一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法技术

一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，（1）在每组循环区间衬砌环的连接块、标准块以及拱底块上的预定位置分别永久埋置制孔器以制成孔道，相邻管片上的孔道对应纵向相互连通形成多条纵向贯穿循环区间的预设通道；（2）在所述多条预设通道中分别穿入预应力钢绞线，当一个循环区间拼装结束后进行张拉、锚固以形成整体结构。该制备方法结合纵向高强度螺栓，有利于提高隧道整体刚度，减小纵向变形，特别是纵向不均匀沉降；并且通过对混凝土衬砌管片在纵向施加预压力，能很好的保持衬砌环间的应力，避免了衬砌环间接缝的张开和错抬，防治渗漏水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程
，涉及轨道交通及隧道类技术，具体涉及一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法。
技术介绍
在城市轨道交通建设中，盾构施工法以其明显的技术经济优势和对城市地面环境影响小的特点，成为城市环境下地铁隧道的主要施工方法。此外，在各种越江公路隧道、城市污水处理系统等市政工程建设中，盾构法隧道的应用也非常广泛。一般的，普通的通缝盾构隧道在纵向由衬砌环通过纵向螺栓手孔连接；每一衬砌环由一块拱底块、一块拱顶块、两块标准块和两块连接块通过环向螺栓手孔拼装而成。拱底块位于衬砌环底部；标准块与拱底块相连，位于衬砌环两腰处；连接块与标准块相连，位于衬砌环肩部；拱顶块位于衬砌环顶部。随着国内外盾构隧道的大量建设和运营，盾构隧道纵向沉降特别是纵向不均匀沉降问题逐渐凸现。大量的软土盾构运营隧道由于种种原因发生过量的纵向沉降或不均匀沉降，引发隧道渗水漏泥或结构局部破坏，或内部结构(如地铁轨道)发生纵向扭曲变形，影响隧道的正常运营，对隧道结构安全、地铁列车运营的安全性及舒适性都有一定潜在的威胁。进而又影响到周围及地表各类构筑物的运营。虽然盾构隧道纵向问题已经引起重视，但到目前为止，在设计施工中仍然只是从横断面、个别区域给予简单的考虑。因此，提出一种施工方便，经济效益高，能提高隧道整体刚度，减小纵向变形，特别是纵向不均匀沉降，并且能很好的保持衬砌环间的应力，避免衬砌环间接缝的张开和错抬，预防渗漏水的设计思路是十分必要的
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，能提高隧道整体刚度，减小纵向变形，特别是纵向不均匀沉降，并且能很好的保持衬砌环间的应力，避免衬砌环间接缝的张开和错抬，预防渗漏水，施工方便，经济效益高，具有深远的实际工程意义。为达到以上目的，本专利技术所采用的解决方案是：一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，包括以下步骤：（1）在每组循环区间衬砌环的连接块、标准块以及拱底块上的预定位置分别永久埋置制孔器以制成孔道，相邻管片上的孔道对应纵向相互连通形成多条纵向贯穿循环区间的预设通道；（2）在所述多条预设通道中分别穿入预应力钢绞线，当一个循环区间拼装结束后进行张拉、锚固以形成整体结构。所述步骤（1）中，所述一组循环区间的衬砌环包括多组普通预应力环、位于所述多组普通预应力环两端的一组A类锚固环以及位于所述多组普通预应力环中间位置的两组B类锚固环；所述普通预应力环按照连接块普通管片、标准块普通管片和拱底块普通管片的形式预制，且所述连接块普通管片、标准块普通管片上设置两处第一孔道，所述拱底块普通管片上设置三处第二孔道，所述孔道通过在纵向螺栓孔正中间永久埋置制孔器形成；所述A类锚固环在横向由连接块锚固管片、标准块锚固管片和a类拱底块锚固管片拼装而成；所述连接块锚固管片与标准块锚固管片为在所述连接块普通管片、标准块普通管片上两处第一孔道一端预留施工第一手孔制成，所述a类拱底块锚固管片为在所述拱底块普通管片位于两侧的两处第二孔道上一端预留施工第二手孔制成；所述B类锚固环在横向由标准块普通管片、连接块普通管片和b类拱底块锚固管片拼装而成，所述b类拱底块锚固管片为在所述拱底块普通管片位于中间的一处第二孔道上一端预留施工第三手孔制成；优选的，所述两处第一孔道三分所述连接块普通管片与所述标准块普通管片；优选的，所述三处第二孔道四分所述拱底块普通管片。所述步骤（2）中，一组循环区间内，衬砌环的连接块与标准块中的预应力钢绞线在循环区间内通长布置，并在A类锚固环的标准块锚固管片和连接块锚固管片处使用锚具进行张拉锚固；相邻的循环区间中，衬砌环的拱底块中的预应力钢绞线通过A类锚固环与B类锚固环在两个区间内进行交错布置。所述锚具包括三分式夹片锚具以及配套的锚垫板和螺旋筋，所述锚具布置在A类锚固环预留施工的第一手孔锚固区混凝土内，以增强混凝土的局部承压和抗劈裂强度。张拉完毕后，在锚具表面涂专用防腐油脂，并加盖塑料封端罩，然后用环氧树脂密封。在区间衬砌管片拼装及预应力筋张拉锚固完成后，对循环区间两端A类锚固环内侧喷涂乳化沥青乳胶防水层，防止相邻循环区间接头处渗漏水，并采用2cm厚钢板加固。优选的，在隧道纵向以五十衬砌环为一循环区间。位于同一循环区间内的每根预应力钢绞线长为五十环区间；穿插相邻的循环区间中的每根预应力钢绞线长仍为五十环区间。所述预埋制孔器采用金属波纹管，布置于管片厚度方向的中性轴。所述预应力钢绞线采用7股绞合，公称直径11.1mm。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是:本专利技术所示的一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，将混凝土衬砌管片按照连接块、标准块和拱底块的连接形式预制普通预应力环、A类锚固环和B类锚固环，拼装时，一个循环区间内，A类锚固环位于普通预应力环的两侧，B类锚固环用于普通预应力环中间，通过在普通预应力环、A类锚固环和B类锚固环的管片的设计位置永久埋置制孔器，形成预设孔道，其中，衬砌环的连接块与标准块分别纵向设计两处预设孔道，衬砌环的拱底块设计三处预设孔道。现场拼装过程中，在预设孔道中穿入无粘结预应力钢绞线。衬砌环的连接块与标准块中的预应力钢绞线在一个循环区间内通长布置，并在A类锚固环处张拉锚固；衬砌环的拱底块中，预应力钢绞线通过A类与B类锚固环在两个区间内进行交错布置。通过在A类与B类锚固环进行张拉、锚固，环与环之间的混凝土管片通过预应力更加紧密的连接在一起，形成整体结构；该方法结合原有设计的纵向高强度螺栓，有利于提高隧道整体刚度，减小纵向变形，特别是纵向不均匀沉降；并且通过对混凝土衬砌管片在纵向施加预压力，能很好的保持衬砌环间的应力，避免了衬砌环间接缝的张开和错抬，防治渗漏水；且施工方便，经济效益高。附图说明图1为本专利技术两个循环区间的结构示意图；图2为本专利技术环向断面示意图；图3为本专利技术连接块普通管片与标准块普通管片的结构示意图；图4为本专利技术连接块锚固管片与标准块锚固管片的结构示意图；图5为本专利技术拱底块普通管片示意图；图6为本专利技术a类拱底块锚固管片示意图；图7为本专利技术b类拱底块锚固管片示意图；图中：1、纵向螺栓；2、纵向螺栓手孔；3环向螺栓手孔；4、举重臂螺母兼注浆孔；5、预设孔道；6、预应力钢绞线；7、三分式夹片锚具；8、锚具配套螺旋筋；9、锚具配套垫板；10、连接块和标准块普通预应力管片预留孔道；11、连接块和标准块锚固管片预留施工手孔；12、拱底块普通预应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）在每组循环区间衬砌环的连接块、标准块以及拱底块上的预定位置分别永久埋置制孔器以制成孔道，相邻管片上的孔道对应纵向相互连通形成多条纵向贯穿循环区间的预设通道；（2）在所述多条预设通道中分别穿入预应力钢绞线，当一个循环区间拼装结束后进行张拉、锚固以形成整体结构。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在每组循环区间衬砌环的连接块、标准块以及拱底块上的预定位置分别永久埋置制
孔器以制成孔道，相邻管片上的孔道对应纵向相互连通形成多条纵向贯穿循环区间的预设通
道；
（2）在所述多条预设通道中分别穿入预应力钢绞线，当一个循环区间拼装结束后进行张
拉、锚固以形成整体结构。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，其特征在于：
所述步骤（1）中，所述一组循环区间的衬砌环包括多组普通预应力环、位于所述多组普通预
应力环两端的一组A类锚固环以及位于所述多组普通预应力环中间位置的两组B类锚固环；
所述普通预应力环按照连接块普通管片、标准块普通管片和拱底块普通管片的形式预制，
且所述连接块普通管片、标准块普通管片上设置两处第一孔道，所述拱底块普通管片上设置三
处第二孔道，所述孔道通过在纵向螺栓孔正中间永久埋置制孔器形成；
所述A类锚固环在横向由连接块锚固管片、标准块锚固管片和a类拱底块锚固管片拼装而
成；所述连接块锚固管片与标准块锚固管片为在所述连接块普通管片、标准块普通管片上两处
第一孔道一端预留施工第一手孔制成，所述a类拱底块锚固管片为在所述拱底块普通管片位于
两侧的两处第二孔道上一端预留施工第二手孔制成；
所述B类锚固环在横向由标准块普通管片、连接块普通管片和b类拱底块锚固管片拼装而
成，所述b类拱底块锚固管片为在所述拱底块普通管片位于中间的一处第二孔道上一端预留施
工第三手孔制成；
优选的，所述两处第一孔道三分所述连接块普通管片与所述标准块普通管片；
优选的，所述三处第二孔道四分所述拱底块普通管片。
3.根据权利要求2所述的盾构隧道纵向预应力混凝土衬砌管片的制备方法，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：柳献，刘书，唐敏，张晨光，刘鑫，陆仁超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31