[發(fā)明專利]預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞及施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310141467.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN103216247A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鈕新強(qiáng);謝向榮;符志遠(yuǎn);張傳健;廖仁強(qiáng);呂國(guó)梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10;E21D11/38;E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧洞，具體是一種預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞，它為一種可承受較高內(nèi)壓力的壓力隧洞，本發(fā)明還涉及這種預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞的施工方法。

背景技術(shù)

在水工結(jié)構(gòu)中，壓力輸水隧洞（含管道，下同）并不少見，但多為山嶺隧洞或明管。在軟土地層中采用盾構(gòu)法施工的隧洞，目前國(guó)內(nèi)、外多為交通隧道或無壓、低壓輸水或排水隧洞；天然氣通過高壓液化存儲(chǔ)，為因壓力較高，通常只能選址于地質(zhì)條件較好的巖體中；上述工程均無對(duì)盾構(gòu)施工形成的拼裝式管片環(huán)施加預(yù)應(yīng)力，使其成為可承受較高內(nèi)壓力隧洞的先例。

南水北調(diào)中線的穿黃隧洞為壓力輸水隧洞，采用盾構(gòu)法施工，穿過多種軟土地層，其中大部分為砂土，須嚴(yán)防內(nèi)水外滲影響隧洞穩(wěn)定。由于盾構(gòu)施工過程形成的拼裝式管片環(huán)為普通鋼筋混凝土襯砌，若直接用于高壓輸水，難于防止內(nèi)水外滲，以滿足正常使用要求，因而采用雙層襯砌。即在拼裝式管片環(huán)形成后，再現(xiàn)澆一層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土襯砌，以承擔(dān)內(nèi)水壓力。這是一種新的結(jié)構(gòu)型式，并已應(yīng)用到南水北調(diào)中線穿黃隧洞中去。2010年9月申請(qǐng)人曾以“盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力復(fù)合襯砌輸水隧洞”為名向國(guó)家專利局申報(bào)了發(fā)明專利。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種僅采用單層襯砌結(jié)構(gòu)，通過往拼裝式管片環(huán)內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力使其能承受較高內(nèi)壓力的預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞，本發(fā)明的第二目的在于提供這種預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞的施工方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的一種預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞，包括由多塊管片拼裝而成的拼裝式管片環(huán)，其特征在于：所述管片內(nèi)設(shè)有預(yù)埋孔道且管片內(nèi)壁上還設(shè)有預(yù)留槽，所述預(yù)留槽與預(yù)埋孔道相通且開口朝管片內(nèi)壁方向，所述所有管片內(nèi)的預(yù)埋孔道首尾拼接形成環(huán)形孔道；它還包括設(shè)于環(huán)形孔道內(nèi)的錨索和施工期與錨索相連的張拉機(jī)械，所述張拉機(jī)械與錨索之間還設(shè)有錨板。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述張拉機(jī)械與錨索之間通過弧形墊座張拉，并采用錨板固定。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述相鄰管片之間通過螺栓固定。

預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞的施工方法，其特征在于它包括如下步驟：

①拼裝式管片環(huán)：在盾構(gòu)法施工過程由若干普通鋼筋混凝土管片拼裝形成，同環(huán)各塊管片通過螺栓連接；各塊管片分別預(yù)埋孔道和預(yù)留與其相通的預(yù)留槽。

②拼裝式管片環(huán)形成后，錨索穿入孔道，兩端交會(huì)于放置在預(yù)留槽內(nèi)的錨板。

③運(yùn)用張拉機(jī)械，借助弧形墊座頂壓錨板，實(shí)施對(duì)錨索的張拉，使拼裝式管片環(huán)預(yù)加壓應(yīng)力。

④錨索張拉完畢，鎖定于錨板后，撤出張拉機(jī)械和弧形墊座；對(duì)預(yù)留槽回填混凝土，并對(duì)孔道灌漿，最后經(jīng)對(duì)管片接縫封閉整平后，便形成預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞。

使用時(shí)，張拉機(jī)械開啟，拉動(dòng)錨索使其拉緊，從而施加了預(yù)應(yīng)力。當(dāng)施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)到要求后，關(guān)閉張拉機(jī)械，通過工作錨板將拉緊的錨索固定。然后撤出張拉機(jī)械和弧形墊座，往預(yù)留槽內(nèi)回填混凝土，對(duì)預(yù)埋孔道實(shí)施低壓灌漿充填，并對(duì)管片接縫封閉整平，最后形成預(yù)應(yīng)力盾構(gòu)隧洞。

本發(fā)明的有益效果：其一，由于采用將錨索設(shè)于管片內(nèi)部，通過張拉機(jī)械拉緊錨索施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)和方法，可使管片擁有預(yù)應(yīng)力，因而當(dāng)隧洞內(nèi)輸送高壓液體的時(shí)候，可抵消隧洞內(nèi)壁的壓力，使整個(gè)隧洞保持良好的緊密型，不會(huì)造成滲漏；其二，由于采用在管片內(nèi)部設(shè)置錨索的結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)有在拼裝式管片環(huán)內(nèi)壁再形成一層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土襯砌的結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明成為僅有一層襯砌結(jié)構(gòu)，施工難度降低，且整體結(jié)構(gòu)緊密型更好，維護(hù)更加方便；其三，隧洞內(nèi)壓力與外部水土壓力作用于同一襯砌結(jié)構(gòu)上，而方向相反，有一定的減載效果，對(duì)結(jié)構(gòu)安全十分有利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中預(yù)留槽部位局部放大圖；

圖3為地下仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ吐裰脠D；

圖4?為地下模型結(jié)構(gòu)縱向剖面圖；

圖5為地下模型結(jié)構(gòu)平面布置圖；

圖6為洞內(nèi)充水加壓與洞外水環(huán)境營(yíng)造布置圖。

圖中：1-管片，1.1-預(yù)埋孔道1.2-預(yù)留槽，2-拼裝式管片環(huán)，3-環(huán)形孔道，4-錨索，5-張拉機(jī)械，6-錨板，7-弧形墊座，8-螺栓。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。