[發明專利]一種盾構隧道管片的縱向連接螺栓結構及安裝方法

在審

• 申請號: 202210724851.5
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115199294A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 朱澤奇;高尚嶸;李紅霞;田鎧瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;山東省國土空間生態修復中心
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;G01L5/24
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 任苗苗

本發明屬于盾構隧道技術領域，并具體公開了一種盾構隧道管片的縱向連接螺栓結構及安裝方法。包括預制在第一管片上的第一連接螺栓孔和第一異形圓臺螺栓孔，設于第一連接螺栓孔和第二連接螺栓孔內的縱向連接螺栓，設于縱向連接螺栓兩端的第一圓環連接裝置和第二圓環連接裝置，設于第一異形圓臺螺栓孔內的第一異形圓臺螺栓，該第一異形圓臺螺栓穿過第一圓環連接裝置設置，設于第二異形圓臺螺栓孔內的第二異形圓臺螺栓，該第二異形圓臺螺栓穿過第二圓環連接裝置設置，通過同時推入異形圓臺螺栓以對縱向連接螺栓施加滿足要求的預應力；以及分別設于異形圓臺螺栓內的彈性應力松弛測量裝置。本發明可調性能好、適應性強、測量結果精確。

技術領域

本發明屬于盾構隧道技術領域，更具體地，涉及一種盾構隧道管片的縱向連接螺栓結構及安裝方法。

背景技術

盾構管片的連接方式在盾構隧道的設計中有著重要的作用，既要考慮到承受的荷載、周圍的地質情況及防水等要求，又要考慮到施工便捷度、經濟合理性、工期壓力，養護維修難度等方面。目前，國內外地鐵盾構常用的縱向連接螺栓形式為：榫槽式連接螺栓、彎連接螺栓等，其中，常規榫槽式連接螺栓因具有安裝簡單、施工速度快、能提供較大的抗剪能力等特點，在地層條件不良、隧道容易產生較大縱向不均勻沉降的情況下采用較多。但是，榫槽式連接螺栓抗彎剛度小，易使管片之間產生較大的張開量，對管片受力和防水性不利；

彎連接螺栓一般安裝于管片厚度方向靠近管片內側的位置，在負彎矩的作用下，由于彎連接螺栓的接頭處受壓，承載力僅僅取決于上部混凝土接觸面強度，因而負彎矩的接頭強度較低，彎連接螺栓不能發揮作用，其承載力較正彎矩大幅下降；此外彎連接螺栓在負彎矩的作用下也更容易張開，容易引起隧道漏水漏泥以及管片縱向不均勻沉降。

目前，不論是榫槽式連接螺栓還是彎連接螺栓應力測量主要采用以下兩種方式：1.在縱向連接螺栓的表面粘貼應變片進行測試，但是該方法在縱向連接螺栓的緊固過程中，應變片與管片螺栓孔內壁接觸緊密，應變片容易損壞，測量誤差加大，成本較高；2.對縱向連接螺栓沿軸開槽，將應變片放入槽中，可以有效保護應變片，不受縱向連接螺栓緊固的影響，但是該方法的應變片導線不易引出，縱向連接螺栓開槽對縱向連接螺栓的力學性能影響較大，受力測試結果不夠準確。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種盾構隧道管片的縱向連接螺栓結構及安裝方法，其中結合盾構隧道中管片自身的特征及其安裝工藝特點，相應設計了一種可根據監測的連接螺栓受力情況對自身補充預應力的縱向連接螺栓結構，并對其關鍵組件如縱向連接螺栓、縱向連接螺栓孔、異形圓臺螺栓孔、異形圓臺螺栓和彈性應力松弛測量裝置的結構及其具體設置方式進行研究和設計，可有效解決現有技術中因應變片容易損壞、應變片導線不易引出而造成受力測試結果不準確的問題，同時，相鄰管片之間采用直連接螺栓，且該直連接螺栓設置于管片中間部位，使得管片的正、負彎矩具有相同的剛度，可以同時提高盾構管片的正、負抗彎性，改善兩環管片之間的連接受力狀態，增強管片的縱向剛度，避免管片縱向不均勻沉降的問題，進一步的，本發明中通過將連接螺栓承擔的作用力傳遞給異形圓臺螺栓然后在傳遞給彈性應力松弛測量裝置，可對連接螺栓受力情況進行有效監測，并根據監測結果對直連接螺栓的預應力進行調整，以滿足盾構管片連接工藝要求，或者更換直連接螺栓。具有可調性能好、適應性強、測量結果精確等特點。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，本發明提出了一種盾構隧道管片的縱向連接螺栓結構，包括：

預制在第一管片上的相互垂直、且相互連通的第一連接螺栓孔和第一異形圓臺螺栓孔，所述第一連接螺栓孔沿隧道縱向布置，預制在第二管片上預制相互垂直布置、且相互連通的第二連接螺栓孔和第二異形圓臺螺栓孔，所述第二連接螺栓孔與第一連接螺栓孔對應設置；

設于第一連接螺栓孔和第二連接螺栓孔內的縱向連接螺栓，所述縱向連接螺栓通過混凝土與第一連接螺栓孔和第二連接螺栓孔固定連接，設于縱向連接螺栓兩端的第一圓環連接裝置和第二圓環連接裝置，所述第一圓環連接裝置設于第一異形圓臺螺栓孔內，所述第二圓環連接裝置設于第二連接螺栓孔內；