[發明專利]強剛度低配筋預應力盾構隧道結構及其施工方法

有效

• 申請號: 202110083235.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112780304B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 賈永剛;程雯;張航;李霞;何岳
• 申請（專利權）人: 北京城建設計發展集團股份有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/38
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種強剛度低配筋預應力盾構隧道結構，包括多塊盾構管環、環向預應力構造和縱向預應力構造，其特征在于：

各盾構管環由多片盾構管片通過環向預應力構造連接為一整體，多塊盾構管環通過縱向預應力構造連接為預應力盾構隧道結構的整體構架，通過所述環向預應力構造對各盾構管片施加環向預應力，通過縱向預應力構造將多塊縱向盾構管片連接成整體并對其施加縱向預應力；

所述環向預應力構造包括環向預埋于盾構管環內的金屬波紋管、貫穿整個金屬波紋管的預應力鋼絞線以及錨固組件，所述預應力鋼絞線從金屬波紋管的兩端伸出并分別通過一錨固組件固定于盾構管環的內壁上；

所述錨固組件包含預設于盾構管環內壁上的預留槽口、位于預應力鋼絞線末端的錨固齒塊以及封閉張拉錨具于混凝土內以形成永久結構的封錨混凝土，所述預留槽口為一朝向預應力鋼絞線傾斜的楔形槽，所述楔形槽的末端垂直面供預應力鋼絞線張拉和錨固以及封錨混凝土將張拉錨具進行穩定有效的封固卡固，從而形成預留槽口、錨固齒塊和封錨混凝土共同形成的受力構造，所述錨固齒塊上還設有扁形張拉端錨具以錨固預應力鋼絞線并節省錨固空間，所述錨固組件還包含抵抗錨后牽拉開裂配筋、抗拉局部受彎配筋、抗拉錨下局部承壓鋼筋錨片、抗拉錨下劈裂配筋和抵抗徑向力配筋，以提高錨固效果，由于環向預應力齒塊的錨固區存在著垂直錨面的錨固力，導致預應力鋼絞線的彎曲在此處引起徑向力，同時錨固齒塊的三角齒塊也在管片內壁形成幾何突變，因此此處為一個較為復雜的應力擾動區，需要配置足夠鋼筋以滿足抗裂及承載力的需求，所述抵抗錨后牽拉開裂配筋平行于盾構管片的內壁設置，從而與盾構管片的構造鋼筋并置，以抵抗錨后的拉應力集中；所述抗拉局部受彎配筋平行于盾構管片的外壁設置，與盾構管片的構造鋼筋并置，以抵抗盾構管片外緣的局部彎曲效應；所述抗拉錨下局部承壓鋼筋錨片為鋼筋網片，置于齒塊內錨具下方，與錨下螺旋鋼筋一起防止局部承壓過高引起的錨下開裂；所述抗拉錨下劈裂配筋平行于錨面，設置于齒塊內錨具后方，防止齒塊錨下橫向拉應力導致的錨下劈裂；所述抵抗徑向力配筋設置于預應力鋼絞線的彎曲處，形狀為U形，以有效防止鋼絞線轉向區域的徑向力作用導致管片內壁混凝土崩裂。

2.如權利要求1所述的強剛度低配筋預應力盾構隧道結構，其特征在于：所述盾構管片的端面采用平面，在盾構管片的兩側靠近迎水面處設置防水膠條預留溝槽，以容置防水膠條進行密封。

3.如權利要求1所述的強剛度低配筋預應力盾構隧道結構，其特征在于：所述波紋管的外緣間隔設有多個波紋管定位鋼筋，所述波紋管定位鋼筋為井字型以精確定位波紋管在管片中的位置并防止管片預制時管道發生偏移。

4.如權利要求1所述的強剛度低配筋預應力盾構隧道結構，其特征在于：所述縱向預應力構造沿預應力盾構隧道縱向設置，其包含縱向預埋于盾構管環內的波紋管、貫穿波紋管的預應力鋼絞線以及錨固組件，縱向預應力構造的波紋管、預應力鋼絞線均縱向設置并貫穿于多個盾構管環，各縱向預應力構造的預應力鋼絞線設置在盾構管片的形心處，所述預應力鋼絞線從波紋管的兩端伸出并分別通過錨固組件進行固定。

5.如權利要求4所述的強剛度低配筋預應力盾構隧道結構，其特征在于：縱向預應力構造的波紋管的外緣間隔設有多個波紋管定位鋼筋，所述波紋管定位鋼筋為井字型，所述波紋管定位鋼筋設置在盾構管片橫向斷面的形心位置處從而精確定位波紋管在管片中的位置。

6.一種如權利要求1-5中任一所述的強剛度低配筋預應力盾構隧道結構的施工方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一：預制多片盾構管片，并在多片盾構管片內預埋有環向預應力構造和縱向預應力構造的波紋管；

步驟二：沿盾構隧道結構的縱向，多塊盾構管片首尾相連而形成多個盾構管環，各盾構管環的環向預應力構造的預應力鋼絞線貫穿波紋管后兩端進行錨固，以形成盾構管環；

步驟三：多個盾構管環通過縱向預應力構造形成盾構隧道結構。