[發(fā)明專利]一種地鐵盾構(gòu)隧道縱向剛度加強結(jié)構(gòu)及其施工方法

有效

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• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107100644B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃大維;馮青松;雷曉燕;羅錕;張鵬飛;劉慶杰;梁玉雄;吳神花
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/10
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 黃明凱;徐小蓉

本發(fā)明公開了一種地鐵盾構(gòu)隧道縱向剛度加強結(jié)構(gòu)及其施工方法，該加強結(jié)構(gòu)包括疊合設(shè)置在地鐵盾構(gòu)隧道內(nèi)表面的軌道板以及若干根縱向鋼筋混凝土梁；軌道板以及縱向鋼筋混凝土梁均沿地鐵盾構(gòu)隧道的軸線方向設(shè)置，在地鐵盾構(gòu)隧道的管片內(nèi)壁的設(shè)計疊合面上均布有預(yù)留的突出鋼筋以同軌道板以及縱向鋼筋混凝土梁連接構(gòu)成疊合的組合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點是，合理的利用盾構(gòu)隧道的內(nèi)部凈空，通過在管片上預(yù)留突出鋼筋，加強地鐵盾構(gòu)隧道與現(xiàn)澆的縱向鋼筋混凝土梁及軌道板之間的連接，形成疊合良好的組合結(jié)構(gòu)，大大地增加了地鐵盾構(gòu)隧道的縱向的豎向彎曲剛度、水平彎曲剛度、縱向扭轉(zhuǎn)剛度以及橫向的抗彎剛度，減少盾構(gòu)隧道的縱向不均勻變形和橫橢圓變形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道交通領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵盾構(gòu)隧道縱向剛度加強結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

盾構(gòu)隧道為細長的管狀結(jié)構(gòu)，且由管片拼裝而成，其縱剛度抗彎剛度與抗扭剛度均較小，因此，在地鐵運營使用過程中易發(fā)生不均勻沉降、扭轉(zhuǎn)、水平偏移等變形等問題，并由此導(dǎo)致盾構(gòu)隧道的管片接頭張開量過大，發(fā)生滲漏水，甚至管片接頭破損等問題，進而導(dǎo)致管片棱角碎裂、連接螺栓的螺紋發(fā)生塑性變形、接接螺栓拉斷或剪斷等損害。現(xiàn)有的盾構(gòu)隧道管片內(nèi)側(cè)均為光滑面，盡管軌道板為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土板，其縱向剛度較大，但當盾構(gòu)隧道發(fā)生不均勻沉降、扭轉(zhuǎn)、水平偏移等變形時，軌道板不僅無法發(fā)揮其縱向剛度較大的作用，而且軌道板與盾構(gòu)隧道之間易發(fā)生脫空，在列車荷載作用下易發(fā)生軌道板與隧道之間的振動，并加速隧道與軌道的損壞。上述工程問題更容易在軟土地區(qū)的盾構(gòu)隧道中出現(xiàn)。

現(xiàn)有的盾構(gòu)隧道橫斷面普遍采用圓形結(jié)構(gòu)，為了更合理地利用截面空間，或提高施工效率，也有采用其它截面形式的盾構(gòu)隧道，如橫橢圓形、類矩形（寧波地鐵三號線采用）、半圓形、馬蹄形、雙圓形、三圓形等。然而，地鐵限界（在滿足地鐵車輛運行、設(shè)備安裝、管線安裝后的最小有效斷面）接近矩形，因此，盾構(gòu)隧道總存在無法利用的內(nèi)部凈空。

此外，因盾構(gòu)隧道受到的豎向的水土壓力大于水平的水土壓力，這導(dǎo)致盾構(gòu)隧道橫斷面在其頂部受到較大的內(nèi)側(cè)受拉的彎矩，而在盾構(gòu)隧道底部受到較大的外側(cè)受拉的彎矩，并由此導(dǎo)致管片之間的縱縫接頭張開，甚至導(dǎo)致縱縫接頭破損與滲漏水；這種水土壓力的差異還有可能導(dǎo)致盾構(gòu)隧道橫斷面發(fā)生較大的橫橢圓變形，尤其是位于軟土地區(qū)的盾構(gòu)隧道。

為了解決上述技術(shù)，部分現(xiàn)有技術(shù)中會在盾構(gòu)隧道的內(nèi)表面澆筑一層厚度均勻的鋼筋混凝土作為隧道的內(nèi)襯，這種方式可以在一定程度上增加盾構(gòu)隧道的剛度，但是現(xiàn)有技術(shù)中的鋼筋混凝土內(nèi)襯存在以下技術(shù)問題：

1.?鋼筋混凝土內(nèi)襯的厚度均勻，這會極大的減少盾構(gòu)隧道內(nèi)部可以利用的凈空；采用鋼筋混凝土內(nèi)襯的情況下，為了滿足地鐵的限界要求，需要增加盾構(gòu)隧道的直徑，從而增加工程造價，且減小盾構(gòu)隧道的橫向剛度。

2.?現(xiàn)有技術(shù)中鋼筋混凝土內(nèi)襯大多通過焊接在在管片連接螺栓上的連接鋼筋與管片連接，這種連接方式過于薄弱，很難承受拉力；此外管片螺栓孔的周圍應(yīng)力非常復(fù)雜，螺栓孔的周圍混凝土易破損，現(xiàn)有技術(shù)中的做法極易導(dǎo)致管片連接螺栓孔破損。

3.?在管片與現(xiàn)澆內(nèi)襯之間預(yù)留凹坑與凸起物，其作用是抗剪。而當盾構(gòu)隧道發(fā)生不均勻沉降時，管片與現(xiàn)澆內(nèi)襯之間極可能出現(xiàn)拉力，因此，預(yù)留凹坑與凸起物無法發(fā)揮作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種地鐵盾構(gòu)隧道縱向剛度加強結(jié)構(gòu)及其施工方法，該加強結(jié)構(gòu)通過在盾構(gòu)隧道內(nèi)壁疊合設(shè)置縱向混凝土梁，有效地提高了盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)剛度。

本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：