CN214997684U - 一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构 - Google Patents

Abstract

一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，包括多个轴向拼接的盾构管片环，以及固定支撑在盾构管片环内周的内置钢环；盾构管片环包括环向拼接的多个盾构管片，盾构管片内弧面的轴向两侧对称制出有多个纵向螺栓手孔，盾构管片内弧面的环向两侧制出有多个环向螺栓手孔，盾构管片的内弧面上均布制出有多个径向伸入至盾构管片内部的定位盲孔，盾构管片的中部开设有多个径向穿透盾构管片且制有内螺纹的通孔；内置钢环的环向外壁上固装有多个焊钉，焊钉均插接固定在盾构管片内弧面的定位盲孔内，盾构管片的加强拼接结构可增加衬砌结构的整体强度和刚度，耐久性好，抗裂性能好，变形小，避免破坏既有铁路，影响列车运营。

Description

一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构

技术领域

本实用新型属于盾构施工技术领域，具体涉及一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构。

背景技术

目前，全国各大主要城市都在进行地铁施工，盾构法是地铁区间施工的主要工法之一，其中盾构近距离穿越铁路等既有线结构是盾构施工时的重大风险源。盾构掘进破坏了地层的初始应力平衡，产生围岩应力释放和洞室变形，过量变形将导致围岩松动甚至坍塌，继而引起铁路等既有结构的变形或位移，影响正常运营及安全。而开挖后隧道内的支护结构主要是预制的衬砌盾构管片。目前地铁施工中采用的盾构管片衬砌结构其承载能力和加固效果都不佳，耐久性较差，容易影响既有铁路的隧道结构及洞内设备，导致铁路设备出现问题，影响列车运营。

通过公开专利检索，发现以下对比文件：

一种盾构隧道盾构管片变厚度内置钢环(CN208153032U)公开了一种盾构隧道盾构管片变厚度内置钢环，内置钢环由构成内置钢环的钢板拼接而成，以盾构管片正上方为起点(0°)，角度沿顺时针方向增大，盾构管片345°～15°、60°～90°、270°～300°为特殊区，特殊区两侧各10°范围为渐变区，其余范围为普通区，特殊区的内置钢环的厚度为普通区的内置钢环的厚度的2倍。本实用新型确定了合理科学的加固内置钢环厚度，在提高内置钢环加固效果的同时减少了内置钢环材料的使用，降低了建设成本，通过膨胀螺栓对盾构管片与内置钢环进行锚固，盾构管片顺时针330°～30°、120°～150°以及210°～240°范围为锚固加强区，锚固加强区以外区域为锚固常规区，锚固加强区间隔20°、锚固常规区间隔30°采用膨胀螺栓进行盾构管片与内置钢环之间的锚固，有效提高盾构管片与内置钢环的抗拉强度。

经分析，上述公开专利中的变厚度内置钢环与本申请在拼接结构、固定限位结构及功能上均存在加大差异，因此不影响本申请的新颖性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，该盾构管片的加强拼接结构可增加衬砌结构的整体强度和刚度，耐久性好，抗裂性能好，变形小，减少对既有铁路的隧道结构及洞内设备的影响，避免破坏既有铁路，影响列车运营。

一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，包括多个轴向拼接的盾构管片环，以及固定支撑在盾构管片环内周的内置钢环；盾构管片环包括环向拼接的多个盾构管片，该盾构管片内弧面的轴向两侧对称制出有多个纵向螺栓手孔，盾构管片内弧面的环向两侧制出有多个环向螺栓手孔，该盾构管片的内弧面上均布制出有多个径向伸入至盾构管片内部的定位盲孔，且盾构管片的中部开设有多个径向穿透盾构管片且制有内螺纹的通孔；内置钢环的环向外壁上固装有多个焊钉，该焊钉均插接固定在盾构管片内弧面的定位盲孔内。

而且，盾构管片包括楔口盾构管片以及多个坡口盾构管片、平口盾构管片，其中楔口盾构管片环向两侧的倾斜面分别配合固接在坡口盾构管片的倾斜面上，该坡口盾构管片的平面分别配合固接在平口盾构管片的平面上；楔口盾构管片、坡口盾构管片及平口盾构管片均通过环向螺栓手孔内的弯螺栓环向对拉固定连接。

而且，焊钉为圆柱头焊钉，该圆柱头焊钉顶部的圆柱头顶压支撑在定位盲孔的平面内壁上，圆柱头焊钉中部的光杆上滑动套装有瓷环，圆柱头焊钉的底端与内置钢环的环向外壁焊接固定。

而且，内置钢环包括环向焊接拼装的短弧钢板及多根长弧钢板；短弧钢板弧面的圆心角为22.5°，该短弧钢板固定支撑在楔口盾构管片的内弧面上；长弧钢板弧面的圆心角为67.5°，该长弧钢板固定支撑在坡口盾构管片及平口盾构管片的内弧面上。

本实用新型的优点和技术效果是：

本实用新型的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，通过在传统盾构管片内设置内置钢环，每块盾构管片内对应一块内置钢环，形成盾构管片加强环结构，可增加衬砌结构的整体强度和刚度，耐久性好，抗裂性能好，变形小，减少对既有铁路的隧道结构及洞内设备的影响，避免铁路设备出现问题，影响列车运营；通过内置钢环外侧设置焊钉与盾构管片连接，焊钉采用圆柱头焊钉，焊钉上套装瓷环用于提高焊钉侧壁与定位盲孔周向内壁的耐磨性能，提高使用寿命的同时实现减噪功能，内置钢环与盾构管片同步浇筑，大小与盾构管片相同，使内置钢环与盾构管片形成整体，增加强度和刚度；盾构管片纵、环缝均采用弯螺栓连接，其中每环纵缝采用12个螺栓，每个环缝采用16个螺栓；内置钢环环缝连接采用焊接，纵缝不连接；盾构管片几何中心设置通孔，可作为吊装固定使用，同时也可作为盾构隧道完成后二次注浆孔使用。

本实用新型的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，可有效解决现有地铁施工中采用的盾构管片衬砌结构其承载能力和加固效果都不佳，且耐久性较差，容易影响既有铁路的隧道结构及洞内设备的问题，是一种具有较高创造性的近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构。

附图说明

图1为本实用新型的盾构管片拼装状态侧视图；

图2为本实用新型的内置钢环结构示意图；

图3为本实用新型的平口盾构管片内弧面主视图；

图4为本实用新型的坡口盾构管片内弧面主视图；

图5为本实用新型的楔口盾构管片内弧面主视图；

图6为本实用新型的通孔结构示意图；

图7为本实用新型的纵向螺栓手孔与环向螺栓手孔内弯螺栓对拉连接结构示意图；

图8为本实用新型的螺钉与盲孔的插接定位结构示意图。

图中：1-盾构管片；2-内置钢环；3-短弧钢板；4-长弧钢板；5-焊钉；6-环向螺栓手孔；7-通孔；8-平口盾构管片；9-纵向螺栓手孔；10-定位盲孔；11-坡口盾构管片；12-楔口盾构管片；13-瓷环；14-弯螺栓。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。

一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，包括多个轴向拼接的盾构管片环，以及固定支撑在盾构管片环内周的内置钢环2；盾构管片环包括环向拼接的多个盾构管片1，该盾构管片内弧面的轴向两侧对称制出有多个纵向螺栓手孔9，盾构管片内弧面的环向两侧制出有多个环向螺栓手孔6，该盾构管片的内弧面上均布制出有多个径向伸入至盾构管片内部的定位盲孔10，且盾构管片的中部开设有多个径向穿透盾构管片且制有内螺纹的通孔7；内置钢环的环向外壁上固装有多个焊钉5，该焊钉均插接固定在盾构管片内弧面的定位盲孔内。

而且，盾构管片包括楔口盾构管片12以及多个坡口盾构管片11、平口盾构管片8，其中楔口盾构管片环向两侧的倾斜面分别配合固接在坡口盾构管片的倾斜面上，该坡口盾构管片的平面分别配合固接在平口盾构管片的平面上；楔口盾构管片、坡口盾构管片及平口盾构管片均通过环向螺栓手孔内的弯螺栓14环向对拉固定连接。

而且，焊钉为圆柱头焊钉，该圆柱头焊钉顶部的圆柱头顶压支撑在定位盲孔的平面内壁上，圆柱头焊钉中部的光杆上滑动套装有瓷环13，圆柱头焊钉的底端与内置钢环的环向外壁焊接固定。

而且，内置钢环包括环向焊接拼装的短弧钢板3及多根长弧钢板4；短弧钢板弧面的圆心角为22.5°，该短弧钢板固定支撑在楔口盾构管片的内弧面上；长弧钢板弧面的圆心角为67.5°，该长弧钢板固定支撑在坡口盾构管片及平口盾构管片的内弧面上。

另外，本实用新型优选的，多个内置钢环轴向焊接固定成盾构管片弧面内周的支撑缸筒，该内置钢环在盾构管片的纵向螺栓手孔、环向螺栓手孔及通孔处留孔。

另外，本实用新型优选的，通孔内固定埋设有内螺纹连接件，该内螺纹连接件采用现有技术中的成熟产品，且内螺纹连接件与盾构管片连接的抗拔承载力不小于5倍的盾构管片自重，并应进行抗拉拔试验。

另外，本实用新型优选的，内置钢环表面应进行除锈、防腐、防火处理，喷涂防腐漆涂层，构成内置钢环的钢板表面粗糙度除注明外，内弧面、螺栓孔均为φ25mm，现场焊接接缝处应同盾构管片相同做除锈、防火、防腐处理。

另外，本实用新型优选的，内置钢环应在盾构管片浇筑时作为浇筑模板的一部分，使内置钢环与盾构管片浇筑成整体，内置钢环外周的圆柱头焊钉浇筑埋设在盾构管片内部。

另外，本实用新型优选的，内置管片作为管片模板的一部分，与盾构管片浇筑固定在一起，浇筑过程中可在焊钉及磁环上活动扣装杯状的保护套，浇筑混凝土过程中保护套外周固定嵌装在盾构管片内，保护套内壁与瓷环外壁滑动配合连接，可避免流体状混凝土侵入进而使瓷环无法在焊钉上滑动。

为更清楚地说明本实用新型的具体工作流程，下面提供一种实施例：

本实用新型的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构的加工过程及原理：

1、盾构管片生产前，应对钢模误差进行检测，若不符合标准需进行校正。盾构管片生产过程中，应按相关规定对模具进行中检和维修保养。

2、构成内置钢环的钢板加工制作时，材料落料以足尺放样为准，焊接时应采取措施严格控制焊接变形。与外表面有关的焊缝均要求水密，且外表面要求铲平。钢材焊接宜采用二氧化碳气体保护焊，并应符合国家现行标准《二氧化碳气体保护焊工艺规程》JB/T9186的规定。焊缝表面不得有焊接缺陷，主要焊缝应按50％比例进行着色探伤(PT)或磁粉探伤(MT)检查。

3、构成内置钢环的钢板表面粗糙度除注明外，内弧面、螺栓孔均为φ25mm。

4、盾构管片制作完成后，构成内置钢环的钢板涂装前应进行抛丸除锈处理，除锈等级应达到：《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923)中的Sa2.5级，局部修补时可采用手工机械除锈，除锈等级应达到St3.处理的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。

5、涂装干膜总厚度不得小于200μm，涂装由底漆、中间漆及面漆组成；底漆需具有良好的附着力和防腐功能；中间漆需具有阻隔作用，防止腐蚀介质与钢材接触；面漆由防火涂料替代。

6、构成内置钢环的钢板外弧面应在混凝土浇筑前进行除锈处理，内弧面应在盾构管片拼装完成且焊接成环后进行除锈并做防腐防火处理。构成内置钢环的钢板内弧面处理后到涂底漆的时间间隔不应超过4小时，在此期间表面应保持洁净，严禁沾水、油污等二次污染。对于现场焊缝，应仔细打磨后再刷防锈漆，要求与主体部分相同。

7、选用的涂装材料应相互匹配，避免发生化学反应；应采取可靠措施避免涂装表面发生起皮、开裂及皱褶等现象。

8、盾构管片防腐设计还应符合下列规定：

1)盾构管片设计使用年限为100年，使用过程中应加强防腐和防火防护，定期检修。

2)构成内置钢环的钢板制作应避免出现难于检查、清理和涂漆之处，以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽；内置钢环应焊接封闭成环。

盾构管片的防腐蚀维护管理:根据《建筑钢结构防腐技术规程》要求，定期检查防腐蚀保护层的状态，检查周期参照下表,结合检查情况确定更新或修复的范围。

现场焊接接缝处应同盾构管片相同做除锈、防火、防腐处理。

9、加强环构成内置钢环的钢板防火涂料选择应符合设计耐火等级一级的要求，并与防腐材料相容、匹配，防火涂料与底漆不应发生化学反应。防火涂料耐火极限等要求均应符合《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017和《钢结构防火涂料规范》GB14907-2018相关规定。

10、盾构管片模具采用高精度钢模，钢模应具有足够的强度、刚度、稳定性和良好的密封性能，并能满足盾构管片的尺寸和形状要求。盾构管片生产前，应对模具误差进行检测，若不符合标准需进行校正。在生产过程中，也应按相关规范对模具进行中检和维修保养。

11、盾构管片脱模后，在盾构管片的内弧面易见位置应清晰标注不易磨损的管块生产日期、分块号等标记。

12、钢筋混凝土盾构管片强度和抗渗应符合设计要求，盾构管片表面应密实、光洁、平整，无缺棱、掉角和漏筋。

13、每片衬砌必须经严格质量检验，合格后才能出厂。衬砌用于拼装前，应予以严格检查，密封垫沟槽两侧及平面转角处不得有剥落、缺损，大缺角应用盾构管片修补剂修补填平，密封垫沟槽两侧、底面的大麻点应用107#胶结剂加水泥腻子填平，检查合格后方可使用。

14、弯螺栓和垫圈采用锌基铬酸盐防腐涂层，厚度为6微米,或采用纳米复合粉末渗锌防腐处理。

最后，本实用新型的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，其特征在于：包括多个轴向拼接的管片环，以及固定支撑在管片环内周的内置钢环；所述管片环包括环向拼接的多个盾构管片，该盾构管片内弧面的轴向两侧对称制出有多个纵向螺栓手孔，盾构管片内弧面的环向两侧制出有多个环向螺栓手孔，该盾构管片的内弧面上均布制出有多个径向伸入至盾构管片内部的定位盲孔，且盾构管片的中部开设有多个径向穿透盾构管片且制有内螺纹的通孔；所述内置钢环的环向外壁上固装有多个焊钉，该焊钉均插接固定在盾构管片内弧面的定位盲孔内。

2.根据权利要求1所述的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，其特征在于：所述盾构管片包括楔口管片以及多个坡口管片、平口管片，其中楔口管片环向两侧的倾斜面分别配合固接在坡口管片的倾斜面上，该坡口管片的平面分别配合固接在平口管片的平面上；所述楔口管片、坡口管片及平口管片均通过环向螺栓手孔内的弯螺栓环向对拉固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，其特征在于：所述焊钉为圆柱头焊钉，该圆柱头焊钉顶部的圆柱头顶压支撑在定位盲孔的平面内壁上，圆柱头焊钉中部的光杆上滑动套装有瓷环，圆柱头焊钉的底端与内置钢环的环向外壁焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种近距离穿越铁路条件下盾构管片的加强拼接结构，其特征在于：所述内置钢环包括环向焊接拼装的短弧钢板及多根长弧钢板；所述短弧钢板弧面的圆心角为22.5°，该短弧钢板固定支撑在楔口管片的内弧面上；所述长弧钢板弧面的圆心角为67.5°，该长弧钢板固定支撑在坡口管片及平口管片的内弧面上。

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