一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，所述衬砌环为4+2+1分块型式，所述衬砌环包括4个标准分块、2个邻接分块和1个封顶分块，4个所述标准分块拼接在一起，2个所述邻接分块分别连接于4个所述标准分块的两侧，所述封顶分块连接于2个所述邻接分块之间，其中，所述标准分块的圆心角为60°，所述邻接分块的圆心角均为55°，所述封顶分块的圆心角为10°。本实用新型专利技术能够满足大断面盾构隧道对隧道衬砌环的要求，其提供的分块型式便于施工、纵向刚度高、稳定性好。

A shield tunnel lining ring adapted to the metro area fast track

The utility model discloses a shield tunnel lining ring is suitable for subway system city fast track, the lining ring is 4+2+1 block type, the lining ring comprises 4 standard block, 2 adjacent block and 1 block cap, 4 of the standard block splicing together 2, the adjacent blocks are respectively connected to both sides of the 4 standard block, the block cap is connected between the 2, the adjacent block, the standard block angle is 60 degrees, the adjacent block angle is 55 degrees. The top block central angle of 10 degrees. The utility model can meet the requirements of the large section shield tunnel for the lining ring of the tunnel, and the block type provided by the utility model is convenient for construction, high longitudinal rigidity and good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环
本技术涉及隧道工程
，具体涉及一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环。
技术介绍
随着我国大都市和城市群的高速发展，城市规模的不断扩大，城市轨道交通系统逐渐从中心城区向周边卫星或组团城市延伸，市域快速轨道交通(简称“市域快轨”)在城市轨道交通网络中的作用日益凸显，目前已经成为我国大城市调整产业结构、引导周边卫星城发展、规划居民迁移、实现经济可持续发展的重要手段。市域快轨指的是大城市市域范围内的客运轨道交通线路，主要服务于城市与郊区、中心城市与周边卫星城市、组团城市或者重点城镇之间等，通过市域快速轨道交通实现市域范围内各组团间快捷的交通联系，可以有效缩短市域各片区的时空距离，更好地实现城市结构与功能的整合。而另一方面，由于地铁在节省土地、减少干扰、节约能源以及减少污染等方面所具有的突出优势，目前我国市域快速轨道交通建设基本都采用地铁制式。相比于普通城市地铁，市域快轨主要具有以下特点：①服务范围广，不仅仅局限于核心城市行政辖区，还可涵盖城市周边与之经济、人口交流等较为紧密的区域，其服务半径一般为50～100km；②通勤时间较长，一般在1小时以上；③单线线路长，站点密度低，平均站间距大，可以达到2～5km，而普通市内地铁的站间距仅为1km左右。为了提高城市都市圈的活力，宜缩短通勤时间，因此，对地铁列车运行速度具有更高的要求。目前，很多大城市已建或在建的地铁制式市域快轨，其地铁列车的运行速度较目前普通市内地铁的运行速度大幅度提高，以已建的东莞地铁2号线为例，其地铁运行速度最高时速达到了100～120km/h。当前，国内地铁普遍的运行速度为60～80km/h，盾构隧道内径一般为5.4m或5.5m。而随着地铁速度的进一步提高，在常规断面尺寸的地铁隧道中，隧道空气动力学效应会相当显著，形成较大的空气压力波和微压波，压力波和微压波进入车厢后，将造成乘车环境的恶化，引起司乘人员产生耳部不适、耳膜疼痛、头晕目弦等身体不良反应，如广州地铁3号线，其盾构隧道的内径为5.4m，外径为6.0m，列车最高运行速度可达120km/h，自运营以来，常有乘客反映出现列车内压力变化引起耳鸣、头晕等身体不适的情况，严重影响了乘车舒适度，甚至对人体健康也造成了一定程度的危害。同时，地铁列车速度的提高还将导致同等断面隧道内空气阻力的增大，影响列车牵引效能的有效发挥，并可能引起严重的噪声污染。因此，针对采用地铁制式的市域快速轨道交通线路的盾构隧道建设需求，相应地增大地铁隧道的断面尺寸，减小高速列车在隧道内的阻塞比，营造舒适的乘车环境非常必要。这就为盾构隧道结构断面构造和几何设计提出了新的要求，为此，需要专利技术一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环分块型式。众所周知，增大地铁盾构隧道的断面尺寸，必然将改变传统的盾构隧道衬砌环的分块结构型式。而盾构隧道衬砌环分块需要综合考虑每块管片的重量体积、拼装便利性、纵向连接刚度、管片衬砌环的力学特征等因素，这些因素对工程的施工难度和工程造价具有较大的影响。目前，国内地铁盾构隧道的内径一般为5.4m或5.5m，对应外径分别为6.0m、6.2m，管片厚度分别为30.0cm、35.0cm。其管片衬砌环主要采用3+2+1的分块模式，纵向螺栓布置10颗或者12颗。若进一步扩大盾构隧道的断面尺寸以适应100～120km/h的快速地铁列车营运速度，则其内径至少需增至6.0m，外径增至6.7m，若仍采用上述的衬砌环分块结构型式，将面临以下问题：①单块管片的体积和重量将大大增加，不利于管片的搬运、吊装以及拼接等施工操作；②常规管片的10或12颗纵向连接螺栓数量无法保证加大断面盾构隧道的纵向刚度，
技术实现思路
为了解决现有存在的问题，本技术的目的在于提供一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，其能够满足快速地铁对隧道衬砌环的要求，其提供的分块型式便于施工、纵向刚度高、稳定性好。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，该衬砌环为4+2+1分块型式，衬砌环包括4个标准分块、2个邻接分块和1个封顶分块，4个标准分块拼接在一起，2个邻接分块分别连接于4个标准分块的两侧，封顶分块连接于2个邻接分块之间，其中，标准分块的圆心角为60°，邻接分块的圆心角均为55°，封顶分块的圆心角为10°。本技术在综合考虑施工便利性的条件下，改变隧道衬砌环的分块方案，设计出4+2+1的分块型式，既能够有效增大衬砌环的断面尺寸，以满足快速地铁对地铁盾构隧道断面的大尺寸要求，又能够确保每个分块重量体积适宜，进而保证拼装的便利性。而且，本技术在满足列车快速运行的同时还能够营造舒适的乘车环境。进一步地，在本技术的较佳实施例中，上述衬砌环还包括沿其圆周方向均匀布置的18个纵向螺栓，并且每个标准分块和每个邻接分块上均设有3个纵向螺栓，封顶分块上不设置纵向螺栓。本技术适当增加纵向螺栓的数量，提高了衬砌环的纵向连接刚度。并且由于纵向螺栓数量设置合理，使得相邻的两个纵向螺栓形成的圆心角角度适中，能够通过衬砌环之间角度的旋转来实现多点位错缝拼装，从而提高整个隧道的稳定性。进一步地，在本技术的较佳实施例中，上述衬砌环还包括沿其圆周方向布置的14个环向螺栓，每个分块的环向两侧各布置一对环向螺栓，每对环向螺栓以分块的中心轴线为对称线对称。本技术将连接每个分块的环向螺栓对称地设置在每个分块的两侧，有利于安装连接，并且保证每个分块受力平衡，提高衬砌环在圆周方向的稳固性。进一步地，在本技术的较佳实施例中，上述环向螺栓和纵向螺栓均为M30弯螺栓。进一步地，在本技术的较佳实施例中，上述的衬砌环的外径为6.7m，内径为6.0m，管片厚度为35.0cm，幅宽为1.2m。进一步地，在本技术的较佳实施例中，上述标准分块、邻接分块和封顶分块均包括吊装孔，吊装孔分别设置于标准分块、邻接分块和封顶的几何中心处。本技术具有以下有益效果：①适当地增加了盾构隧道衬砌环的分块数，在保证加大断面地铁盾构隧道适应快速列车行驶的同时，不会明显增加管片的体积和重量，有利于管片的搬运、吊装以及拼接等施工操作，能有效降低施工难度；②适当增加了盾构隧道衬砌环环间纵向螺栓数量，确保盾构隧道断面尺寸增大后结构的纵向刚度；③合理地设置了相邻纵向螺栓的中心角，能够通过衬砌环环间多角度旋转实现多点位错缝拼接，有效减小结构变形，提高盾构隧道的纵向稳定性；④所采用的封顶块的圆心角较小，便于衬砌环的拼装，大大降低了施工难度。附图说明图1为本技术的适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环的分块示意图；图2为图1沿a-a剖面线的结构示意图；图3为图1沿b-b剖面线的结构示意图；图4为本技术的适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环的拼装示意图。图中：100-衬砌环；110-标准分块；120-邻接分块；130-封顶分块；140-纵向螺栓；150-环向螺栓；160-吊装孔。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。需要说明的是，本技术所指的“分块”，是对封顶分块、邻接分块和标准分块的统称，其可以被理解为封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，其特征在于，所述衬砌环为4+2+1分块型式，所述衬砌环包括4个标准分块、2个邻接分块和1个封顶分块，4个所述标准分块拼接在一起，2个所述邻接分块分别连接于4个所述标准分块的两侧，所述封顶分块连接于2个所述邻接分块之间，其中，所述标准分块的圆心角为60°，所述邻接分块的圆心角均为55°，所述封顶分块的圆心角为10°。

【技术特征摘要】
1.一种适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，其特征在于，所述衬砌环为4+2+1分块型式，所述衬砌环包括4个标准分块、2个邻接分块和1个封顶分块，4个所述标准分块拼接在一起，2个所述邻接分块分别连接于4个所述标准分块的两侧，所述封顶分块连接于2个所述邻接分块之间，其中，所述标准分块的圆心角为60°，所述邻接分块的圆心角均为55°，所述封顶分块的圆心角为10°。2.根据权利要求1所述的适应于地铁制式市域快轨的盾构隧道衬砌环，其特征在于，所述衬砌环还包括沿其圆周方向均匀布置的18个纵向螺栓，并且每个所述标准分块和每个所述邻接分块上均设有3个所述纵向螺栓，所述封顶分块上不设置所述纵向螺栓。3.根据权利要求2所述的适应于地铁制式市域快轨的盾...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏启祥，张川，李彬嘉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51