽段411沿垂直于管片环101的轴线的截面形状呈“L”形。显然，第二管片400上与第二侧壁410相对的侧壁也可以设置相应不侵入环向螺栓孔的槽段，且第二连接件200沿管片环周向贯穿第二管片400，其两端分别伸出第二管片400在管片环101周向上的两个第二槽侧壁，以便第二管片400的两侧分别与不同管片连接。

需要说明的是，第二管片400沿隧洞的延伸方向的两个端壁均可以设置不侵入纵向螺栓孔的缺口，以便于第二管片400与沿隧洞的延伸方向排布的管片相连接。

可选的，第三管片500为弧形板状，第三管片500在其轴线方向上具有用于与第一管片300的第一端壁320贴合的第二端壁510，第二端壁510上设置有不侵入相应纵向螺栓孔的第二缺口511。显然，第三管片500在其周向上的两侧均可以设置槽段，以便于第三管片500与沿周向排布的其余管片连接。在隧洞的延伸方向上，相邻管片环拼接完成后，相邻管片环中相拼接的两个管片的两个缺口共同形成第二类后浇带槽800，例如，第三管片500与第一管片300拼接完成后，第一管片300上的第一缺口321与第三管片500上的第二缺口511拼接形成第二类后浇带槽800。第二类后浇带槽800用于填充混凝土形成混凝土保护层900。

在其他实施例中，可选的，第一连接件100为杆状，第一连接件100的一端预埋在第一管片300内，第一连接件100的另一端贯穿第一管片300的第一槽侧壁并伸入第一槽段311中，第一连接件100位于第一槽段311中的杆段上加工有外螺纹。

在其他实施例中，可选的，第二连接件200为杆状，第二连接件200的一端预埋在第二管片400内，第二连接件200的另一端贯穿第二管片400的第二槽侧壁并伸入第二槽段411中，第二连接件200位于第二槽段411中的杆段上加工有外螺纹。

需要说明的是，第一连接件100和第二连接件200均可以设置为金属材料制成的螺杆。

请参阅图5，本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构001还包括固定件600，固定件600用于同时与第一连接件100和第二连接件200固定连接，以实现第一连接件100和第二连接件200的固定连接。可选的，固定件600包括套筒，套筒设置有螺纹孔，套筒同时与第一连接件100以及第二连接件200螺接固定。施工时，先将套筒正向旋转螺接在第一连接件100位于第一槽段311的部分，然后，将第一管片300和第二管片400拼接，第一连接件100和第二连接件200对齐，反向转动套筒使套筒从第一连接件100上脱出的同时螺接在第二连接件200位于第二槽段411的部分。其中，“正向”和“反向”为相对而言，表示套筒螺接在第一连接件100上和螺接在第二连接件200上的转动方向相反。

可选的，套筒的外周壁可以设置抵持平面，以便于与扳手等工具配合使用，从而便于套筒的转动。

请参阅图6，可选的，盾构法水工有压隧洞衬砌结构001还包括连接结构010，连接结构010包括弯曲螺杆011以及螺接在螺杆两端的螺母012，弯曲螺杆011通过螺栓手孔将第一管片300和第二管片400连接。

本实施例提供的盾构法水工有压隧洞衬砌结构001，沿隧洞的周向排布的若干管片中，任意相邻管片之间具有第一类后浇带槽700，且沿隧洞的延伸方向排布的若干管片中，任意相邻管片之间具有第二类后浇带槽800。施工时，沿隧洞的延伸方向依次在环内将多个管片拼接形成管片环101，即可实现隧洞的管片拼装。在隧洞完成所有或者部分盾构管片的拼装后，对第一类后浇带槽700、第二类后浇带槽800以及管片螺栓手孔进行后浇混凝土的填充，可以阻断隧洞内水流侵入到管片连接件及连接螺栓表面的通道，形成管片预埋连接件及连接螺栓的混凝土保护层900，从而能够改善预埋连接件及连接螺栓被隧洞内流水侵入腐蚀的问题。

需要说明的是，第一类后浇带槽700、第二类后浇带槽800及管片螺栓手孔中后浇混凝土的填充，可在隧洞完成全部盾构管片的拼装后一次性地进行，亦可在盾构管片的拼装过程中分批次地进行。

需要说明的是，本实施例中，连接件与管片一体成型，连接件具有伸出管片侧壁的部分，在运输过程中，需要防止连接件伸出的部分被碰损、弯折或者折断。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于，包括：

多个管片环和固定件，多个所述管片环沿所述隧洞的延伸方向拼接；每个所述管片环包括连接件以及沿所述管片环的周向排布的多个管片，在所述管片环的周向上，相邻两个所述管片的拼接位置处限定出第一类后浇带槽；每个所述管片上预埋有所述连接件，且所述连接件的部分位于所述第一类后浇带槽中，所述固定件同时与相邻所述管片上的两个所述连接件位于同一所述第一类后浇带槽中的部分固定连接；

在所述隧洞的延伸方向上，相邻所述管片环中相拼接的两个所述管片的位置处限定出第二类后浇带槽；在所述第一类后浇带槽、所述第二类后浇带槽及管片螺栓手孔中进行后浇混凝土的填充，以形成用于保护所述连接件及管片间连接螺栓免受隧洞内流水直接侵蚀的混凝土保护层；

在同一所述管片环中，相邻两个所述管片拼接时先进行两个所述管片相应螺栓的连接，再将位于两个所述管片上的两个连接件进行连接。

2.根据权利要求1所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：

相邻所述管片分别为第一管片和第二管片，所述第一管片具有与所述第二管片贴合的第一侧壁，所述第一侧壁上设置有第一槽段；所述第一槽段具有在所述管片环的周向上的第一槽侧壁，与所述第一管片连接的所述连接件贯穿所述第一槽侧壁后伸入所述第一类后浇带槽内。

3.根据权利要求2所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：

所述第二管片具有与所述第一管片贴合的第二侧壁，所述第二侧壁上设置有第二槽段，所述第二槽段具有在所述管片环的周向上的第二槽侧壁，与所述第二管片连接的所述连接件贯穿所述第二槽侧壁后伸入所述第一类后浇带槽内。

4.根据权利要求3所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：所述第一槽段与所述第二槽段对接共同形成所述第一类后浇带槽。

5.根据权利要求1所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：

所述连接件在所述管片环的周向上的两端分别贯穿所述管片在其周向上的两个侧壁，且所述连接件的两端分别位于对应的所述第一类后浇带槽中。

6.根据权利要求1所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：

所述固定件包括套筒，所述套筒同时螺接在相邻所述连接件外。

7.根据权利要求1所述的盾构法水工有压隧洞衬砌结构，其特征在于：

所述管片在所述隧洞的延伸方向上的两侧均设置有缺口，相邻所述管片环中相拼接的两个所述管片的两个所述缺口连通以形成所述第二类后浇带槽。

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