[發明專利]一種帶臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片結構及施工方法

在審

• 申請號: 201910274653.1
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109989769A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 朱瑤宏;董子博
• 申請（專利權）人: 寧波大學;寧波用躬科技有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 胡珣燕

本發明公開了一種帶臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片結構及施工方法，包括斷面呈類矩形狀的管片本體和設置在管片本體上的臨時支撐，管片本體包括位于斷面拱底位置的拱底圓弧段、位于斷面拱頂位置的拱頂圓弧段、以及位于斷面兩側拱腰位置的兩個拱腰圓弧段，特點是臨時支撐包括設置在管片本體外部的體外預應力筋，體外預應力筋張拉設置在拱頂圓弧段上。優點是結構簡單，靈活性強，通過在拱頂圓弧段設置體外預應力筋，預先在管片本體上施加預應力，用于抵消當管片安裝到隧道中外部的水土壓力、注漿壓力等產生的正負彎矩，使得管片能夠滿足跨度大、剛度好的設計需求，同時操作簡便迅速、施工作業時間短、便于加工，可大大縮短工期、降低工程造價。

技術領域

本發明涉及隧道盾構技術領域，尤其是涉及一種帶臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片結構及施工方法。

背景技術

類矩形盾構隧道在施工階段中，外部的水土荷載與注漿荷載的作用會使管片結構產生較大的內力及變形響應，為了改善結構在施工階段的受力及變形表現，通常會在施工前在管片內施加臨時支撐，該臨時支撐是在隧道開挖過程中，為了防止土體變形或坍落導致盾構隧道結構破壞或變形過大所設置的支護結構。目前，在巖土體中修建的類矩形盾構隧道常用的臨時支撐主要為構件支撐，構件支撐的工作原理為：在隧道斷面內部設置混凝土或鋼結構支撐，在盾構隧道管片出盾尾后與管片共同受力，承擔隧道外側水土荷載及注漿壓力，上述臨時支撐體系，能有效減小盾構隧道出盾尾后斷面的收斂變形量，改善隧道的受力形式，限制隧道管片在最不利荷載工況下的裂縫發展或接縫張開，防止隧道斷面變形超限以及管片在施工階段的破壞。采用上述臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片大多都存在安裝拆卸過程復雜、施工體量大、施工工期長等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種靈活性強、便于安裝與拆卸、能夠合理控制施工體量、縮短施工工期的帶臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片結構及施工方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種帶臨時支撐的類矩形盾構隧道用管片結構，包括斷面呈類矩形狀的管片本體和設置在所述的管片本體上的臨時支撐，所述的管片本體包括位于斷面拱底位置的拱底圓弧段、位于斷面拱頂位置的拱頂圓弧段、以及位于斷面兩側拱腰位置的兩個拱腰圓弧段，兩個所述的拱腰圓弧段的半徑相等且均小于所述的拱底圓弧段的半徑以及所述的拱頂圓弧段的半徑，所述的拱底圓弧段的第一端和第二端分別與兩個所述的拱腰圓弧段光滑相切連接，所述的拱頂圓弧段的第一端和第二端分別與兩個所述的拱腰圓弧段光滑相切連接，所述的臨時支撐包括設置在所述的管片本體外部的體外預應力筋，所述的體外預應力筋張拉設置在所述的拱頂圓弧段上；未受載狀態下，所述的體外預應力筋的中部向下凹陷。

所述的拱頂圓弧段的內壁的中間位置上設置有一凸起的體外楔形體，所述的體外楔形體上設置有左右貫通的安裝孔，所述的體外預應力筋的一端固定安裝在所述的拱頂圓弧段的第一端，所述的體外預應力筋的另一端穿過所述的安裝孔固定安裝在所述的拱頂圓弧段的第二端。通過體外楔形體給體外預應力筋的中部位置提供一個穩定的安裝定位，使得體外預應力筋形成一個左右對稱的彎折直線形，形成張拉式，為管片整體提供較好的受力性能和剛度。

所述的拱頂圓弧段的第一端和第二端分別設置有錨固構件，所述的體外預應力筋的兩個端頭分別通過兩個所述的錨固構件固定。通過錨固構件用于固定體外預應力筋的兩個端頭，確保體外預應力筋的穩定安裝，從而使其提供較為穩定的受力性能和剛度。

所述的體外楔形體的兩側呈鏡像對稱設置有兩個轉向構件，所述的體外預應力筋的兩個端頭分別穿過所述的轉向構件實現轉向并分別固定安裝在所述的拱頂圓弧段的第一端和第二端，位于兩個所述的轉向構件之間的所述的體外預應力筋呈水平設置。使得體外預應力筋形成折線型走線，從而對隧道頂部進行彎矩調幅及收斂限制，能夠在成本較低、操作簡易的情況下達到提供預應力的支護效果。