CN210660118U - 一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，包括a型管片环、b型管片环和中板，a型管片环、b型管片环和中板构成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌结构，多个圆弧形的A型管片环向拼装成优弧型的a型管片环，多个圆弧形的B型管片环向拼装成优弧型的b型管片环，两种管片环通过表面平直、两端呈三角状凸起的中板拼装形成“8”字型的结构环，此结构环满足中心对称和轴对称，多个结构环再纵向拼装形成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌结构；该种上下一体式盾构隧道管片衬砌，形式简单、加工制作简便、施工方便、整体性强、强度高，承载能力好，能有效控制地面沉降、保证周边建构筑物的安全、施工效率提高。

Description

一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道技术领域，具体而言，涉及一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构。

背景技术

城市地铁大力兴建，地铁选线时，为使线路走向与地面主客流方向一致，常常在城市主干道下方修建地铁隧道，且多采用盾构法。地铁盾构隧道多为双线隧道，通常为左、右线平行的隧道。但在道路红线狭窄的地段，为避让某些地下建筑物、构筑物，地铁双线隧道会采取上下分离式的重叠盾构隧道。这种上下重叠盾构隧道是通过盾构机掘进开挖、拼装管片先、后形成分离的下、上两条隧道结构。如深圳地铁2号线、3号线，广州轨道交通5号线等均由于各种条件的限制而在地铁区间局部或全部采取了这种上下分离式的重叠盾构隧道。

上下分离式重叠盾构隧道通常具有重叠净距小、重叠距离长等特点，其施工顺序为：下线隧道率先掘进→夹层土体注浆加固→下线隧道支架支撑保护→上线隧道盾构掘进→上线隧道注浆加固。分离式的重叠盾构隧道在建设过程中存在许多工程困难和弊端：(1)上线隧道掘进过程中会对下线隧道产生附加应力，从而引起下线隧道变形；(2)上线隧道施工后的卸载作用可能引起下线隧道发生隆起；(3)下线隧道支架支撑的速度与上线隧道的拼装速度必须匹配，否则将引起隧道变形；(4)施工过程的垂直高度大，对地层和上部建筑物的影响较大，地面沉降控制困难。

申请号为2016111595429的中国专利申请公开了一种“上下一体式盾构隧道管片衬砌结构”，该盾构隧道管片衬砌结构通过异形连接管片将上部隧道管片环和下部隧道管片环拼装形成“8”字型的结构环，该种上下一体式盾构隧道管片衬砌可以取代上下分离式重叠盾构隧道，整体性强、强度高，承载能力好，能有效控制地面沉降、保证周边建构筑物的安全、且其施工难度降低、施工效率提高。其存在的问题是：异形连接管片庞大笨重，形状不规则，在模具制造和配筋方面有一定难度，不利于工业化大批量生产，四个凸起的连接处容易在运输安装的过程中损坏。上部隧道的底板凸起，需要填充整平后方可投入使用，减少了可利用的空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其能够

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其包括：a型管片环、b型管片环和中板，a型管片环和b型管片环分别连接在中板的两侧并一道构成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌；多个圆弧形的A型管片环向拼装成优弧型的a型管片环，多个圆弧形的B型管片环向拼装成优弧型的b型管片环，中板的表面平直且两端呈三角状凸起，a 型管片环和b型管片环与中板的两端拼装形成“8”字型的结构环，结构环满足中心对称和轴对称；多个结构环再纵向拼装形成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌结构；多个结构环拼装时，将“8”字型的结构环围绕中板的几何中心旋转180°，使a型管片环和b 型管片环的上下位置互换，a型管片环与b型管片环交替使用，实现错缝拼装。

在本实用新型较佳的实施例中，上述A型管片和B型管片的数量不等，A型管片的圆心角为45°至50°，B型管片的圆心角为70°至80°。

在本实用新型较佳的实施例中，上述A型管片和B型管片的厚度相同，中板和A型管片之间、中板和B型管片之间通过多个优弧形弯螺栓连接，A形管片之间、B型管片之间分别通过弯螺栓连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述A型管片的环外径和B型管片的环外径，即盾构隧道外半径为2.5～3.5m，厚度为0.2～0.4m，中板的长度为3～5m，宽度为1～2m。

在本实用新型较佳的实施例中，上述中板的两端的三角状凸起具有两个平截面，a型管片环的两端和b型管片环的两端正好与两个平截面相互匹配。

在本实用新型较佳的实施例中，上述A型管片、B型管片和中板分别设置有多个插销孔，中板的插销孔为至少两排，A型管片和B型管片的插销孔均匀分布，使得在a型管片环和b型管片环上，同一优弧所在面上的相邻两个插销孔的圆心角为20°至30°。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的6个A型管片通过弯螺栓环向拼接为a型管片环，4个B型管片通过弯螺栓环向拼接为b型管片环，a型管片环和b型管片环分别通过优弧形弯螺栓固定在中板，通过a型管片环和b型管片环的上下位置互换错缝拼装；本实用新型能够提高隧道结构的纵向刚度，能更有效的控制隧道不均匀沉降；同时，管片缝的错缝拼装，也使衬砌结构的变形量减小，接缝更加紧贴，能提高整个管片衬砌结构的防水性能。

本实用新型还具有以下优点：

一、本实用新型的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，需要制造的管片类型少，中板形状简单规则，易于加工、制造、运输、安装。上部隧道底板和下部隧道顶板都是平直的，可以充分利用空间，减小隧道开挖面积，降低造价。

二、本实用新型的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其有两条对称轴，受力合理，A型管片与中板的连接面垂直于管片环轴心线，利于荷载的有效传递。

三、本实用新型的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，去掉了分离式的上下重叠盾构隧道结构之间的夹层土，其整体性更强，结构更稳定、牢固，能更有效的控制地面沉降、保证周边建构筑物的安全。

四、通过大型的盾构机一次性开挖后，一次性拼装成形即可得到本实用新型的上下一体式盾构隧道结构，较之两次开挖、两次拼装，减少了施工对地层的扰动，施工对地层的影响较小，也能更好地控制地面沉降。同时也提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。

图1为本实用新型结构环的俯视分析图；

图2为本实用新型中板的俯视结构图；

图3为本实用新型盾构隧道管片衬砌结构的立体图；

图标：1、A型管片；2、B型管片；3、中板；4、弯螺栓；5、优弧形弯螺栓；6、插销孔；R₁、盾构隧道外半径；α、A型管片圆心角；β、B型管片圆心角；θ、相邻螺栓孔对应的圆心角；L、中板的长度；B、中板的宽度。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其包括：a型管片环、b型管片环和中板3，a型管片环包括多个环向拼装的A型管片1，b 型管片环包括多个环向拼装的B型管片2，a型管片环和b型管片环分别在中板3的两侧形成优弧形环状结构，中板3的两端分别与A型管片1、B型管片2相互匹配且具有平整的连接面，A型管片1、B型管片2和中板3连接形成“8”字形的结构环，多段结构环连接形成一体式盾构隧道管片衬砌，相邻段结构环的a型管片环和b型管片环上下位置交错间隔的设置，多个“8”字型结构环拼装时，上“a”下“b”的结构环与上“b”下“a”的结构环交替使用，实现错缝拼装。

请参照图2，A型管片1和B型管片2的数量不等，a型管片环包括6个A型管片1， b型管片环包括4个B型管片2，其中A型管片1的圆心角为α，α＝48°46′12″，B型管片2 的圆心角为β，β＝73°9′18″，6个a型管片环向拼接形成的优弧角度和4个b型管片环向拼接形成的优弧角度相同，同时等于292°37′12″，使得a型管片环向拼接形成的结构和b型管片环向拼接形成的结构关于中板3轴对称和中心对称；A型管片1和B型管片2的厚度相同，A型管片1的环外径和B型管片2的环外径分别为3m，即盾构隧道外半径R₁为3m，厚度为0.3m，A型管片1、B型管片2和中板3分别设置有多个插销孔6，A型管片1设置有2个插销孔6，B型管片2设置有3个插销孔6，中板3的插销孔6为两排，每排4 个，共8个，A型管片1和B型管片2的插销孔6均匀分布，使得在a型管片环和b型管片环上，同一优弧所在面上的相邻两个插销孔6的圆心角为θ，θ＝24°23′6″，插销孔6的设置，使得相邻中板3通过插销固定在一起，相互间隔的a型管片环和b型管片环对接，相间连接时，A型管片1的插销孔6与相邻的B型管片2的插销孔6位置相对，正好匹配连接；中板3的表面平直且两端呈三角状凸起，中板3的两端的三角状凸起具有两个平截面， a型管片环的两端和b型管片环的两端正好与两个平截面相互匹配，即中板3的两端与A 型管片1和B型管片2的端部正好匹配相接，中板3的长度L为4m，宽度B为1.5m，中板3和A型管片1之间、中板3和B型管片2之间分别通过多个优弧形弯螺栓5连接，本实施例中3个优弧形弯螺栓5将A型管片1的一端与中板3的一端连接，3个优弧形弯螺栓5将另一A型管片1的一端与中板3的另一端连接，B型管片2与中板3的连接方式同 A型管片1，相邻A型管片1之间、相邻B型管片2之间分别通过弯螺栓4连接，A型管片1和B型管片2的边缘处分别设置有弯孔，A型管片1共设置有6个弯孔，其3个为一组分别设置在A型管片1的边缘，相邻A型管片1通过弯螺栓4穿过弯孔而固定连接，B 型管片2共设置有6个弯孔，其3个为一组分别设置在B型管片2的边缘，相邻B型管片 2通过弯螺栓4穿过弯孔而固定连接。

请参照图3，a型管片环和b型管片环与中板3的两端拼装形成“8”字型的结构环，其中a型管片环和b型管片环分别位于中板3的两侧，结构环满足中心对称和轴对称，多个结构环再纵向拼装形成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌结构，多个结构环拼装时，将“8”字型的结构环围绕中板3的几何中心旋转180°，使a型管片环和b型管片环的上下位置互换，a型管片环与b型管片环交替使用，实现错缝拼装。

综上所述，本实用新型实施例的6个A型管片通过弯螺栓环向拼接为a型管片环，4个B型管片通过弯螺栓环向拼接为b型管片环，a型管片环和b型管片环分别通过优弧形弯螺栓固定在中板，通过a型管片环和b型管片环的上下位置互换错缝拼装；本实用新型能够提高隧道结构的纵向刚度，能更有效的控制隧道不均匀沉降；同时，管片缝的错缝拼装，也使衬砌结构的变形量减小，接缝更加紧贴，能提高整个管片衬砌结构的防水性能。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，包括：a型管片环、b型管片环和中板(3)，所述a型管片环和b型管片环分别连接在中板(3)的两侧并一道构成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌；多个圆弧形的A型管片(1)环向拼装成优弧型的a型管片环，多个圆弧形的B型管片(2)环向拼装成优弧型的b型管片环，所述中板(3)的表面平直且两端呈三角状凸起，所述a型管片环和b型管片环与中板(3)的两端拼装形成“8”字型的结构环，所述结构环满足中心对称和轴对称；多个结构环再纵向拼装形成“8”字型的一体式盾构隧道管片衬砌结构；多个结构环拼装时，将“8”字型的结构环围绕中板(3)的几何中心旋转180°，使a型管片环和b型管片环的上下位置互换，a型管片环与b型管片环交替使用，实现错缝拼装。

2.根据权利要求1所述的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，所述A型管片(1)和B型管片(2)的数量不等，所述A型管片(1)的圆心角为45°至50°，所述B型管片(2)的圆心角为70°至80°。

3.根据权利要求1所述的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，所述A型管片(1)和B型管片(2)的厚度相同，所述中板(3)和A型管片(1)之间、中板(3)和B型管片(2)之间通过多个优弧形弯螺栓(5)连接，所述A型管片(1)之间、所述B型管片(2)之间分别通过弯螺栓(4)连接。

4.根据权利要求2所述的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，所述A型管片(1)的环外径和B型管片(2)的环外径，即盾构隧道外半径为2.5～3.5m，厚度为0.2～0.4m，所述中板(3)的长度为3～5m，宽度为1～2m。

5.根据权利要求1所述的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，所述中板(3)的两端的三角状凸起具有两个平截面，所述a型管片环的两端和所述b型管片环的两端正好与两个平截面相互匹配。

6.根据权利要求1所述的一种适用于窄路面下修建地铁的盾构隧道管片衬砌结构，其特征在于，所述A型管片(1)、B型管片(2)和中板(3)分别设置有多个插销孔，所述中板(3)的插销孔为至少两排，所述A型管片(1)和B型管片(2)的插销孔均匀分布，使得在a型管片环和b型管片环上，同一优弧所在面上的相邻两个插销孔的圆心角为20°至30°。

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