通用楔形大直径盾构管片结构的制作方法

通用楔形大直径盾构管片结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通用楔形盾构管片，尤其涉及一种全新的按通用楔形设计的盾构管片，适用于大直径盾构隧道直线和曲线区间的衬砌结构。
【背景技术】
[0002]随着城市轨道交通、铁路建设的快速发展，盾构法隧道因其安全性好、掘进速度快、对周边环境影响小等优点得到越来越广泛的应用。盾构法隧道施工中的重要一环就是管片的预制和拼装，其对施工安全、施工进度及后期使用性能均有重要的影响。
[0003]目前盾构法隧道施工中，直线段和曲线段通常采用两套或三套不同的盾构管片，以适应曲线段隧道内外侧半径差异的影响。管片型式的增加，会导致管片模板的增加，从而增加工程造价。此外，管片型式的增多，会给施工生产、管片拼装等环节带来麻烦，并且对盾构机的性能要求提高，影响施工进度。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种能适用于大直径盾构隧道直线段和曲线段的通用楔形大直径盾构管片结构。
[0005]本实用新型为解决这一问题，所采取的技术方案是:
[0006]一种通用楔形大直径盾构管片结构，每环管片由一块封顶块、两块邻接块和六块标准块共九块管片组成，封顶块的环向圆心角为14.4°，邻接块和标准块的环向圆心角为43.2。，每环管片单侧(沿环向周长)均匀设置25个螺栓孔。
[0007]所述的封顶块、邻接块和标准块的管片接触面纵缝中央设有凸凹榫，凸凹榫的两侧设置有弹性密封垫槽。
[0008]每环管片的九块管片的内径为5300mm，外径为5800mm。
[0009]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0010]本实用新型的通用楔形大直径盾构管片结构，通用性强、分块简洁、拼装简单，可以节省模具，简化管片制作、拼装程序，从而降低造价，减少工程投资，提高工程质量。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的整套通用楔形盾构管片的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型的封顶块的环状平面的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型的封顶块的立体结构示意图；
[0014]图4是本实用新型的邻接块的环状平面的结构示意图；
[0015]图5是本实用新型的邻接块的立体结构示意图；
[0016]图6是本实用新型的标准块的环状平面的结构示意图；
[0017]图7是本实用新型的标准块的立体结构示意图。
[0018]附图中主要部件符号说明:
[0019]1:第一环缝2:第一纵缝
[0020]3:第一拼装定位孔4:第一螺栓孔
[0021]5:第一注楽孔6:第一对中标志
[0022]7:第一对接面标志8:第一管片标志
[0023]9:第一弹性密封垫槽10:第一凸凹榫
[0024]11:第二凸凹榫12:第二环缝
[0025]13:第二纵缝14:第二螺栓孔
[0026]15:第二对中标志16:第二注浆孔
[0027]17:第二拼装定位孔18:第二管片标志
[0028]19:第二对接面标志20:第二弹性密封垫槽
[0029]21:第三环缝22:第三纵缝
[0030]23:第三螺栓孔24:第三对中标志
[0031]25:第二对接面标志26:第二管片标志
[0032]27:第三拼装定位孔28:第三注浆孔
[0033]29:第三弹性密封垫槽30:第三凸凹榫。
【具体实施方式】
[0034]以下参照附图和具体实施例对本实用新型的通用楔形大直径盾构管片结构进行详细的说明。下面描述的具体实施例仅是本实用新型的最佳实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0035]图1是本实用新型的整套通用楔形盾构管片的结构示意图。如图1所示，本实用新型的通用楔形大直径盾构管片结构，每环管片由一块封顶块(K块)、两块邻接块(B1~B2)和六块标准块(A1~A6)共九块管片组成，K块的环向圆心角为14.4°，邻接块和标准块的环向圆心角为43.2°，每环管片单侧(沿环向周长)均匀设置25个螺栓孔。每环管片的九块管片的内径为5300mm，外径为5800mm。
[0036]本实用新型的通用楔形大直径盾构管片结构，适用于大直径盾构隧道，每环管片均按通用楔形设计，其楔形量按盾构隧道线路的最小曲线半径计算确定，并综合考虑盾构机械、施工水平等因素确定。施工时，通过改变各管片的拼装角度，一套管片可完全适用于直线段和曲线段。
[0037]本实施例中，管片的厚度均为500mm，一环内纵向采用25个等圆心角布置，其楔形量按曲线半径为600m的圆曲线计算，楔形量为62mm。
[0038]以下对各块代表管片进行详细介绍:
[0039]图2是本实用新型的封顶块的环状平面的结构示意图；图3是本实用新型的封顶块的立体结构示意图。如图2和图3所示，封顶块为K型块，管片的环向圆心角为14.4°，内径r=5300mm，外径R=5800mm。从有助于提高接缝刚度、控制管片拼装错位考虑，K型块管片接触面的第一纵缝2中央设有第一凸凹榫10，第一凸凹榫10的两侧设置有第一弹性密封垫槽9。第一环缝I不设凸凹榫，该块管片每侧接触面均预留第一螺栓孔4两处，环向平面内设置第一拼装定位孔3两处，第一注浆孔5 —处，并设置有第一管片标志8、第一对中标志6和第一对接面标志7。
[0040]图4是本实用新型的邻接块的环状平面的结构示意图；图5是本实用新型的邻接块的立体结构示意图。如图4和图5所示，B型块(BpB2)S K型块邻接块，以B1块为例，管片的环向圆心角为43.2°，内径r=5300mm，外径R=5800mm。邻接块的管片接触面的第二纵缝13中央设有第二凸凹榫11，第二凸凹榫11的两侧设置有第二弹性密封垫槽20，第二环缝12上不设凸凹榫。该块管片的纵向接触面预留第二螺栓孔14两处，环向接触面预留第二螺栓孔14六处，环向平面内设置有第二拼装定位孔17两处，第二注浆孔16—处(特殊地段三处)，并设置第二管片标志18、第二对中标志15和第二对接面标志19。
[0041]图6是本实用新型的标准块的环状平面的结构示意图；图7是本实用新型的标准块的立体结构示意图。图6和图7所示，A型块(A^A6)为标准块，以A1块为例，管片的环向圆心角为43.2°，内径r=5300mm，外径R=5800mm。标准块的管片接触面的第三纵缝22中央设有第三凸凹榫30，第三凸凹榫30的两侧设置有第三弹性密封垫槽29，第三环缝21不设凸凹榫，该管片的纵向接触面预留第三螺栓孔23两处，环向接触面预留第三螺栓孔23六处，环向平面内设置有第三拼装定位孔27两处，第三注浆孔28 —处(特殊地段三处)，并设置第二管片标志26、第二对中标志24和第二对接面标志25。
[0042]本实用新型的通用楔形盾构管片的制作和拼装工艺如下:
[0043]I)管片型式设计
[0044](I)管片楔形量设定
[0045]结合本隧道的技术条件，为了便于施工，管片型式采用了通用楔形管片，其楔形量按盾构隧道线路的最小曲线半径计算并综合考虑后确定。钢筋混凝土衬砌采用C50高性能混凝土，混凝土抗渗等级为P12，在高精度钢模内制作成型。衬砌排版时，对不同的缓和曲线、圆曲线段均以经计算优选的最佳衬砌布置方案进行拟合(一般拟合误差〈10_，局部15mm)，以满足线路设计的要求。
[0046](2)管片的厚度
[0047]管片的厚度一般为管片外径的5%?6%，根据结构计算并参考类似工程经验，衬砌厚度采用500mm。
[0048](3)管片的分块
[0049]衬砌圆环的分块主要从管片运输能力、制作拼装方便、结构受力等方面考虑，衬砌环全环分为8+1模式，即由一块封顶块K、两块邻接块B和六块标准块A构成。即分块形式为6A (43.2° )+2B (43.2° )+K (14.4° )，一环内纵向采用25个等圆心角布置。
[0050](4)管片的宽度
[0051]一般情况下，管片环宽根据盾构隧道的最小曲线半径、盾构机械构造及相关工程经验确定，该实用新型中采用1800mm的环宽。
[0052]2)管片拼装
[0053]管片采用错缝拼装，封顶块(A块)采用先搭接2/3环宽径向推上、再纵向插入的拼装方法。为保证装配式结构良好的受力性能，提供符合计算假定的结构工作条件，衬砌拼装必须达到下列精度:
[0054](I)整环拼装的允许误差:环缝间隙彡I.0mm ;纵缝间隙为2 ± 2 Omm (其中2mm为传力衬垫)，衬砌对应的环向螺栓孔不同轴度小于I mm。
[0055](2)衬砌拼装成环的水平、竖向直径偏差< 2%0 D (管片外径)。
[0056]3)环纵缝构造
[0057]从有利于提高接缝刚度、控制管片拼装错位考虑，本管片接触面纵缝设凸凹榫，环缝不设凸凹榫。管片环与环之间及块与块之间接触面外弧侧设弹性密封垫槽，内弧侧设嵌缝槽。环与环间以50根纵向螺栓相连，既能适应一定的纵向变形，又能将隧道纵向变形控制在满足列车运行及防水要求的范围内。块与块间以2根环向螺栓相连，能有效减少纵缝张开及结构变形。环向螺栓、纵向螺栓均采用纳米复合粉末渗锌防腐处理，防腐层厚度不小于50微米。
[0058]本实用新型的每环管片均按通用楔形设计，通过改变管片的拼装方式，一套管片可完全适用于直线段和曲线段。拼装时从标准块(A块)开始，依次左右两侧交替拼装标准管片，然后拼装邻接块(B块)，最后拼装封顶块(K块)，管片采用错缝拼装，封顶块采用先搭接2/3环宽径向推上、再纵向插入的拼装方法。拼装时通过调整各管片角度，和A、B、K块拼装的位置，即可适用于直线段和曲线段。本实用新型的通用楔形盾构管片结构，通用性强、分块简洁、拼装简单，可以节省模具，简化管片制作、拼装程序，从而降低造价，减少工程投资。
【主权项】
1.一种通用楔形大直径盾构管片结构，其特征在于:每环管片由一块封顶块、两块邻接块和六块标准块共九块管片组成，封顶块的环向圆心角为14.4°，邻接块和标准块的环向圆心角为43.2°，每环管片单侧沿环向周长均匀设置25个螺栓孔。
2.根据权利要求1所述的通用楔形大直径盾构管片结构，其特征在于:封顶块、邻接块和标准块的管片接触面纵缝中央都设有凸凹榫，凸凹榫的两侧设置有弹性密封垫槽。
3.根据权利要求1所述的通用楔形大直径盾构管片结构，其特征在于:每环管片的九块管片的内径为5300mm，外径为5800mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种通用楔形大直径盾构管片结构，每环管片由一块封顶块、两块邻接块和六块标准块共九块管片组成，封顶块的环向圆心角为14.4°，邻接块和标准块的环向圆心角为43.2°。每环管片单侧（沿环向周长）均匀设置25个螺栓孔，螺栓孔中心线圆心角为14.4°。本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型采用的通用楔形大直径盾构管片结构，通用性强、分块简洁、拼装简单，可以节省模具，简化管片制作、拼装程序，从而降低造价，减少工程投资，提高工程质量。
【IPC分类】E21D11-08
【公开号】CN204609901
【申请号】CN201520258819
【发明人】张继清, 唐伟, 吕宝伟, 杨毅秋, 李得昌
【申请人】铁道第三勘察设计院集团有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月27日