装配整体式盾构隧道结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下隧道结构工程的技术领域，尤其涉及一种装配整体式盾构隧道结构及其施工方法。

背景技术

预制装配技术因其具有环保、节能、绿色、机械化程度高等特点，在我国地上建筑结构中已经得到广泛应用。在地下结构中，预制装配技术在盾构隧道结构中得到了极好的应用。然而，在长期的自然环境及使用环境的双重作用下，已建盾构隧道不同程度的出现不均匀沉降、变形过大、错台、漏水、直径收敛过大等病害，其主要原因在于盾构隧道处在地层中，地层条件复杂，而盾构隧道各管片仅仅靠螺栓连接，管片与管片间连接接头的刚度低，且盾构隧道由大量盾构管片连接而成，致使盾构隧道结构整体的刚度低，抗变形能力弱。

装配整体式结构结合了现浇整体式和预制装配式两者的优点，既节省模板，降低工程费用，又可以提高工程的整体性和抗变形能力，且具有良好的防水性能，在我国地下空间开发迅猛发展的大形势下，装配整体式结构以其特有的优势必将具有广阔的应用前景。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种装配整体式盾构隧道结构及其施工方法，通过设置二次浇筑叠合构件，克服了现有盾构隧道结构接头刚度低，结构横向及纵向的总体刚度不足，结构抗变形能力弱的缺点。该结构能够有效提高盾构隧道结构纵向和横向的抗弯及抗剪性能，提高了结构的抗变形能力，且受力合理，施工方便，防水性能好，在我国地下结构建设快速发展的形势下，该结构具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配整体式盾构隧道结构及其施工方法，能有效解决现有技术的缺陷，且受力合理，施工方便，抗变形能力强，防水性能好。

为实现上述目的，本发明公开了一种装配整体式盾构隧道结构，包括多片预制的盾构管片和多块二次浇筑叠合构件，其特征在于：

所述盾构管片为纵向断面为T字型的混凝土构件，其包含位于外缘宽度较大的管片翼缘和位于内缘宽度较小的背水部，各盾构管片为直径相同且具有一定弧度的弯曲状构件，多块盾构管片首尾相连形成多个盾构管片环，多个盾构管片环紧密连接后形成环形盾构隧道结构的迎水面，在相邻盾构管片环的盾构管片的背水部之间形成隧道结构的二次浇筑混凝土叠合区，在所述二次浇筑混凝土叠合区内形成二次浇筑混凝土构件，二次浇筑混凝土构件的内表面与盾构管片环的盾构管片的背水部的内表面共同形成环形隧道结构背水面。

其中：所述盾构管片环的下部通过多块弧度相同且相互紧密连接的第一盾构管片构成，上部包含两块弧度相同且分别位于下部两端上方以进行连接的第二盾构管片以及位于两第二盾构管片之间进行封顶的第三盾构管片。

其中：所述盾构管片环沿隧道结构纵向错缝拼接，所述盾构管片的管片翼缘两侧设置防水槽，所述防水槽内安装防水元件。

其中：所述防水元件为防水胶条。

其中：所述盾构管片的管片翼缘内表面和背水部的两侧面的受力钢筋设置二次浇筑叠合构件钢筋连接件，使得盾构管片与二次浇筑叠合构件的受力钢筋通过二次浇筑叠合构件钢筋连接件连接形成装配整体式盾构隧道结构的整体钢筋骨架。

其中：所述盾构管片的管片翼缘内表面和背水部的两侧面的混凝土表面为毛面以利于盾构管片与二次浇筑混凝土构件之间粘结牢固。

其中：所述二次浇筑混凝土构件通过现浇微膨胀混凝土或喷射微膨胀混凝土制成。

其中：所述盾构管片的背水面设置二次浇筑叠合构件模板预留支撑。

还公开了一种装配整体式盾构隧道结构的施工方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：预制多片盾构管片，所述盾构管片为纵向断面为T字型的混凝土构件，其包含位于外缘宽度较大的管片翼缘和位于内缘宽度较小的背水部；

步骤二：沿盾构隧道结构的纵向，多块盾构管片首尾相连形成多个盾构管片环，多个盾构管片环紧密连接后形成环形盾构隧道结构的迎水面，在相邻盾构管片环的盾构管片的背水部之间形成隧道结构的二次浇筑混凝土叠合区；

步骤三：在所述二次浇筑混凝土叠合区浇筑或喷射混凝土后形成二次浇筑混凝土构件，二次浇筑混凝土构件的内表面与盾构管片环的盾构管片的背水部的内表面共同形成环形隧道结构背水面。

其中：所述二次浇筑混凝土构件通过现浇微膨胀混凝土或喷射微膨胀混凝土制成。

通过上述内容可知，本发明的装配整体式盾构隧道结构及其施工方法具有如下效果：

1、设置二次浇筑叠合构件，克服了现有盾构隧道结构接头刚度低，结构横向及纵向的总体刚度不足，结构抗变形能力弱的缺点，通过本发明的结构能够有效提高盾构隧道结构纵向和横向的抗弯及抗剪性能，提高了结构的抗变形能力。

2、通过结构的进一步细化，整体结构的受力更加合理，减少应力集中，施工方便，防水性能好。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的盾构管片的正面图。

图2显示了本发明的盾构管片的纵剖面图。

图3显示了本发明的盾构管片拼装后的纵向断面图。

图4显示了本发明的盾构管片环的纵断面图。

图5显示了本发明的二次混凝土浇筑后的装配整体式盾构隧道结构的纵断面图。

图6显示了本发明的二次混凝土浇筑后的装配整体式盾构隧道结构的横断面图。

图7显示了本发明的装配整体式盾构隧道结构成型后的横断面图。

图8显示了本发明的装配整体式盾构隧道结构成型后的纵断面图。

附图标记：

10、盾构管片；11、管片翼缘；12、管片腹板；13、防水槽；20、盾构管片环；21、管头环向拼缝；22、管片纵向拼缝；30、二次浇筑混凝土叠合区；40、二次浇筑混凝土构件；100、装配整体式盾构隧道结构。

具体实施方式

参见图1至图8，显示了本发明的装配整体式盾构隧道结构及其施工方法。

所述装配整体式盾构隧道结构包括多片预制的盾构管片、多块二次浇筑叠合构件及防水元件，参见图1和图2，所述多片预制的盾构管片10为纵向断面为T字型的混凝土构件，其包含位于外缘宽度较大的管片翼缘11和位于内缘宽度较小的管片腹板12，其中，在预制中，各盾构管片10为直径相同且具有一定弧度的弯曲状构件。

如图3和图4所示，沿盾构隧道结构的纵向多块T字型预制的盾构管片10首尾相连而形成多个盾构管片环20，多个盾构管片10之间为管片纵向拼缝22，多个盾构管片环20紧密连接后形成环形盾构隧道结构的迎水面，相邻的盾构管片环20之间为管头环向拼缝21，所述盾构管片环20的截面同样为T字型，而在相邻盾构管片环20的盾构管片10的管片腹板12之间形成隧道结构的二次浇筑混凝土叠合区30，如图5和图6所示，在所述二次浇筑混凝土叠合区30浇筑或喷射混凝土后形成二次浇筑混凝土构件40，二次浇筑混凝土构件40的内表面与盾构管片环20的盾构管片10的管片腹板12的内表面共同形成环形隧道结构背水面。

其中，所述盾构管片10的管片腹板12的内表面采用平面。

其中，所述盾构管片环20的下部通过多块弧度相同且相互紧密连接的第一盾构管片构成，上部包含两块弧度相同且分别位于下部两端上方以进行连接的第二盾构管片以及位于两第二盾构管片之间进行封顶的第三盾构管片。

其中，所述盾构管片环20沿隧道结构纵向错缝拼接，所述盾构管片10的管片翼缘11两侧设置防水槽14，所述防水槽14内安装防水元件。

其中，所述防水元件为防水胶条，除起到永久防水的作用外，也起到叠合区二次混凝土浇筑或喷射时抵挡混凝土浆液溢出的作用，确保叠合区二次浇筑混凝土密实。

其中，所述盾构管片10的管片翼缘11和管片腹板12的连接处设置倒角，以有效防止混凝土应力集中。

其中，所述盾构管片10的管片翼缘11内表面和管片腹板12的两侧面的受力钢筋设置二次浇筑叠合构件钢筋连接件，使得盾构管片10与二次浇筑叠合构件40的受力钢筋通过二次浇筑叠合构件钢筋连接件连接形成装配整体式盾构隧道结构的整体钢筋骨架。

其中，所述盾构管片10的管片翼缘11内表面和管片腹板12的两侧面的混凝土表面施作为毛面，以利于盾构管片与二次浇筑混凝土构件之间粘结牢固，以有效传递结构内力，并保证防水性能良好。

其中，所述二次浇筑混凝土构件所用混凝土为微膨胀混凝土，并通过该二次浇筑混凝土构件形成盾构隧道结构自防水功能，且抵抗预制管片接头处的弯矩和剪力。

其中，所述盾构管片10的背水面设置二次浇筑叠合构件模板预留支撑。

本发明还涉及一种如上所述的装配整体式盾构隧道结构的施工方法，其包含如下步骤：

步骤一：预制多片盾构管片10，所述盾构管片为纵向断面为T字型的混凝土构件，其包含位于外缘宽度较大的管片翼缘11和位于内缘宽度较小的管片腹板12；

步骤二：沿盾构隧道结构的纵向，多块盾构管片10首尾相连而形成多个盾构管片环20，多个盾构管片环20紧密连接后形成环形盾构隧道结构的迎水面，所述盾构管片环20的截面同样为T字型，而在相邻盾构管片环20的盾构管片10的管片腹板12之间形成隧道结构的二次浇筑混凝土叠合区30；

步骤三：在所述二次浇筑混凝土叠合区30浇筑或喷射混凝土后形成二次浇筑混凝土构件40，二次浇筑混凝土构件40的内表面与盾构管片环20的盾构管片10的管片腹板12的内表面共同形成环形隧道结构背水面。

由此最终形成图7和图8所示的装配整体式盾构隧道结构100。

由此可见，本发明的优点在于：

1、设置二次浇筑叠合构件，克服了现有盾构隧道结构接头刚度低，结构横向及纵向的总体刚度不足，结构抗变形能力弱的缺点，通过本发明的结构能够有效提高盾构隧道结构纵向和横向的抗弯及抗剪性能，提高了结构的抗变形能力。

2、通过结构的进一步细化，整体结构的受力更加合理，减少应力集中，施工方便，防水性能好。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。