CN111441796A - 一种盾构隧道管片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盾构隧道管片，包括管片壳体和若干钢筋笼；所述管片壳体由前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片拼装组成，所述前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片由高性能混凝土或超高性能混凝土制成；其中，所述前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片中的任意五块拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处；若干所述钢筋笼自所述开口处嵌入设置在所述容纳腔内并通过混凝土浇筑固定。本发明可以替代传统管片制作工艺中钢模成型的方式，在确保设计强度要求的前提下，有效降低管片制成的工程时间和成本，提高整体经济效益。

Description

一种盾构隧道管片及其制作方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道管片及其制作方法。

背景技术

随着国内城市地铁建设开始高速发展，而在城市内进行地铁施工，对文明施工、地面沉降控制、建筑物保护等要求都比较高，由于盾构隧道施工技术的机械化程度高、施工安全系数较高，可以最大限度地减少对城市其他设施的影响，所以逐渐成为地铁隧道施工的主流技术；盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，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。

现在的钢筋混凝土管片制作工艺流程基本如下：钢模→钢筋笼→混凝土浇捣成型→蒸汽养护→吊装脱模→水池养护→出水池自然养护→产品检验；按现在的钢筋混凝土管片制作方法，管片在浇捣成型后需要较长的水池和出水池后的养护时间，一般要十几天，管片投入使用的周期长；而且水池和出水池后的养护过程又必须占用很大的工厂场地，整体效益较差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种盾构隧道管片及其制作方法，以替代传统制作工艺中钢模成型的方式，在确保设计强度要求的前提下，有效降低管片制成的工程时间和成本，提高整体经济效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种盾构隧道管片，包括：

管片壳体，所述管片壳体包括若干由高性能混凝土或超高性能混凝土制成的壁片，若干所述壁片中去掉一块后拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块所述壁片则可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处以闭合所述容纳腔；

若干钢筋笼，若干所述钢筋笼自所述开口处嵌入设置在所述容纳腔内并通过混凝土浇筑固定。

作为优选，拼装形成所述容纳腔的壁片之间设置有第一连接组件；

所述第一连接组件包括预埋设置在所述壁片内侧的第一螺纹套筒、连接角件以及与所述第一螺纹套筒相适配的第一紧固件，所述连接角件上设置有第一过孔，所述第一紧固件穿过所述第一过孔连接所述第一螺纹套筒以连接固定所述连接角件与所述壁片。

作为优选，用于盖合所述开口的壁片与形成所述开口的壁片之间设置有第二连接组件；

所述第二连接组件包括预埋设置在所述开口的端面上的第二螺纹套筒和第二紧固件，用于盖合所述开口的壁片上设置有第二过孔，所述第二紧固件穿过所述第二过孔与所述第二螺纹套筒连接以实现对所述开口的盖合。

作为优选，所述钢筋笼设置为一个，且所述钢筋笼的空间形状与所述容纳腔的内腔形状相适应。

作为优选，还包括若干吊运框架，若干所述吊运框架环设在所述管片壳体外侧，且所述吊运框架至少部分与所述管片壳体的外侧面之间预留有吊装间隙。

作为优选，所述吊装间隙设置在形成所述开口的壁片的外侧，且所述吊运框架至少部分与用于盖合所述开口的壁片顶抵接触。

作为优选，所述管片壳体为弧形构件，由前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片拼装组成；

所述前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片中的任意五块拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处。

作为优选，所述管片壳体为环形构件，由内壁片、外壁片、第一侧壁片和第二侧壁片拼装组成；

所述内壁片、外壁片、第一侧壁片和第二侧壁片中的任意三块拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处。

一种盾构隧道管片的制作方法，适用于上述的一种盾构隧道管片，包括如下步骤：

采用高性能混凝土或超高性能混凝土预制若干所述壁片；

根据实际应用需要，选取所述壁片，以拼装形成具有唯一开口的容纳腔；

将钢筋笼从所述开口放进所述容纳腔内，并进行混凝土浇筑；

对浇筑后的盾构隧道管片套设吊运框架，通过所述吊运框架进行所述盾构隧道管片的堆叠放置及吊装搬运预备。

进一步地，在进行混凝土浇筑时，在所述混凝土内加入钢纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本方案可以根据不同的盾构隧道工程设计要求，在工厂统一制作构成管片壳体的各壁片，然后可以在工厂或施工现场将各壁片进行拼装，以形成一个具有唯一开口的容纳腔和用于盖合该开口的壁片，向内放入钢筋笼然后浇捣混凝土，再将盖合开口的壁片盖上，即可完成盾构隧道管片的制作。完全替代了传统制作工艺上的钢模成型方式，各壁片之间形成的密闭容纳腔可以让里面的混凝土自然干燥凝固，达到设计的强度要求，并且自然堆放48小时后即可投入使用，大大省却了大量的养护操作和水池场地，节约建设工程成本和工程时间，具有很大的实际经济效益。

而且，本方案中的各壁片均为采用高性能混凝土和超高性能混凝土制成，壁片设计为板片状的结构，可以有效控制壁片的厚度并实现各壁片的流水线式规格化生产，有效避免了现有技术中盾构隧道管片制成后在边角会出现裂缝的问题，进一步提高了对盾构隧道管片的质量和强度性能控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明盾构隧道管片盖合前的结构示意图。

图2为本发明管片壳体的分解结构示意图。

图3为本发明钢筋笼的立体结构示意图。

图4为本发明第一连接组件的连接结构示意图。

图5为本发明连接角件的结构示意图。

图6为本发明第二连接组件的连接结构示意图。

图7为本发明盾构隧道管片设置吊运框架时的结构示意图。

图8为本发明盾构隧道管片实施例2的结构示意图。

其中：

1-管片壳体，11-前壁片，12-后壁片，13-上壁片，14-下壁片，15-左壁片，16-右壁片，17-容纳腔，18-第一连接组件，181-第一螺纹套筒，182-连接角件，183-第一紧固件，19-第二连接组件，191-第二螺纹套筒，192-第二紧固件；

2-钢筋笼，3-混凝土，4-吊运框架；

51-内壁片，52-外壁片，53-第一侧壁片，54-第二侧壁片。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1-7所示，本实施例中提供一种盾构隧道管片，主要包括管片壳体1和设置在所述管片壳体1内的钢筋笼2，所述钢筋笼2通过混凝土3浇筑固定设置在所述管片壳体1内。

具体地，所述管片壳体1由前壁片11、后壁片12、上壁片13、下壁片14、左壁片15和右壁片16拼装组成，所述前壁片11、后壁片12、上壁片13、下壁片14、左壁片15和右壁片16均由高性能混凝土(HPC)或超高性能混凝土(UHPC)制成；其中，所述前壁片11、后壁片12、上壁片13、下壁片14、左壁片15和右壁片16中的任意五块拼装形成具有唯一开口的容纳腔17，剩余的一块则可拆卸地设置在所述容纳腔17的开口处以闭合所述容纳腔17。

作为一种优选的方案，拼装形成所述容纳腔17的壁片之间设置有第一连接组件18；所述第一连接组件18包括预埋设置在所述壁片内侧的第一螺纹套筒181、连接角件182以及与所述第一螺纹套筒181相适配的第一紧固件183。所述连接角件182上设置有第一过孔，所述第一紧固件183穿过所述第一过孔连接所述第一螺纹套筒181，以连接固定所述连接角182与所述壁片。本实施例中，所述连接角件182优为角钢。

此外，用于盖合所述开口的壁片与形成所述开口的壁片之间设置有第二连接组件19；所述第二连接组件19包括预埋设置在所述开口的端面上的第二螺纹套筒191和第二紧固件192，用于盖合所述开口的壁片上设置有第二过孔，所述第二紧固件192穿过所述第二过孔与所述第二螺纹套筒191连接以实现对所述开口的盖合。

作为其中一种应用实例，如图1、2所示，本实施例中的所述容纳腔17由所述前壁片11、后壁片12、左壁片15、右壁片16和下壁片14组成，所述上壁片13即可拆卸地盖合设置在所述容纳腔17的开口处。

所述前壁片11、后壁片12均为一弧形板块，且所述前壁片11、后壁片12的内侧底端预埋设置有若干所述第一螺纹套筒181；所述左壁片15、右壁片16均为一矩形板块，且所述左壁片15、右壁片16的内侧底端预埋设置有若干所述第一螺纹套筒181；并且，所述上壁片13、下壁片14设置为与所述前壁片11、后壁片12的弧形相匹配的弧形板，所述下壁片14的内侧边沿处预埋设置有若干所述第一螺纹套筒181。此时，作为其中一种安装方式，只需要将所述前壁片11、后壁片12、左壁片15、右壁片16竖直放置在所述下壁片14上，再通过所述连接角件182及第一紧固件183即可实现各壁片之间的固定安装，从而形成所述容纳腔17。

此外，在所述前壁片11、后壁片12、左壁片15、右壁片16的顶部端面上还预埋设置有若干所述第二螺纹套筒191，此时所述第二过孔即设置在所述上壁片13上，通过所述第二紧固件192即可实现所述上壁片13与其余各壁片之间的可拆卸安装。作为一种优选的方案，本实施例中的所述第一紧固件183和第二紧固件192均为紧固螺栓。

所述钢筋笼2即自所述开口处嵌入设置在所述容纳腔17内并通过混凝土3浇筑固定。所述钢筋笼2可以设置为一个或多个，本实施例中，所述钢筋笼2优选设置为一个，且所述钢筋笼2的空间形状与所述容纳腔17的内腔形状相适应。

本方案中，还设置有若干吊运框架4，若干所述吊运框架4环设在所述管片壳体1外侧，且所述吊运框架4至少部分与所述管片壳体1的外侧面之间预留有吊装间隙(图中未标示)。

作为一种优选的方案，所述吊装间隙设置在形成所述开口的壁片的外侧，如本实施例中所述前壁片11、后壁片12、左壁片15和右壁片16的外侧；所述吊运框架4则至少部分与用于盖合所述开口的壁片顶抵接触，如本实施例中的所述上壁片13。进一步地，本实施例中的所述吊运框架4为由金属材质制成的矩形框架，所述吊运框架4的其中两相对的边分别作用于所述容纳腔17的开口所在面及其相对面的壁片上，以对盾构隧道管片作进一步的固定防护，同时吊运框架4的设置可以大大便于对盾构隧道管片的吊装叠放，进一步确保盾构隧道管片的质量。

在实际的应用中，可拆卸地设置在所述容纳腔17的开口处的壁片，可以优选为所述前壁片11、后壁片12、上壁片13和下壁片14中的其中一块。

为了便于对本方案的进一步理解，本实施例中还提供一种盾构隧道管片的制作方法，适用于以上所述的一种盾构隧道管片，具体包括如下步骤：

第一步，采用高性能混凝土或超高性能混凝土预制所述前壁片11、后壁片12、上壁片13、下壁片14、左壁片15和右壁片16。

第二步，选取所述前壁片11、后壁片12、上壁片13、下壁片14、左壁片15和右壁片16中的任意五块进行拼装以形成具有唯一开口的容纳腔17。

第三步，将钢筋笼2从所述开口放进所述容纳腔17内，并进行混凝土3浇筑。值得注意的是，在这个步骤中，既可以选择先对所述容纳腔17内进行混凝土3浇筑，然后再进行壁片的盖合操作；亦可选择在壁片上预留设置浇筑孔，将所述钢筋笼2放入所述容纳腔17后即将壁片盖合开口，再通过预留的浇筑孔进行混凝土浇筑。此时，作为一种优选的方案，本实施例中，在所述混凝土3中还加入有钢纤维，以增强和改善混凝土的抗拉强度和抗裂性能。

第四步，对浇筑后的盾构隧道管片套设所述吊运框架4，通过所述吊运框架4进行所述盾构隧道管片的堆叠放置及吊装搬运预备。

实施例2

与实施例1中的相同之处不作赘述，如图8所示，本实施例中提供一种盾构隧道管片，同样包括管片壳体1和设置在所述管片壳体1内的钢筋笼2，所述钢筋笼2通过混凝土3浇筑固定设置在所述管片壳体1内。

具体地，本实施例中的所述管片壳体1呈圆环状，由内壁片51、外壁片52、第一侧壁片53和第二侧壁片54拼装组成；所述内壁片51、外壁片52、第一侧壁片53和第二侧壁片54中的任意三块拼装形成具有唯一开口的容纳腔17，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔17的开口处以闭合所述容纳腔17。

进一步地，本实施例中的所述管片壳体与实施例1中管片壳体的制作方法的主要区别在于：

第一步时，采用高性能混凝土或超高性能混凝土预制所述内壁片51、外壁片52、第一侧壁片53和第二侧壁片54。

第二步时，选取所述内壁片51、外壁片52、第一侧壁片53和第二侧壁片54中的任意三块进行拼装以形成具有唯一开口的容纳腔17。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道管片，其特征在于，包括：

管片壳体，所述管片壳体包括若干由高性能混凝土或超高性能混凝土制成的壁片，若干所述壁片中去掉一块后拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块所述壁片则可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处以闭合所述容纳腔；

若干钢筋笼，若干所述钢筋笼自所述开口处嵌入设置在所述容纳腔内并通过混凝土浇筑固定。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，拼装形成所述容纳腔的壁片之间设置有第一连接组件；

所述第一连接组件包括预埋设置在所述壁片内侧的第一螺纹套筒、连接角件以及与所述第一螺纹套筒相适配的第一紧固件，所述连接角件上设置有第一过孔，所述第一紧固件穿过所述第一过孔连接所述第一螺纹套筒以连接固定所述连接角件与所述壁片。

3.根据权利要求1或2所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，用于盖合所述开口的壁片与形成所述开口的壁片之间设置有第二连接组件；

所述第二连接组件包括预埋设置在所述开口的端面上的第二螺纹套筒和第二紧固件，用于盖合所述开口的壁片上设置有第二过孔，所述第二紧固件穿过所述第二过孔与所述第二螺纹套筒连接以实现对所述开口的盖合。

4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，所述钢筋笼设置为一个，且所述钢筋笼的空间形状与所述容纳腔的内腔形状相适应。

5.根据权利要求1或4所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，还包括若干吊运框架，若干所述吊运框架环设在所述管片壳体外侧，且所述吊运框架至少部分与所述管片壳体的外侧面之间预留有吊装间隙。

6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，所述吊装间隙设置在形成所述开口的壁片的外侧，且所述吊运框架至少部分与用于盖合所述开口的壁片顶抵接触。

7.根据权利要求1、4、6任一项所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，所述管片壳体为弧形构件，由前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片拼装组成；

所述前壁片、后壁片、上壁片、下壁片、左壁片和右壁片中的任意五块拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处。

8.根据权利要求1、4、6任一项所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，所述管片壳体为环形构件，由内壁片、外壁片、第一侧壁片和第二侧壁片拼装组成；

所述内壁片、外壁片、第一侧壁片和第二侧壁片中的任意三块拼装形成具有唯一开口的容纳腔，剩余的一块可拆卸地设置在所述容纳腔的开口处。

9.一种盾构隧道管片的制作方法，适用于上述权利要求1-8任一项所述的一种盾构隧道管片，其特征在于，包括如下步骤：

采用高性能混凝土或超高性能混凝土预制若干所述壁片；

根据实际应用需要，选取所述壁片，以拼装形成具有唯一开口的容纳腔；

将钢筋笼从所述开口放进所述容纳腔内，并进行混凝土浇筑；

对浇筑后的盾构隧道管片套设吊运框架，通过所述吊运框架进行所述盾构隧道管片的堆叠放置及吊装搬运预备。

10.根据权利要求9所述的一种盾构隧道管片的制作方法，其特征在于，在进行混凝土浇筑时，在所述混凝土内加入钢纤维。

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