CN216429619U - 一种由盾构管片拼成的隧道衬砌 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧道及地下工程领域，具体涉及一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，包括多个环状结构，环状结构沿隧道纵向拼接相连，每个环状结构由多个盾构管片沿隧道环向拼装而成，每个环状结构中，至少有两个盾构管片为楔形结构，两个楔形的盾构管片的斜面相互配合。在安装盾构管片时，已安装的楔形的盾构管片能够对正处于安装过程中的楔形盾构管片起到导向的作用，因此，可在将盾构管片拼装成环状结构的过程中，将楔形的盾构管片放至最后安装，能够自动完成最后一片盾构管片的准确定位，无需花费大量时间调整盾构管片的位置，提高了将盾构管片安装成环状结构的效率，节约了施工时间，能够及时在盾构机掘进过程中为掌子面提供有效支撑。

Description

一种由盾构管片拼成的隧道衬砌

技术领域

本实用新型涉及隧道及地下工程领域，特别是一种由盾构管片拼成的隧道衬砌。

背景技术

盾构法作为一种隧道工程施工方法，广泛应用于交通、水利、市政等工程领域的隧道施工当中。常规的盾构施工是采用掘进机进行隧道掘进并保持掌子面压力平衡，防止坍塌的同时在盾构机内拼装盾构管片，由盾构管片拼装成隧道衬砌，盾构管片由混凝土浇筑而成。

多个盾构管片拼装成环状结构，之后由多个环状结构连成“环向成环，纵向成洞”的隧道衬砌，在盾构管片拼接成环状结构之前，由盾构机为盾构管片提供支撑；盾构管片之间的环向接缝和纵向接缝采用设置在接缝端面上的“凹凸”榫或螺栓进行连接。为保证环状结构能够顺利拼装成隧道衬砌，盾构机开挖的隧道直径略大于隧道衬砌的外径，组成隧道衬砌的环状结构与开挖的隧道之间存在间隙，通过向间隙内吹填豆砾石或灌注水泥砂浆等方式对间隙进行填充，水泥浆凝固后对隧道衬砌形成一定的支撑，防止盾构管片的位移。

盾构机在前进的过程中，盾构机的尾部会与环状结构分离，盾构机对环状结构的支撑作用消失，若向间隙内吹填豆砾石或灌注水泥浆不及时，则可能导致环状结构的上部注浆不密实；或由于注浆过程中若施加过大的浇筑压力，注浆材料会从环状结构与盾构机之间的缝隙泄露，导致环状结构的上部注浆不密实，出现环状结构缺乏足够约束的情况。在此情况下，盾构机继续向前掘进时，由环状结构拼装而成的隧道衬砌由于受到盾构机千斤顶反作用力的影响，或由于受到地层内水土压力的作用，组成隧道衬砌的盾构管片之间会出现位移，导致盾构管片的环向接缝和纵向接缝出现错台，盾构管片出现整体上浮或下沉，从而破坏盾构管片接缝的防水效果，导致隧道出现渗漏水、隧道线型与设计线型出现偏差等一些列问题。

针对上述盾构管片出现位移造成的错台、上浮等问题，目前通常使用的手段包括使用具有快凝特性的双液浆代替水泥砂浆对开挖隧道与隧道衬砌之间的间隙进行填充、或在接缝设置定位榫加强连接防止盾构管片之间错动、或利用盾构管片吊装孔设置定位钢钎将盾构管片固定在围岩上。但快凝浆液无法完全解决注浆不密实和漏浆跑浆的问题，定位榫需在盾构管片上单独预留安装空间且施工工序复杂，拼装困难，定位钢钎破坏初支防水系统，且固定效果难以保证。因此，上述方式仍无法有效解决盾构管片的错台和上浮问题。

此外，由于现有的盾构管片多为混凝土预制成型，重量大，而且开挖的隧道与盾构管片拼成的环状结构之间的间隙小，因此，在将盾构管片拼装成环状结构的过程中，对于每一个环状结构最后拼装的一块盾构管片，难以调整盾构管片的位置，使其与已安装的盾构管片组成环状结构。导致盾构管片的安装效率低、不能及时为掌子面提供支撑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的盾构管片在拼接成环状结构时，因盾构管片的重量大、安装空间狭小、不便于调整盾构管片的位置而导致的盾构管片安装效率低的问题，提供一种由盾构管片拼成的隧道衬砌。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，包括多个环状结构，所述环状结构沿隧道纵向拼接相连，每个所述环状结构由多个盾构管片沿隧道环向拼装而成，每个所述环状结构中，至少有两个所述盾构管片为楔形结构，两个所述楔形的盾构管片的斜面相互配合。

上述技术方案中，每个由盾构管片拼成的环状结构中，至少有两个盾构管片为楔形，楔形的盾构管片一侧的弧长大于另一侧的弧长。在安装盾构管片时，已安装的楔形的盾构管片能够对正处于安装过程中的楔形盾构管片起到导向的作用。因此，采用上述方案中的隧道衬砌结构，可在将盾构管片拼装成环状结构的过程中，将楔形的盾构管片作为最后拼装的盾构管片，最后一片盾构管片和相邻的楔形盾构管片的斜面配合。安装最后一片盾构管片时，通过已安装的楔形的盾构管片的斜面进行导向，能够实现自动完成最后一片盾构管片的准确定位，无需花费大量时间调整盾构管片的位置，提高了将盾构管片拼装成环状结构的效率，节约了施工时间，能够及时在盾构机掘进过程中为掌子面提供有效支撑。

作为本实用新型的优选方案，相邻两个所述环状结构的纵向接缝错位设置，所述纵向接缝为同一环状结构中相邻两盾构管片连接处形成的接缝。

相邻两环状结构中的纵向接缝相互错开，能够避免因相邻环状结构中的纵向接缝连成一条直线，而导致盾构管片的纵向接缝处成为薄弱区，无法承受沿环形结构轴向方向的应力作用，影响隧道衬砌的使用寿命。

作为本实用新型的优选方案，还包括沿隧道纵向间隔设置的若干个气囊，每个所述气囊为环状且设置于所述环状结构外周，每个所述气囊均连接有充气管，所述充气管的一端与所述气囊连接，所述充气管的另一端穿过所述环状结构且位于所述环状结构内侧。

上述技术方案中的充气气囊结构能够有效填充隧道开挖轮廓与管片外轮廓之间的空隙并提供一定的压力，对成型管片产生有效约束，防止其位移和错动，避免盾构管片出现整体上浮或下沉，且不对隧道初支或盾构管片造成破坏。

在环状结构拼装完成后，通过向气囊中充气，为环状结构提供支撑，避免环状结构出现竖直方向的位移。当气囊充气后，气囊能够与开挖的隧道以及环状结构之间紧密接触、不留缝隙，两个环状结构上的气囊之间形成密闭的空间，通过盾构管片上的注浆孔向该密闭空间中注入水泥砂浆或填入豆砾石，能够在后续使用时为环状结构提供支撑。且注入水泥砂浆后，由于充气后的气囊与开挖的隧道以及环状结构之间不留缝隙，不会出现水泥砂浆泄露的情况。上述技术方案相较于现有技术中采用在盾构管片上设置定位榫的方式，不会增加拼装盾构管片的难度，也不会增加制作盾构管片的难度。通过设置充气管，能够实现向气囊中充气。

作为本实用新型的优选方案，所述气囊与所述盾构管片之间粘接连接。

采用粘接连接的方式将盾构管片与气囊连接，实现固定气囊的位置，无需在盾构管片上进行开槽等操作，不会影响盾构管片的强度。

作为本实用新型的优选方案，所述盾构管片设置有吊装孔与注浆孔，所述充气管位于所述注浆孔内和/或所述吊装孔内，所述充气管为橡胶结构件。

吊装孔与注浆孔是盾构管片本身的结构，通过将充气管设置在吊装孔与注浆孔，不会改变盾构管片原有的结构，因此不会因为避让充气管而减弱盾构管片的强度。

作为本实用新型的优选方案，所述气囊为橡胶结构件。

作为本实用新型的优选方案，任一相邻两所述盾构管片之间设置有具有弹性的密封层。

作为本实用新型的优选方案，所述密封层为橡胶结构件。

作为本实用新型的优选方案，所述密封层内设置有管道，所述管道内设置有所述充气管，所述充气管为橡胶结构件。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、环状结构中包括至少两个楔形的盾构管片，在拼装环状结构时，将任一楔形的盾构管片最为最后安装的一个盾构管片，能够依靠盾已安装的一楔形的盾构管片的斜面为最后一个盾构管片定位，降低了盾构管片的安装难度，节省了安装时间，提高了施工效率。

2、由于两个环状结构中，盾构管片的接缝不处于同一直线，因此不会使由多个环状结构组成的隧道衬砌出现薄弱区域，增强了隧道衬砌的强度，提高了隧道衬砌的使用寿命。

3、充气气囊结构能够有效填充隧道开挖轮廓与管片外轮廓之间的空隙并提供一定的压力，对成型管片产生有效约束，防止其位移和错动，避免盾构管片出现整体上浮或下沉，且不对隧道初支或盾构管片造成破坏。相邻两气囊之间的间隙还能够用于浇筑水泥砂浆，为环状结构提供支撑。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是一种楔形的盾构管片的示意图；

图3是盾构管片沿隧道纵向方向的结构示意图；

图4是纵向接缝处的盾构管片的结构示意图；

图5是气囊充气后的结构示意图之一；

图6是充气管从注浆孔穿过的结构示意图；

图7是充气管从吊装孔穿过的结构示意图；

图8是气囊充气后的结构示意图之二；

图9是向隧道衬砌背后注浆后的结构示意图。

图标：1-环状结构；2-盾构管片；21-纵向接缝；22-环向接缝；23-注浆孔；24-吊装孔；25-斜面；3-气囊；31-充气管；4-密封层；5-开挖轮廓；6-水泥砂浆。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，如图1所示，包括由多个盾构管片2沿隧道环向拼装而成的环状结构1，多个环状结构1沿隧道纵向拼装成隧道衬砌，其中，盾构管片2为混凝土预制件，盾构管片2上预制有注浆孔23与吊装孔24。任一环状结构1中，为便于最后一片盾构管片2的拼装，可使环状结构1中包含至少两个相邻的呈楔形的盾构管片2，如图2所示，楔形的盾构管片具有斜面25，两呈楔形的盾构管片2安装完成后通过斜面25相互接触，斜面25的倾斜方向应满足能够使最后一片盾构管片2沿环状结构1的轴线方向与相邻的盾构管片2实现配合，斜面25具有整体呈沿已拼装的环状结构1外扩的趋势。将其中一楔形的盾构管片2安排在最后安装，便可在安装该楔形的盾构管片2时，由已安装的另一楔形的盾构管片2进行导向，减少安装过程中用于定位的时间。最后安装的楔形的盾构管片2靠近已拼装的环状结构1一侧的弧长小于远离已拼装的环状结构1一侧(即塞入最后一片盾构管片2的一侧)的弧长。

同一环状结构1中，相邻两盾构管片2形成的连接缝为纵向接缝21；相邻两环状结构1形成的接缝为环向接缝22，环向接缝22与纵向接缝21均设有具有弹性的密封层4，密封层4可以采用橡胶制成，纵向接缝21处的密封层4如图3与图4所示。如图1所示，两个相邻环状结构1中的纵向接缝21不处于同一直线上。

如图5至图7所示，环状结构1外侧还设置有环状的气囊3，多个气囊3沿隧道纵向间隔布置，气囊3缠绕在环状结构1的外侧，气囊3上连接有用于充气的充气管31，充气的管一端与气囊3连接，另一端从盾构管片2的注浆孔23或吊装孔24或密封层4穿出后，位于环状结构1的内侧。为了使气囊3充气后能够与隧道的开挖轮廓5、环状结构1之间紧密接触、不留缝隙，可采用橡胶等具有弹性的材质制作气囊3，气囊3充气后的示意图如图5与图8所示。向隧道衬砌背后、两相邻气囊3之间的空间注入水泥砂浆6后的示意图如图9所示。为了避免向环状结构1与开挖隧道之间的空间注浆时，充气管31穿过盾构管片2的位置处漏浆，可采用橡胶等具有弹性的材料制成充气管31，气囊3中充气后，充气管31也能膨胀并与盾构管片2或密封层4紧密贴合，避免出现漏浆的现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，包括多个环状结构(1)，所述环状结构(1)沿隧道纵向拼接相连，每个所述环状结构(1)由多个盾构管片(2)沿隧道环向拼装而成，其特征在于，每个所述环状结构(1)中，至少有两个所述盾构管片(2)为楔形结构，两个所述楔形的盾构管片(2)的斜面(25)相互配合。

2.根据权利要求1所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，相邻两个所述环状结构(1)的纵向接缝(21)错位设置，所述纵向接缝(21)为同一环状结构(1)中相邻两盾构管片(2)连接处形成的接缝。

3.根据权利要求1所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，还包括沿隧道纵向间隔设置的若干个气囊(3)，每个所述气囊(3)为环状且设置于所述环状结构(1)外周，每个所述气囊(3)均连接有充气管(31)，所述充气管(31)的一端与所述气囊(3)连接，所述充气管(31)的另一端穿过所述环状结构(1)且位于所述环状结构(1)内侧。

4.根据权利要求3所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，所述气囊(3)与所述盾构管片(2)之间粘接连接。

5.根据权利要求3所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，所述盾构管片(2)设置有吊装孔(24)与注浆孔(23)，所述充气管(31)位于所述注浆孔(23)内和/或所述吊装孔(24)内，所述充气管(31)为橡胶结构件。

6.根据权利要求3所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，所述气囊(3)为橡胶结构件。

7.根据权利要求3所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，任一相邻两所述盾构管片(2)之间设置有具有弹性的密封层(4)。

8.根据权利要求7所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，所述密封层(4)内设置有管道，所述管道内设置有所述充气管(31)，所述充气管(31)为橡胶结构件。

9.根据权利要求1所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，任一相邻两所述盾构管片(2)之间设置有具有弹性的密封层(4)。

10.根据权利要求9所述的一种由盾构管片拼成的隧道衬砌，其特征在于，所述密封层(4)为橡胶结构件。

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