[發明專利]一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202210369071.3
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114856643A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 丁智;葉俊;張霄;張博;劉念武;湯慧萍;王震
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14;E21D11/08;E21D11/10;B33Y10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述盾構隧道加固結構由多塊雙環內張曲肋組件與道床固定件沿環向、縱向拼裝組成，所述雙環內張曲肋組件包括一塊弧狀內環板、一塊弧狀外環板、兩塊矩形狀環側板、兩塊弧狀縱側板以及多塊曲狀肋板，一塊弧狀內環板、一塊弧狀外環板、兩塊矩形狀環側板、兩塊弧狀縱側板圍合形成框架，多塊曲狀肋板均勻交叉設置在所述框架內。

2.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述曲狀肋板在空間上設置對向交錯的“剪刀撐”結構形式，即曲狀肋板連接一側弧狀縱側板與另一側弧狀縱側板并沿弧狀內環板和弧狀外環板呈弧狀布設，在框架中形成多塊曲狀肋板交匯多個節點的復雜網狀結構體系。

3.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述曲狀肋板與弧狀縱側板之間的角度宜設置為45°～60°，曲狀肋板的間距宜設置為200m～300mm。

4.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述弧狀內環板、弧狀外環板、矩形狀環側板和弧狀縱側板的厚度宜設置為20～40mm，曲狀肋板的厚度宜設置為10～20mm。

5.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，每塊矩形狀環側板上預留沿縱向分布的多組螺栓孔，通過螺栓穿過對應的螺栓孔可連接環向兩塊的雙環內張曲肋組件；每塊弧狀縱側板上預留沿環向分布的多組螺栓孔，通過螺栓穿過對應的螺栓孔可連接縱向兩塊的雙環內張曲肋組件。

6.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述螺栓孔的大小宜設置為半徑15mm的圓孔，與弧狀外環板底部的距離宜設置為60～80mm；螺栓孔的設計位置宜為曲狀肋板交匯節點之間。

7.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述弧狀外環板上沿環向和縱向均預留多組長100mm寬100mm的孔洞，對應于矩形狀環側板和弧狀縱側板上預留的螺栓孔位置下方處，用做雙環內張曲肋組件拼裝時的操作空間。

8.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述道床固定件為隧道道床兩側新澆筑的鋼筋混凝土的三角形牛腿結構，所述牛腿結構上預留多組螺栓孔，與雙環內張曲肋組件中的矩形狀環側板上預留沿縱向分布的多組螺栓孔對應，通過螺栓穿過對應的螺栓孔可連接雙環內張曲肋組件與道床固定件；所述三角形牛腿結構內部設置鋼筋，鋼筋自原隧道道床內部延伸至牛腿結構，且延伸至牛腿結構的一端設置有彎鉤。

9.根據權利要求1所述的一種基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構，其特征在于，所述盾構隧道加固結構的一環至少由5塊雙環內張曲肋組件和2塊道床固定件沿環向拼裝組成；所述一塊雙環內張曲肋組件的角度宜設置為40～60°，縱向多環之間拼接形成整體的盾構隧道加固結構；所述雙環內張曲肋組件為采用電弧增材制造技術加工的不銹鋼結構，與原隧道管片形狀吻合，能夠與隧道管片內表面有效貼合。

10.一種權利要求1所述的基于電弧增材制造的盾構隧道加固結構的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)澆筑道床固定件：首先，對原隧道道床上進行植筋，先在道床上鉆孔，并按照一定距離注膠植筋，鋼筋自原隧道道床內部延伸至牛腿結構，且延伸至牛腿結構的一端設置有彎鉤；待固化養護后，對原隧道道床的外表面進行鑿毛處理增加界面的摩擦力，最后澆筑混凝土；

2)環向拼裝雙環內張曲肋組件：環向拼裝雙環內張曲肋組件的順序是自下而上左右交替進行；首先，拼裝隧道下部位置處的雙環內張曲肋組件與道床固定件，將雙環內張曲肋組件中的一側矩形狀環側板與牛腿結構對應，通過弧狀外環板上預留的孔洞進入進行操作，利用螺栓穿過對應的螺栓孔錨固拼接；然后，進行隧道中部位置處的雙環內張曲肋組件與隧道下部位置處的雙環內張曲肋組件之間的拼裝，將兩塊雙環內張曲肋組件中的兩側矩形狀環側板對應，通過弧狀外環板上預留的孔洞進入進行操作，利用螺栓穿過對應的螺栓孔錨固拼接；最后，進行隧道上部位置處的雙環內張曲肋組件與隧道中部位置處的雙環內張曲肋組件之間的拼裝，將兩塊雙環內張曲肋組件中的兩側矩形狀環側板對應，通過弧狀外環板上預留的孔洞進入進行操作，利用螺栓穿過對應的螺栓孔錨固拼接。

3)縱向拼裝雙環內張曲肋組件：待上述2)中環向拼裝步驟全部完成后，若要繼續拼裝縱向鄰接的第二環，需同步進行第二環雙環內張曲肋組件的環向與縱向拼裝；

縱向拼裝雙環內張曲肋組件的順序也是自下而上左右交替進行；首先，完成隧道下部位置處雙環內張曲肋組件的環向拼裝，然后將鄰接兩環的雙環內張曲肋組件中的兩側弧狀縱側板對應，通過弧狀外環板上預留的孔洞進入進行操作，利用螺栓穿過對應的螺栓孔錨固拼接；接著，依次進行隧道中部和上部位置處雙環內張曲肋組件的環向與縱向拼裝，最終完成第二環的拼裝連接。