一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片制造技术

本发明专利技术公开了一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，包括基体、反力钢板、切削体，所述基体包括素混凝土区域和钢筋混凝土区域；所述反力钢板铺设在所述的素混凝土区域内，所述的切削体位于反力钢板的外表面，所述的切削体、反力钢板以及基体通过连接件相连；在所述的反力钢板的中心区域设有一个钻掘孔洞，管棚通过位于钢板中心地带的所述钻掘孔洞钻出、掘进。

Shield tunnel prefabricated composite segment for construction of curved pipe shed

The invention discloses a shield tunnel segment precast composite curve of pipe roof construction, including a substrate, reaction plate, cutting body, the body including plain concrete and reinforced concrete regional area; concrete region of the force plate laid on the inner, the cutting body located at the outer surface of the anti the strength of the steel, the cutting force and the base plate body, connected through connecting pieces; in the center region of the counter force of the steel plate is provided with a drilling hole, pipe shed is located in the center of the plate through the drilling holes drilled, boring.

【技术实现步骤摘要】
一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片
本专利技术涉及一种盾构隧道扩建施工用复合式管片，具体涉及一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片。技术背景盾构法是一项优秀的城市隧道机械化施工方法，其可以在几乎不影响地面正常通行的情况下进行隧道的开挖，隧道施工机械化程度高，隧道成型质量好，近年来在我国软土地区城市隧道修建过程中的应用越来越广泛。然而随着我国经济的迅猛发展，城市地面空间利用率逐渐提高，在地面空间趋于饱和的情况下，地铁盾构隧道车站的修建或双公路盾构隧道车辆合流段的施工将会成为制约盾构法高效施工的关键因素。针对于地铁盾构隧道车站的修建或双公路盾构隧道车辆合流段的施工，在不影响地面交通的前提下，需要对盾构隧道管片进行扩挖施工，而后修建相应的地下结构。现有盾构隧道扩挖工艺主要有明挖扩挖法和暗挖扩挖法两种，两种施工工艺主要包括如下流程：在已修建盾构隧道基础上首先进行双盾构隧道间土体预处理、管片人工破除、中间土体开挖以及主体结构施作。由于盾构隧道管片为工厂预制钢筋混凝土管片，成型质量较好，无法进行机械化破除施工，只能采用人工破除的方式进行，管片破除过程中风险较高、破除施工时间较长，严重影响了盾构隧道扩挖施工的进程。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服以上现有技术的不足，提供一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，该管片具有“短期强度高、抗渗性能好、易于开展机械化盾构隧道扩挖施工”等特点，应用到盾构隧道扩建曲线管棚施工中，可以有效保障扩建工程的安全性，大大提高扩建工程的施工效率，减少施工操作人员数量，降低工程造价。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，包括基体、反力钢板、切削体所述基体包括素混凝土区域和钢筋混凝土区域；所述反力钢板铺设在所述的素混凝土区域内，所述的切削体位于反力钢板的外表面，所述的切削体、反力钢板以及基体通过连接件相连；在所述的反力钢板的中心区域设有一个钻掘孔洞，管棚通过位于钢板中心地带的所述钻掘孔洞钻出、掘进。进一步的，在所述的切削体内部设有孔洞。进一步的，所述钢筋混凝土区域为所述基体上除所述素混凝土区域以外的区域。进一步的，所述反力钢板为根据设计要求在曲线管棚穿过管片的区域铺设的一块钢板，其四周连同所述素混凝土区域相同位置预制有螺栓孔、中心区域有一钻掘孔洞。进一步的，所述切削体与所述反力钢板密贴，位于所述一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片内侧，为空心预制构件；在所述切削体四周分布有四个螺栓通道。进一步的，所述基体浇注材料为普通管片浇筑用常规混凝土。进一步的，所述素混凝土区域为混凝土预制而成，该区域内部无钢筋。进一步的，所述钢筋混凝土区域与常规管片制作工艺相似，预制时提前绑扎钢筋骨架，而后浇筑混凝土，其力学性能与常规管片一致。进一步的，所述反力钢板为常规低碳钢，其两端与两侧所述基体钢筋混凝土区域钢筋骨架连接到一起，与基体形成一个整体。进一步的，所述反力钢板与钢筋混凝土区域的钢筋骨架焊接在一起，以确保整块管片内部钢筋构件受力连续。进一步的，所述钻掘孔洞为根据设计情况，在所述反力钢板中心地带钻出的孔洞，以供管棚掘进钻出。进一步的，所述钻掘孔洞大小应根据管棚钻出管片所留钻掘孔洞大小及钻掘施工误差来确定，并留有一定的余地，确保掘进机能够完全通过。进一步的，所述切削体由高强度复合材料GFRP预制而成，该材料具有短期强度高、质轻、易切削的特点。进一步的，所述切削体在安装到基体上之前，内部孔洞利用砂浆进行填充。进一步的，所述切削体安装到基体上时，在其与基体、反力钢板接触部分通过聚氨酯材料进行粘结，以确保成型后的抗渗性能。所述一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片在预制螺栓孔时，考虑避让曲线管棚掘进路径。本专利技术具有以下优点：(1)由于采用GFRP作为切削体材料，因此所设计的一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片具有高强、轻质的特点，通过材料试验可知其临时单轴抗压强度达到100MPa，远远高于常规管片混凝土强度，可在管棚掘进过程中有效保障管片结构的安全性；(2)通过聚氨酯材料的贴合作用，使本专利技术各部件之间实现较好的密贴，可以有效杜绝地下水通过部件之间缝隙渗透进隧道，再辅以盾构隧道常规防水措施，本专利技术具有及其优越的防水性能；(3)本专利技术的投入使用，可使盾构隧道扩挖暗挖施工得以实现机械化，可大大提高盾构隧道扩建质量，加快盾构隧道扩建施工进度，缩短工程周期，降低工程造价；(4)由于基体结构钢筋骨架通过反力钢板得以有效连接，通过构件力学性能试验可以发现，本构件无应力集中区域，整体受力较为均匀，具有较好的力学性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术基体示意图；图3为本专利技术反力钢板示意图；图4、图5、图6为本专利技术切削体示意图；图7为本专利技术应用示意图。图中：1：素混凝土区域；2：钢筋混凝土区域；3：反力钢板；4：反力钢板上螺栓孔；5：钻掘孔洞；6：切削体；7：螺栓通道；8：切削体内部孔洞。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语解释部分:本专利技术中所述内侧、外侧划分标准为：管片接触土体侧为外侧，车辆通行侧为内侧。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在由于盾构隧道管片为工厂预制钢筋混凝土管片，成型质量较好，无法进行机械化破除施工，只能采用人工破除的方式进行，管片破除过程中风险较高、破除施工时间较长，严重影响了盾构隧道扩挖施工的进程。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片。下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例如图1-6所示，一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，包括基体、反力钢板3、切削体6等三部分组成。按照“管片接触土体侧为外侧，车辆通行侧为内侧”的方向划分标准，其从外到内依次为：基体、反力钢板3、切削体6。基体包括素混凝土区域和钢筋混凝土区域；所述反力钢板铺设在所述的素混凝土区域内，所述的切削体位于反力钢板的外表面，所述的切削体、反力钢板以及基体通过连接件相连；在所述的反力钢板的中心区域设有一个钻掘孔洞，管棚通过位于钢板中心地带的所述钻掘孔洞钻出、掘进。具体如下：所述基体为常规管片区域，包括素混凝土区域1和钢筋混凝土区域2。所述素混凝土区域1为与所述反力钢板3接触的区域，所述钢筋混凝土区域2为所述基体上除所述素混凝土区域1以外的区域。所述基体浇注材料为普通管片浇筑用常规混凝土。所述素混凝土区域1为混凝土预制而成，该区域内部无钢筋。所述钢筋混凝土区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，其特征在于，包括基体、反力钢板、切削体，所述基体包括素混凝土区域和钢筋混凝土区域；所述反力钢板铺设在所述的素混凝土区域内，所述的切削体位于反力钢板的外表面，所述的切削体、反力钢板以及基体通过连接件相连；在所述的反力钢板的中心区域设有一个钻掘孔洞，管棚通过位于钢板中心地带的所述钻掘孔洞钻出、掘进。

【技术特征摘要】
1.一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，其特征在于，包括基体、反力钢板、切削体，所述基体包括素混凝土区域和钢筋混凝土区域；所述反力钢板铺设在所述的素混凝土区域内，所述的切削体位于反力钢板的外表面，所述的切削体、反力钢板以及基体通过连接件相连；在所述的反力钢板的中心区域设有一个钻掘孔洞，管棚通过位于钢板中心地带的所述钻掘孔洞钻出、掘进。2.如权利要求1所述的一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，其特征在于，所述反力钢板为根据设计要求在曲线管棚穿过管片的区域铺设的一块钢板，其四周连同所述素混凝土区域相同位置预制有螺栓孔、中心区域有一钻掘孔洞。3.如权利要求1所述的一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，其特征在于，所述切削体与基体、反力钢板接触部分通过聚氨酯材料进行粘结；在所述切削体四周分布有螺栓孔。4.如权利要求1所述的一种曲线管棚施工用盾构隧道预制复合管片，其特征在于，所述素混凝土区域为混凝土预制而成，该区域内部无钢筋。5.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树忱，赵世森，李术才，孙爱花，万泽恩，王承震，谢璨，赵国栋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37