CN111425218A - 适用于矩形隧道的上下二分式管节结构 - Google Patents

适用于矩形隧道的上下二分式管节结构 Download PDF

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Abstract

一种适用于矩形隧道的上下二分式管节结构，所述管节结构由上管节和下管节拼接而成，上管节的下端和下管节的上端形成拼接面，上管节和下管节的前后端分别预留橡胶密封圈安装钢条与F型承插口钢板，上管节的下端以及下管节的上端预留钢筋，上管节和下管节的拼接面之间浇注高性能混凝土，形成UHPC后浇带，在上管节和下管节拼接面内侧预留U型槽，用于安装U型遇水膨胀橡胶条，所述U型槽的一端延伸到橡胶密封圈安装钢条内侧，另一端延伸到F型承插口钢板内侧。本发明的管节由上下二分块组成，首先在工厂进行预制，运送到现场后再进行定位拼装，在连接处浇注入高性能混凝土。通过以上方式，可以大幅度降低单块管节的尺寸与重量，方便生产与运输。

Description

适用于矩形隧道的上下二分式管节结构
技术领域
本发明涉及矩形顶管隧道，具体涉及一种适用于大断面矩形隧道的矩形隧道的上下二分式管节结构。
背景技术
伴随着中国城市化的进程，城市的车辆保有量以及人口随之不断增长，为此需要建设越来越多的地下通道和城市地下快速路以解决或缓解城市居民“过街 难”和车辆交通拥挤等问题。地下空间资源是一种有限的资源，也是实现城市建 设可持续发展的战略性空间资源。相比传统圆形断面隧道，大断面矩形顶管隧道具有 以下显著的优势：
1）非开挖施工的优势：矩形顶管隧道为非开挖施工方式进行，可以最大限 度降低地下空间的施工对周围环境的影响；
2）空间利用优势：与圆形断面相比，矩形隧道断面的有效使用面积节约了20％以上，甚至可达到 45%；
3）施工深度优势：为达到同样需要的建筑布置，圆形断面盾构直径很大， 其施工深度远大于矩形盾构隧道的施工深度，施工成本较高；
4）未来开发优势：圆形断面盾构对地下空间的占用率高，而用于较小空间 占用率的矩形隧道能为将来的地下开发预留更多的空间；
5）断面切削量优势：与圆形断面隧道相比，矩形隧道切削量小，排出泥浆 体积少，对环境影响小，施工更为环保；
6）浅覆土施工优势：圆形隧道为了满足隧道的抗浮要求，隧道的覆土厚度 需要满足一定的深度，而矩形隧道埋置深度可以较浅。这样矩形隧道对地下空间 资源的占用率就越低，出入口的引道布置就越短，工程建造成本就越低。
综上所述，矩形隧道在现代城市建设中具有极高的开发价值与推广前景。 目前大断面矩形顶管隧道都采用整体管节的方式进行，为了满足双向两车道通行的矩形隧道宽度达到 10m，高度达到 7.5m，单体管节达到 80t。由于其尺寸 过大，重量较重，在运输、吊装等方面存在较大难度，在推广和应用方面受到了 一定制约，因此需要通过分块优化矩形顶管的尺寸和重量。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种适用于矩形隧道的上下二分式管节结构，尤其适用于大断面矩形隧道。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种适用于矩形隧道的上下二分式管节结构，其特征在于所述管节结构由上管节和下管节拼接而成，上管节的下端和下管节的上端形成拼接面，上管节和下管节的前后端分别预留橡胶密封圈安装钢条与F 型承插口钢板，上管节的下端以及下管节的上端预留钢筋，上管节和下管节的拼接面之间浇注高性能混凝土，形成UHPC后浇带，在上管节和下管节拼接面内侧预留U型槽，用于安装U型遇水膨胀橡胶条，所述U型槽的一端延伸到橡胶密封圈安装钢条内侧，另一端延伸到F 型承插口钢板内侧；预留橡胶密封圈安装钢条内侧安装鹰嘴橡胶条，F 型承插口钢板内侧预埋一层遇水膨胀橡胶层，所述U型遇水膨胀橡胶条一端与安装鹰嘴橡胶条相接，另一端与遇水膨胀橡胶层相接，所述U型遇水膨胀橡胶条与鹰嘴橡胶条和遇水膨胀橡胶层形成封闭的、全方位的防水体系。
进一步地，在上管节和下管节的拼接面上涂设界面剂，提高防水性能。
进一步地，在UHPC后浇带外侧的相应区域涂抹聚脲材料，形成外包防水。
本发明的管节由上下二分块组成，首先在工厂进行预制，运送到现场后再进行定位拼装，在连接处浇注入高性能混凝土。通过以上方式，可以大幅度降低 单块管节的尺寸与重量，方便生产与运输。接头处高性能混凝土在大约 3 天的时间内可以达到设计强度，管节可以用于施工，大大减少现场对施工场地的要求。并且通过三道防水措施，高性能混凝土与预制的混凝土管节之间接缝可以达到防水要求性能指标。浇筑UHPC后的管节，三天后就可以用于管节推进，远远优于普通混凝土养护28天的要求，可满足快速施工，减少现场管节堆场面积，可以城市密集区进行应用。
附图说明
图1为上下二分式管节分块图。
图2为图1的侧视图。
图3为上下二分式管节拼装图。
图4为接缝处的防水措施的结构示意图。
图5为图4的A-A剖面图。
图中包括：上管节1、下管节2、钢筋3、橡胶密封圈安装钢条4、F 型承插口钢板5、U型遇水膨胀橡胶条6、界面剂7、聚脲材料8、鹰嘴橡胶条9、遇水膨胀橡胶层10。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说 明，以便于同行业技术人员的理解。
如图所示一种适用于矩形隧道的上下二分式管节结构，其特征在于所述管节结构由上管节1和下管节2拼接而成，上管节的下端和下管节的上端形成拼接面，上管节和下管节的前后端分别预留橡胶密封圈安装钢条4与F 型承插口钢板5，上管节的下端以及下管节的上端预留钢筋3，上管节和下管节的拼接面之间浇注高性能混凝土，形成UHPC后浇带，在上管节和下管节拼接面预留由水平设置的U型槽，用于安装U型遇水膨胀橡胶条，U型槽开口朝向管节外侧面，U型槽内安装U型遇水膨胀橡胶条，所述U型槽的一端延伸到橡胶密封圈安装钢条内侧，另一端延伸到F 型承插口钢板内侧。预留橡胶密封圈安装钢条内侧安装鹰嘴橡胶条9，F 型承插口钢板内侧预埋一层遇水膨胀橡胶层10，所述U型遇水膨胀橡胶条一端与安装鹰嘴橡胶条相接，另一端与遇水膨胀橡胶层相接。
进一步地，在上管节和下管节的拼接面上涂设界面剂7，提高防水性能。
进一步地，在UHPC后浇带外侧的相应区域涂抹聚脲材料8，如图所示，聚脲材料的两端应延伸到橡胶密封圈安装钢条及F 型承插口钢板位置，以便与橡胶密封圈安装钢条的鹰嘴橡胶条9及F 型承插口钢板内侧的遇水膨胀橡胶层10至少部分重叠设置。
高性能混凝土UHPC应用于地下结构与地上结构最大的不同点在于对防水性能要求的不同。UHPC与预制的混凝土管节之间存在接缝，而接缝是地下工程防水的薄弱环节。同时UHPC为一种高收缩性的材料，本技术方案的关键点为上下两块之间接缝的防水性能的确保。为保障预制拼装式顶管的防水性能，需要对接缝进行特殊处理。本技术方案采用三道防水措施，其中包括聚脲涂层、U型止水条以及界面处理，如图3所示。采用聚脲材料涂抹顶管外侧UHPC后浇带的相应区域，形成第一道防水措施；在接缝处预留开口朝向管节外侧面的U型槽，用于安装U型遇水膨胀橡胶条。U型槽中的U型遇水膨胀橡胶条与鹰嘴橡胶条和F型承插口钢板底部的遇水膨胀橡胶层形成封闭的、全方位的防水体系，作为第二道防水措施。同时在浇筑UHPC前，采用界面剂对预制混凝土管节断面进行处理，提高防水性能，形成第三道防水措施。通过以上综合处理措施，UHPC与预制的混凝土管节之间接缝可以达到防水要求性能指标。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种适用于矩形隧道的上下二分式管节结构，其特征在于所述管节结构由上管节和下管节拼接而成，上管节的下端和下管节的上端形成拼接面，上管节和下管节的前后端分别预留橡胶密封圈安装钢条与F 型承插口钢板，上管节的下端以及下管节的上端预留钢筋，上管节和下管节的拼接面之间浇注高性能混凝土，形成UHPC后浇带，在上管节和下管节拼接面预留口朝向管节外侧面的U型槽，用于安装U型遇水膨胀橡胶条，所述U型槽的一端延伸到橡胶密封圈安装钢条内侧，另一端延伸到F 型承插口钢板内侧；预留橡胶密封圈安装钢条内侧安装鹰嘴橡胶条，F 型承插口钢板内侧预埋一层遇水膨胀橡胶层，所述U型遇水膨胀橡胶条一端与安装鹰嘴橡胶条相接，另一端与遇水膨胀橡胶层相接，所述U型遇水膨胀橡胶条与鹰嘴橡胶条和遇水膨胀橡胶层形成封闭的、全方位的防水体系。
2.如权利要求1所述的上下二分式管节结构，其特征在于：在上管节和下管节的拼接面上涂设界面剂，提高防水性能。
3.如权利要求1所述的上下二分式管节结构，其特征在于：在UHPC后浇带外侧的相应区域涂抹聚脲材料，形成外包防水。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114508127A (zh) * 2022-03-22 2022-05-17 西南石油大学 一种新型的悬浮隧道管体接头形式

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