CN113389571B - 设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法 - Google Patents

设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，包括若干预制盾构管片；施工步骤如下：步骤1、预制盾构机；盾构机的机壳长度与每一预制盾构管片相对于地下盾构通道延伸方向的倾斜角相匹配；步骤2、拼接第一环预制盾构管片；步骤3、拼接下一环预制盾构管片；下一环预制盾构管片和已有的预制盾构管片间错开一定角度，实现纵向错缝，拼接面处形成椭圆形倾斜环缝；步骤4、进行后续管片拼接；盾构继续掘进，重复执行步骤3，完成所有的预制盾构管片的组装，最终形成一根完整的隧道结构。本发明的应用能够改善盾构隧道在竖向地震作用下的抗剪能力，进而提高盾构隧道的抗震安全性能。

Description

设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法
技术领域
本发明涉及地下建筑施工技术领域，特别涉及设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法。
背景技术
随着城市地下空间的开发，盾构法作为一种安全、可靠、高效的施工方法，得到了愈来愈广泛的应用。在高烈度地震多发地层中，盾构区间隧道不可避免要经受强震作用的考验。在地震荷载的作用下，盾构隧道往往容易发生严重的剪切变形破坏，造成巨大的经济损失。高烈度地震多发地区盾构隧道的抗震安全，已成为地下工程领域亟需解决的重要课题。
在现有技术中，盾构隧道纵向由一环环管片组装而成，每环管片由若干块管片拼装而成，形成环缝和纵缝。其中，环缝位于竖向平面内，与隧道走向垂直，其两侧管片依靠螺栓进行紧固连接。在竖向地震荷载的作用下，环缝两侧管片发生竖向相对变形，连接螺栓节点处容易发生剪切破坏，从而影响隧道整体的正常运营，甚至带来重大生命财产的损失。
因此，如何改善盾构隧道在竖向地震作用下的抗剪能力，进而提高盾构隧道的抗震安全性能成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，实现的目的是改善盾构隧道在竖向地震作用下的抗剪能力，进而提高盾构隧道的抗震安全性能。
为实现上述目的，本发明公开了设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，包括若干预制盾构管片。
其中，每一预制盾构管片均呈弧形，均为两个互相平行并相对地下盾构通道延伸方向倾斜的面在所述地下盾构通道内围成的空间，平面展开后均为平行四边形；施工步骤如下：
步骤1、预制盾构机；所述盾构机的机壳长度与每一所述预制盾构管片相对于所述地下盾构通道延伸方向的倾斜角相匹配；
步骤2、拼接第一环所述预制盾构管片；掘进至设置第一环所述预制盾构管片的位置，安装第一环所述预制盾构管片；其中，设置第一环所述预制盾构管片的位置根据第一环所述预制盾构管片的纵向位置和施工操作距离综合确定；
步骤3、拼接下一环所述预制盾构管片；继续掘进至设置下一环所述预制盾构管片的位置，安装下一环所述预制盾构管片；安装时，下一环所述预制盾构管片和已有的所述预制盾构管片间错开一定角度，实现纵向错缝，拼接面处形成椭圆形倾斜环缝；
步骤4、进行后续管片拼接；盾构继续掘进，重复执行步骤3，完成所有的所述预制盾构管片的组装，最终形成一根完整的隧道结构。
优选的，每一所述预制盾构管片的各边均预留纵向和环向的连接件，并通过所述连接件与相邻的所述预制盾构管片连接。
更优选的，所述连接件是连接螺栓。
优选的，所述盾构机的机壳确保顶进过程中所述机壳包裹相应的所述预制盾构管片的长度满足施工要求，同时确保所述盾构机的机头与已拼装的若干所述预制盾构管片间存在足够下一所述预制盾构管片拼装施工操作的空间。
本发明的有益效果：
本发明的应用能够改善盾构隧道在竖向地震作用下的抗剪能力，进而提高盾构隧道的抗震安全性能，而且该方案的应用还推动了行业技术进步，具有良好经济、社会效益。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出现有技术中常规管片的受力情况示意图。
图2示出本发明一实施例中预制盾构管片的受力情况示意图。
图3示出本发明一实施例中预制盾构管片连接状态示意图。
图4示出本发明一实施例中完成步骤2的状态示意图。
图5示出本发明一实施例中完成步骤3的状态示意图。
图6示出本发明一实施例中完成步骤4的状态示意图。
具体实施方式
实施例
如图3至图6所示，设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，包括若干预制盾构管片1。
其中，每一预制盾构管片1均呈弧形，均为两个互相平行并相对地下盾构通道延伸方向倾斜的面在地下盾构通道内围成的空间，平面展开后均为平行四边形；施工步骤如下：
步骤1、预制盾构机3；盾构机3的机壳长度与每一预制盾构管片1相对于地下盾构通道延伸方向的倾斜角相匹配；
步骤2、拼接第一环预制盾构管片1；掘进至设置第一环预制盾构管片1的位置，安装第一环预制盾构管片1；其中，设置第一环预制盾构管片1的位置根据第一环预制盾构管片1的纵向位置和施工操作距离综合确定；
步骤3、拼接下一环预制盾构管片1；继续掘进至设置下一环预制盾构管片1的位置，安装下一环预制盾构管片1；安装时，下一环预制盾构管片1和已有的预制盾构管片1间错开一定角度，实现纵向错缝，拼接面处5形成椭圆形倾斜环缝；
步骤4、进行后续管片拼接；盾构继续掘进，重复执行步骤3，完成所有的预制盾构管片1的组装，最终形成一根完整的隧道结构。
本发明的原理如下：
本发明中预制盾构管片1的受力情况如图2所示，图中Nv和N'v为连接件，即螺栓所承受的剪力，Nc和N'c为连接件，即螺栓所承受的压力，τ和τ'为管片件的箭应力，σ'为管片间的正应力；设置倾斜管片后，相邻管片间相互约束，关翩建承受的正应力σ'，连接件上承受的箭力大大减小，即N'v<<Nv。
发明通过调整盾构管片型式，形成椭圆形倾斜环缝，使盾构管片与连接螺栓共同参与环缝处的抗剪；在地震作用下，倾斜环缝与连接螺栓共同参与环缝处的抗剪，从而改善盾构隧道在竖向地震作用下的抗剪能力。
在某些实施例中，每一预制盾构管片1的各边均预留纵向和环向的连接件2，并通过连接件2与相邻的预制盾构管片1连接。
在某些实施例中，连接件2是连接螺栓。
在某些实施例中，盾构机3的机壳确保顶进过程中机壳包裹相应的预制盾构管片1的长度满足施工要求，同时确保盾构机3的机头4与已拼装的若干预制盾构管片1间存在足够下一预制盾构管片1拼装施工操作的空间。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，包括若干预制盾构管片(1)；其特征在于，每一预制盾构管片(1)均呈弧形，均为两个互相平行并相对地下盾构通道延伸方向倾斜的面在所述地下盾构通道内围成的空间，平面展开后均为平行四边形；施工步骤如下：
步骤1、预制盾构机(3)；所述盾构机(3)的机壳长度与每一所述预制盾构管片(1)相对于所述地下盾构通道延伸方向的倾斜角相匹配；
步骤2、拼接第一环所述预制盾构管片(1)；掘进至设置第一环所述预制盾构管片(1)的位置，安装第一环所述预制盾构管片(1)；其中，设置第一环所述预制盾构管片(1)的位置根据第一环所述预制盾构管片(1)的纵向位置和施工操作距离综合确定；
步骤3、拼接下一环所述预制盾构管片(1)；继续掘进至设置下一环所述预制盾构管片(1)的位置，安装下一环所述预制盾构管片(1)；安装时，下一环所述预制盾构管片(1)和已有的所述预制盾构管片(1)间错开一定角度，实现纵向错缝，拼接面处(5)形成椭圆形倾斜环缝；
步骤4、进行后续管片拼接；盾构继续掘进，重复执行步骤3，完成所有的所述预制盾构管片(1)的组装，最终形成一根完整的隧道结构；
所述盾构机(3)的机壳确保顶进过程中所述机壳包裹相应的所述预制盾构管片(1)的长度满足施工要求，同时确保所述盾构机(3)的机头(4)与已拼装的若干所述预制盾构管片(1)间存在足够下一所述预制盾构管片(1)拼装施工操作的空间。
2.根据权利要求1所述的设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，其特征在于，每一所述预制盾构管片(1)的各边均预留纵向和环向的连接件(2)，并通过所述连接件(2)与相邻的所述预制盾构管片(1)连接。
3.根据权利要求2所述的设置倾斜环缝提高盾构管片结构缝处抗震性能的施工方法，其特征在于，所述连接件(2)是连接螺栓。
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