[發(fā)明專利]一種裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)及其安裝方法

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113107530A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃震;白海文;馮學(xué)茂;張陳龍;馬少坤;彭子茂
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/38
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

1.一種裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，包括隧道段和矩形隧道節(jié)段，所述的隧道段由若干個矩形隧道節(jié)段拼接而成，隧道段的徑向截面形狀為矩形，其特征在于，所述矩形隧道節(jié)段是將預(yù)制有圓柱形連接鋼柱孔的矩形隧道節(jié)段端面朝上，豎直擺放，插入連接鋼柱，鋼柱孔內(nèi)添加粘結(jié)材料，將預(yù)制有圓臺形連接鋼柱孔的矩形隧道節(jié)段端面朝下，向下對接拼裝，在接頭和連接鋼柱的雙重作用下，將上下矩形隧道節(jié)段緊密拼裝為一個整體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述矩形隧道節(jié)段包括Π型矩形隧道節(jié)段、h型矩形隧道節(jié)段、H型多層矩形隧道節(jié)段和型多層矩形隧道節(jié)段，所述的Π型矩形隧道節(jié)段，以其徑向的對稱軸為切線，將是Π型矩形隧道節(jié)段平分為左右兩半，兩半的結(jié)構(gòu)形式相同，并名其為h型矩形隧道節(jié)段，同樣，以H型矩形隧道節(jié)段的對稱軸為切線，將是H型矩形隧道節(jié)段平分為左右兩半，兩半的結(jié)構(gòu)形式也相同，但區(qū)別于h型矩形隧道節(jié)段，并名其為型矩形隧道節(jié)段。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的Π型矩形隧道節(jié)段的末端都有接頭，兩側(cè)為凸起相同大小的立方體，立方體的長為接頭長度的1/4，寬與接頭的寬相同，高度與長度相同，中間有立方體形狀的缺口，缺口的體積為凸起體積的兩倍，拼裝時接頭的每個凸起都插入一個缺口，一個缺口插入兩個凸起，通過缺口與凸起，凸起與凸起側(cè)面的擠壓，將各Π型矩形隧道節(jié)段鉚合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的Π型矩形隧道節(jié)段有兩種形式，拼裝時位于隧道上層的矩形隧道節(jié)段接頭，其凸起和缺口帶有圓臺形連接鋼柱孔，每個凸起有一個圓臺形連接鋼柱孔，每個缺口有兩個圓臺形連接鋼柱孔，等距直線分布，下層矩形隧道節(jié)段的接頭帶有圓柱形連接鋼柱孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的H型矩形隧道節(jié)段上下兩側(cè)都有末端接頭，上側(cè)接頭的鋼柱孔為圓臺形，下側(cè)接頭的鋼柱孔為圓柱形，拼裝時將其加在單層隧道中間，上下都通過連接鋼柱連接固定，便可得到雙層矩形隧道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接鋼柱孔分為連接鋼柱上半部分和下半部分的兩種鋼柱孔，連接鋼柱孔上半部分的形狀為倒圓臺形，連接鋼柱孔下半部分為圓柱形，每個連接鋼柱孔的尺寸比連接鋼柱大1％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接頭錯位相接，一個上矩形隧道節(jié)段右邊的立方體凸起和另一個上矩形隧道節(jié)段的左凸起，同時平行插入某個下矩形隧道節(jié)段的缺口中，通過擠壓榫接固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的連接鋼柱一半為圓柱形，另一半為圓臺形的鋼結(jié)構(gòu)，拼裝時在下方隧道接頭的鋼柱孔內(nèi)添加粘結(jié)材料，并將連接鋼柱圓柱形的一頭插入下方隧道接頭。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接頭上均設(shè)置有防水縫，防水縫為平行的兩條，一條靠近隧道外側(cè)，另一條靠近隧道內(nèi)側(cè)，連接鋼柱孔夾在中間，每條防水縫都從節(jié)段的前面筆直延展到后面，形狀為梯形，下底面設(shè)在與空氣接觸的一側(cè)，防水縫里放置防水材料。

10.權(quán)利要求1所述的裝配式矩形隧道襯砌的接頭結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)用吊機(jī)將現(xiàn)場運(yùn)來的矩形隧道節(jié)段轉(zhuǎn)運(yùn)到基坑中，將多個Π型矩形隧道節(jié)段放置在水平地面上，將h型矩形隧道節(jié)段中接頭的長邊緊挨Π型矩形隧道節(jié)段放置，一側(cè)只放置一個，組成隧道段的第一層，Π型矩形隧道節(jié)段的數(shù)量由實(shí)際隧道段的長度決定；

(2)檢核下方Π型矩形隧道節(jié)段和h型矩形隧道節(jié)段的拼裝精度和表面整潔程度，當(dāng)誤差較大時進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完后對其接頭進(jìn)行清理；

(3)清理完后，向連接鋼柱孔中傾注膠結(jié)材料，利用水硬性無機(jī)膠凝材料的特性，加強(qiáng)上下矩形隧道節(jié)段的連接強(qiáng)度；

(4)向傾注完水硬性無機(jī)膠凝材料的連接鋼柱孔中立即插入連接鋼柱，連接鋼柱的末端面與連接鋼柱孔的底面貼合，水硬性無機(jī)膠凝材料溢出時，迅速用工具清理干凈，保證連接鋼柱的上端面與接頭凸起處的外表面持平；

(5)插入所有連接鋼柱后，首先清理接頭的外表面，然后向防水縫中填充防水材料，最后在接頭的外表面涂抹防水涂料；

(6)對于單層矩形隧道段，只需要再拼裝一層矩形隧道節(jié)段，方法是將拼裝到上方的一片Π型矩形隧道節(jié)段或h型矩形隧道節(jié)段，提前吊裝到插入位置正上方，然后在對應(yīng)位置下方的連接鋼柱上端涂抹水硬性無機(jī)膠凝材料，涂抹完后控制矩形隧道節(jié)段緩緩落下，并在連接鋼柱的引導(dǎo)下，精準(zhǔn)對接，在不借助輔助性外力的情況下，通過自重將接頭壓緊并卡死；

(7)對于雙層矩形隧道段，需要多拼接H型矩形隧道節(jié)段和型矩形隧道節(jié)段，方法是將一片H型矩形隧道節(jié)段或型矩形隧道節(jié)段吊裝到Π型矩形隧道節(jié)段或h型矩形隧道節(jié)段上方，在涂抹完水硬性無機(jī)膠凝材料后，在連接鋼柱的引導(dǎo)下，與Π型矩形隧道節(jié)段或h型矩形隧道節(jié)段精準(zhǔn)對接，完成第二層的拼接，最后，將拼裝到上方的一片Π型矩形隧道節(jié)段或h型矩形隧道節(jié)段，吊裝到H型矩形隧道節(jié)段或型矩形隧道節(jié)段的上方，使鋼栓孔插入到涂抹完水硬性無機(jī)膠凝材料后的連接鋼柱上端；

(8)拼裝時可由任意一端開始插入矩形隧道節(jié)段，并緊挨著依次插入所有矩形隧道節(jié)段，每個矩形隧道節(jié)段拼裝完后，都對剩下還沒有插入矩形隧道節(jié)段的接頭進(jìn)行清理，保證下一個矩形隧道節(jié)段的對接精度；

(9)拼裝完所有矩形隧道節(jié)段后，開始回填土，回填時要注意不破壞防水層和排水系統(tǒng)的正常工作，也不宜采用大型機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)回填高度與隧道外頂面齊平后，在兩側(cè)采用對稱分層的辦法夯實(shí)填土，回填厚度不宜過大，以防施工引起偏壓，根據(jù)具體情況，當(dāng)夯填到一定高度后，方可使用大型機(jī)械。