CN111828013A - 地面盾构隧道实验实体模型及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面盾构隧道实验实体模型及其施工方法，旨在解决现有的隧道自动检测车因无模拟试验模型，而无法进行检测运营隧道及车站主体结构病害效用的模拟测试的技术问题。其包括盾构隧道、隧道承重台和车站主体机构，盾构隧道包括多个相互拼装的实体管片，车站主体结构为钢筋混凝土筑成的矩形通道，盾构隧道设置于所述隧道承重台上，隧道承重台的上表面为与盾构隧道相匹配的弧形接触面，车站主体结构包括位于车站主体结构入口处的接口环梁，车站主体结构与所述盾构隧道之间通过接口环架固定连接，盾构隧道内和主体结构内均设置有多个模型展示单元；优点在于，为隧道自动检测车提供了检测平台以及完全代替人工检测提供了可能。

Description

地面盾构隧道实验实体模型及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道实验工程技术领域，具体涉及一种地面盾构隧道实验实体模型及其施工方法。

背景技术

随着城市地下隧道工程的发展，盾构隧道在运营中出现的各种各样的问题，例如运营隧道渗漏水、钢筋骨架漏筋、单双面配筋变化、蜂窝麻面、保护层厚度不同、施工冷缝、结构裂缝、管片崩角、露筋、裂纹、不同高差的管片错台等各类运营隧道病害，所以要定期或不定期对运营隧道进行病害检测并超前处理加固，解决质量隐患及保障运营时地铁安全，及时对各种病害进行维修和维护，保证运营隧道的正常使用。由于运营隧道线路太长，上述各种运营隧道病害人工检测工作量大，耗费人工庞大，且容易出现遗漏。

为此，现有技术中出现了隧道自动检测车，使用隧道自动检测车在日常检修期间可以运用，对各种隧道病害进行检测省时省力。但隧道自动检测车的检测效果是否良好对隧道自动检测车是至关重要的，隧道自动检测车的效用是衡量隧道自动检测车的使用效果的一个重要因素，但是现实中，没有任何实验模型可供对隧道自动检测车进行模拟测试，使得隧道自动检测车的效用无法进行模拟测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地面盾构隧道实验实体模型及其施工方法，以解决现有的隧道自动检测车因无模拟试验模型，而无法进行检测运营隧道及车站主体结构病害效用的模拟测试的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种地面盾构隧道实验实体模型，包括盾构隧道、隧道承重台和车站主体机构，所述盾构隧道包括多个相互拼装的实体管片，所述车站主体结构为钢筋混凝土筑成的矩形通道，所述盾构隧道设置于所述隧道承重台上，所述隧道承重台的上表面为与所述盾构隧道相匹配的弧形接触面，所述车站主体结构包括位于所述车站主体结构入口处的接口环梁，所述车站主体结构与所述盾构隧道之间通过所述接口环架固定连接，所述盾构隧道内和主体结构内均设置有多个模型展示单元以展示多种隧道病害。

优选的，所述盾构隧道内的模型展示单元包括依次设置的正常错缝拼装展示单元、错台和接缝漏水展示单元、裂缝和吊装孔漏水展示单元、崩角和局部凿毛展示单元以及正常预埋滑槽展示单元。

有选的，所述主体结构内的模型展示单元包括依次设置的裂缝展示单元、砼质量展示单元、钢筋保护层展示单元和正常质量展示单元。

优选的，所述实体管片隧道长度为9-11m，所述主体结构长度为8-12m。

优选的，所述实体管片直径为6m，所述隧道承台的长为9m、宽为6.6m、弧面半径为3035mm。

一种如权利要求1所述的地面盾构实体隧道实验模型的施工方法，包括如下步骤：

（1）地基处理：对欲建造地面盾构实体隧道实验模型的地基进行压力微型灌注桩加固，然后在灌注桩上面制作钢筋混凝土底板，所述钢筋混凝土底板与灌注桩通过钢筋搭接在一起；

（2）制作隧道承重台：在底板上方通过钢筋绑扎、立模、浇筑混凝土的方式建造隧道承重台；

（3）实体管片拼装制作盾构隧道：采用50T门吊+25T门吊进行实体管片拼装，拼装顺序为：拼装首环底部3实体管片，拼装第二环底部3块实体管片并与首环实体管片固定连接，在首环和第二环底部的实体管片上搭建管片支撑架，进行首环和第二环上部的实体管片的拼装使其成环，循环往复完成实体管片的拼装，施作管片崩角、露筋、裂纹、不同高差的管片错台、预埋不同类型滑槽、模拟可调控流量的隧道渗漏水，模拟实体管片缺陷；

（4）建设车站主体结构：车站主体结构采用整体立模浇筑的制作，内设满堂脚手架支撑，然后分区域、分块施作裂缝展示单元、砼质量展示单元、钢筋保护层展示单元和正常质量展示单元，并预埋渗流水管。

优选的，所述灌注桩的直径为300～600mm、间距为1500～2000mm，底板厚度为200～300mm，平均有效桩长18～20m，单桩竖向承载力大于等于350KN，灌注成桩后停浆面应高于桩顶设计标高300～500mm，在进行底板制作时，应将桩顶以上土层及桩段混凝土挖除把钢筋锚入底板钢筋框架中。

优选的，所述管片支撑架包括型钢主支撑、斜撑槽钢和顶托，所述斜撑槽钢设置于所述型钢主支撑之间，起到加强稳固支撑的作用，所述顶托与所述型钢主支撑固定连接。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

本发明通过设置盾构隧道、隧道承重台和车站主体机构模拟实体隧道，为隧道自动检测车提供了检测平台，所述盾构隧道内和主体结构内均设置有多个模型展示单元以展示多种隧道病害。从而模拟实现了隧道自动检测车对隧道和车站主体结构各种病害的检测效果，为隧道自动检测车的不断改进完善提供了试验基础，为隧道自动检测车的普及甚至完全代替人工检测提供了可能。

附图说明

图1为本发明地面盾构隧道实验实体模型的功能展示布置结构示意图。

图2为本发明地面盾构隧道实验实体模型的车站主体结构的断面结构示意图。

图3为本发明地面盾构隧道实验实体模型的盾构隧道的断面结构示意图。

图4为本发明地面盾构隧道实验实体模型的盾构隧道与车站主体结构的接口处的断面示意图。

图5为本发明地面盾构隧道实验实体模型的盾构隧道的地基处理压力微型灌注桩平面布置图。

图6为本发明地面盾构隧道实验实体模型的盾构隧道的地基灌注桩处理的断面结构示意图。

以上图中，1为盾构隧道，2为隧道承重台，3为车站主体结构，4为实体管片，5为接口环梁，6为正常错缝拼装展示单元，7为错台和接缝漏水展示单元，8为裂缝和吊装孔漏水展示单元，9为崩角和局部凿毛展示单元，10为正常预埋滑槽展示单元，11为裂缝展示单元，12为砼质量展示单元，13为钢筋保护层展示单元，14为正常质量展示单元，15为微型灌注桩，16为钢筋混凝土底板，17为预埋渗流水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

以下实施例中所涉及的零部件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种地面盾构隧道实验实体模型，参见图1至图6，包括盾构隧道1、隧道承重台2和车站主体机构3，盾构隧道1包括多个相互拼装的实体管片4，车站主体结构3为钢筋混凝土筑成的矩形通道，盾构隧道1设置于隧道承重台2上，隧道承重台2的上表面为与盾构隧道1相匹配的弧形接触面，车站主体结构3包括位于车站主体结构3入口处的接口环梁5，车站主体结构3与盾构隧道1之间通过接口环梁5固定连接，盾构隧道1内和车站主体结构3内均设置有多个模型展示单元以展示多种隧道病害。

进一步的，盾构隧道1内的模型展示单元包括依次设置的正常错缝拼装展示单元6、错台和接缝漏水展示单元7、裂缝和吊装孔漏水展示单元8、崩角和局部凿毛展示单元9以及正常预埋滑槽展示单元10。正常错缝拼装展示单元10为拼装的正常状态不会导致隧道病害。错台和接缝漏水展示单元7为施工制作时故意错台和漏水，使其展示相应的错台漏水病害，错台会影响整个隧道外观，同时错台会导致实体管片4螺栓无法连接，影响整环实体管片4稳定性；长期漏水则会影响整各隧道安全性，导致隧道外部土体失稳，地面沉降。裂缝和吊装孔漏水展示单元8在施作时人为使得一个管片外观裂缝，一个吊装孔漏水，实体管片4裂缝会影响整个管片质量，吊装孔漏水影响隧道外观质量及隧道背部脱空，影响隧道安全性，导致隧道外部土体失稳，地面沉降。崩角和局部凿毛展示单元9在施作时人为使得一个管片崩角，一个凿毛，崩角和错台会影响整个隧道外观，同时崩角会导致钢筋外露，加快锈蚀，对实体管片4质量造成影响。车站主体结构3内的模型展示单元包括依次设置的裂缝展示单元11、砼质量展示单元12、钢筋保护层展示单元13和正常质量展示单元14。裂缝展示单元11在施作时人为在侧墙和顶板施加结构裂缝，结构产生裂缝之后会影响结构稳定，加速钢筋锈蚀，结构使用年限降低。砼质量展示单元12为人为施作结构蜂窝麻面，结构蜂窝麻面会影响混凝土结构强度，加速钢筋锈蚀，影响主体结构质量。实体管片4隧道长度为9-11m，车站主体结构3长度为8-12m。实体管片4直径为6m，隧道承重台2的长为9m、宽为6.6m、弧面半径为3035mm。

地面盾构隧道实验实体模型的施工方法如下，包括如下步骤：

（1）地基处理：对欲建造地面盾构实体隧道实验模型的地基进行压力微型灌注桩加固15，然后在微型灌注桩15上面制作钢筋混凝土底板16，钢筋混凝土底板16与微型灌注桩15通过钢筋搭接在一起；

（2）制作隧道承重台2：在底板上方通过钢筋绑扎、立模、浇筑混凝土的方式建造隧道承重台。

（3）实体管片拼装制作盾构隧道：采用50T门吊+25T门吊进行实体管片拼装，拼装顺序为：拼装首环底部3实体管片，拼装第二环底部3块实体管片4并与首环实体管片4固定连接，在首环和第二环底部的实体管片4上搭建管片支撑架，进行首环和第二环上部的实体管片的拼装使其成环，循环往复完成实体管片的拼装，施作管片崩角、露筋、裂纹、不同高差的管片错台、预埋不同类型滑槽、模拟可调控流量的隧道渗漏水，模拟实体管片4缺陷。

（4）建设车站主体结构3：车站主体结构3采用整体立模浇筑的制作，内设满堂脚手架支撑，然后分区域、分块施作裂缝展示单元11、砼质量展示单元12、钢筋保护层展示单元13和正常质量展示单元14，通过控制钢筋、混凝土施工质量制作冷缝、结构裂缝、漏筋、单双面配筋变化、蜂窝麻面、不同保护层厚度主体结构缺陷，并预埋渗流水管17。

进一步的，微型灌注桩15的直径为300～600mm、间距为1500～2000mm，底板厚度为200～300mm，平均有效桩长18～20m，单桩竖向承载力大于等于350KN，灌注成桩后停浆面应高于桩顶设计标高300～500mm，在进行钢筋混凝土底板16制作时，应将桩顶以上土层及桩段混凝土挖除把钢筋锚入底板钢筋框架中。管片支撑架包括型钢主支撑、斜撑槽钢和顶托，斜撑槽钢设置于型钢主支撑之间，起到加强稳固支撑的作用，顶托与型钢主支撑固定连接。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关结构、方法步骤及材料等进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种地面盾构隧道实验实体模型，其特征在于，包括盾构隧道、隧道承重台和车站主体机构，所述盾构隧道包括多个相互拼装的实体管片，所述车站主体结构为钢筋混凝土筑成的矩形通道，所述盾构隧道设置于所述隧道承重台上，所述隧道承重台的上表面为与所述盾构隧道相匹配的弧形接触面，所述车站主体结构包括位于所述车站主体结构入口处的接口环梁，所述车站主体结构与所述盾构隧道之间通过所述接口环架固定连接，所述盾构隧道内和主体结构内均设置有多个模型展示单元以展示多种隧道病害。

2.根据权利要求1所述的地面盾构隧道实验实体模型，其特征在于，所述盾构隧道内的模型展示单元包括依次设置的正常错缝拼装展示单元、错台和接缝漏水展示单元、裂缝和吊装孔漏水展示单元、崩角和局部凿毛展示单元以及正常预埋滑槽展示单元。

3.根据权利要求1所述的地面盾构隧道实验实体模型，其特征在于，所述主体结构内的模型展示单元包括依次设置的裂缝展示单元、砼质量展示单元、钢筋保护层展示单元和正常质量展示单元。

4.根据权利要求1所述的地面盾构隧道实验实体模型，其特征在于：所述管片隧道长度为9-11m，所述主体结构长度为8-12m。

5.根据权利要求1所述的地面盾构隧道实验实体模型，其特征在于：所述实体管片直径为6m，所述隧道承台的长为9m、宽为6.6m、弧面半径为3035mm。

6.一种根据权利要求1所述的地面盾构实体隧道实验模型的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）地基处理：对欲建造地面盾构实体隧道实验模型的地基进行压力微型灌注桩加固，然后在微型灌注桩上面制作钢筋混凝土底板，所述钢筋混凝土底板与微型灌注桩通过钢筋搭接在一起；

（2）制作隧道承重台：在底板上方通过钢筋绑扎、立模、浇筑混凝土的方式建造隧道承重台；

（3）实体管片拼装制作盾构隧道：采用50T门吊+25T门吊进行实体管片拼装，拼装顺序为：拼装首环底部3实体管片，拼装第二环底部3块实体管片并与首环实体管片固定连接，在首环和第二环底部的实体管片上搭建管片支撑架，进行首环和第二环上部的实体管片的拼装使其成环，循环往复完成实体管片的拼装，施作管片崩角、露筋、裂纹、不同高差的管片错台、预埋不同类型滑槽、模拟可调控流量的隧道渗漏水，模拟实体管片缺陷；

（4）建设车站主体结构：车站主体结构采用整体立模浇筑的制作，内设满堂脚手架支撑，然后分区域、分块施作裂缝展示单元、砼质量展示单元、钢筋保护层展示单元和正常质量展示单元，并预埋渗流水管。

7.根据权利要求6所述的地面盾构隧道实验实体模型的制作方法，其特征在于：所述微型灌注桩的直径为300～600mm、间距为1500～2000mm，所述钢筋混凝土底板厚度为200～300mm，平均有效桩长18～20m，单桩竖向承载力大于等于350KN，灌注成桩后停浆面应高于桩顶设计标高300～500mm。

8.根据权利要求6所述的地面盾构隧道实验实体模型的制作方法，其特征在于：所述管片支撑架包括型钢主支撑、斜撑槽钢和顶托，所述斜撑槽钢设置于所述型钢主支撑之间，所述顶托与所述型钢主支撑固定连接。

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