[發明專利]一種環向預應力加固隧道管片及制作方法

有效

• 申請號: 201510523909.X
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105178983B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 王國富;王丹;路林海
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通集團有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及軌道交通工程相關領域，具體的說，是涉及一種環向預應力加固隧道管片及制作方法。

背景技術

隨著我國交通運輸業的飛速發展，隧道建設中因盾構施工具有高效、安全、環保等優點，盾構施工法被應用的情況愈來愈多。

盾構隧道在管片拼裝時，環向之間的管片通過螺栓連接，相鄰環向管片之間的縫隙很難進行有效擠緊。在隧道后期運營期間，由于地下水的侵蝕、地層不均勻沉降及列車運行產生的動荷載，使得環向管片的縫隙成為滲水漏水的脆弱部位，并且管片會發生擠壓產生錯臺等現象，給盾構隧道的安全帶來威脅。

現有技術中，已經有部分關于隧道管片的研究，但是整體來說效果均不盡人意。

例如，申請號為2011101251817的中國專利公開了盾構隧洞預應力復合襯砌輸水隧洞，它包括盾構施工形成的拼裝式管片環為普通鋼筋混凝土外襯，同環各塊管片通過連接螺栓相連，在拼裝式管片環手孔上安裝插筋，在外襯上直接澆筑混凝土形成內襯和混凝土填入外襯手孔形成的剪力鍵，內襯與外襯通過插筋和混凝土剪力鍵結合為復合襯砌結構。該方法費時、費力，材料消耗大，且現澆內襯混凝土由內部鋼筋、波紋管較多造成混凝土不密實，整體效果較差。

又如說，申請號為201210235474一種預應力管片，管片上設有多個沿軸線分布的鋼絞線孔道，多個管片組成的圓周上，相應的鋼絞線孔道之間互相聯通，每條鋼絞線孔道上設有一錨具槽。還提供了一種采用上述的預應力管片進行盾構隧道預應力襯砌施工方法，包括以下步驟：一、盾構掘進管片拼裝的步驟；二、通過管片上的錨具槽沿鋼絞線孔道張拉鋼絞線的步驟；三、混凝土回填的步驟；通過上述步驟實現盾構隧道預應力襯砌施工。此方法在管片之間穿鋼絞線比較困難，并且預留槽孔會削弱管片的強度。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供了一種環向預應力加固隧道管片，其能夠有效的提高管片的整體性及抵抗圍巖壓力的能力。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案

一種環向預應力加固隧道管片，包括拱底塊，拱底塊的兩端分別設有一相鄰塊，任一相鄰塊的端部均緊貼一連接塊，兩連接塊之間為封頂塊；

所述拱底塊、相鄰塊、連接塊和封頂塊的外側均設有預留凹槽，封頂塊內部具有預留孔道；

鋼絞線通過預留凹槽將拱底塊、相鄰塊、連接塊和封頂塊預緊后，端部貫穿并凸出于封頂塊，凸出于封頂塊的鋼絞線被鎖具固定實現預應力的施加；

所述拱底塊、相鄰塊、連接塊和封頂塊共同構成封閉的圓筒型結構。

優選的，所述封頂塊的內側具有凸肋，預留孔道的一部分位于凸肋內部，鎖具受到的與預應力相反的作用力施加在凸肋上。

優選的，所述預留凹槽至少為三條。

優選的，所述預留凹槽的直徑大于鋼絞線的直徑，來使得鋼絞線嵌入預留凹槽后不高于被嵌入物體的表面。

優選的，位于封頂塊內部相對應的預留孔道交叉連通。

優選的，相鄰預留凹槽之間的距離相同，來使得預應力被均勻的施加在拱底塊、相鄰塊、連接塊和封頂塊上。

優選的，所述凸肋與所述封頂塊為一體成型的結構。

在隧道管片結構方案的同時，本發明還提供了一種制造上述環向預應力加固隧道管片方法，主要包括如下步驟：

A、在拱底塊、相鄰塊及連接塊的背部等間距設置預留凹槽；

B、在封頂塊上設置凸肋，并在凸肋上設置預留孔道和預留凹槽；

C、將鋼絞線提前按照管片凹槽的位置布置好，通過拉拔鋼絞線的兩端確保鋼絞線位于預留凹槽內；

D、將鋼絞線的兩端分別插入封頂塊內部相應的預留孔道中；

E、插入封頂塊，并對鋼絞線施加預應力，利用鎖具將鋼絞線固定在凸肋上；

F、對隧道管片進行背后注漿，完成預應力的施加。

本發明的有益效果為：

(1)通過鋼絞線縮緊了環向相鄰管片之間的縫隙，能較好的保持住相鄰管片之間的應力，有效防止管片之間出現張開或錯臺，提高了環向管片之間縫隙的抗滲水性能；

(2)通過將預應力鋼絞線固定在封頂塊上，鋼絞線的預應力對封頂塊有向上的拉力，抵消一部分作用在封頂塊上的圍巖壓力，提高了管片的穩定性；

(3)鋼絞線布置在管片外側，在張拉鎖定鋼絞線完成時，通過管片背部注漿，使鋼絞線與管片整合為一體，加強了管片預應力的效果，并同時節省了額外的鋼絞線注漿材料，節省了人力、工時。

附圖說明

圖1為本發明的隧道管片的側視圖；