一种适应于快速地铁线路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快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，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，所述标准分块和所述邻接分块的圆心角均为54°，所述封顶分块的圆心角为36°。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环
本技术涉及隧道工程
，具体涉及一种适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环。
技术介绍
目前，城市地铁已成为我国城市公共交通的重要方式，并逐渐成为城市现代化的重要标志之一。当前，国内地铁普遍的最高运行速度为80km/h，盾构隧道内径一般不超过5.5m。随着城市地铁从核心城区向周边组团或者卫星城市延伸，站间距增长，因此，进一步提高地铁运营速度对于改善城市交通运输效率具有重要意义。特别是各大城市的机场线，由于机场远离市区，对地铁列车运行速度具有更高的要求，很多城市在建或拟建的地铁机场线都是快速线路，设计的地铁运行速度较目前的运行速度大幅度提高，以正在修建的成都地铁18号线为例，其设计的地铁运行速度达到了140km/h。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，其最高运行速度可达120km/h，自运营以来，常有乘客反映出现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，针对城市快速地铁线路区间盾构隧道的建设需求，相应地增大地铁隧道的断面尺寸，减小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快速地铁线路的盾构隧道衬砌环分块结构型式。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，以广州、成都、深圳地铁为例，隧道每环管片分成三块标准块(B)、两块邻接块(L)和一块封顶块(F)，其中管片封顶块圆心角为15°，邻接块圆心角为64.5°，标准块圆心角为72°，纵向连接螺栓共计10颗，按36°等角布置。若进一步扩大盾构隧道的断面尺寸以适应140km/h的快速地铁列车营运速度，则其内径需增至7.5m，外径增至8.3m，厚度增至40.0cm，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快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，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：一种适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，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，标准分块和邻接分块的圆心角均为54°，封顶分块的圆心角为36°。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20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，封顶分块上设有2个纵向螺栓。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8.3m，内径为7.5m，管片厚度为40.0cm，幅宽为2.0m。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。附图说明图1为本技术的适应于快速地铁线路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为本技术的适应于快速地铁线路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，其可以被理解为封顶分块、邻接分块和标准分块的替代，在没有特别强调时，分块包含封顶分块、邻接分块和标准分块，其限定的特征均适用于封顶分块、邻接分块和标准分块。同时，本技术的分块也可以称之为管片。本技术所指的“分块的环向两侧”，是指在分块的沿衬砌环圆周方向上的两侧，而不是分块的与衬砌环断面平行的两侧。实施例请参照图1所示出的适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环100，该衬砌环100为4+2+1分块型式，衬砌环100包括4个标准分块110、2个邻接分块120和1个封顶分块130。封顶分块130、邻接分块120和标准分块110由盾构机拼接成封闭的并且端面平滑的衬砌环100。4个标准分块110拼接在一起，2个邻接分块120分别连接于4个标准分块110的两侧，封顶分块130连接于2个邻接分块120之间。4个标准分块110依次连接，2个邻接块分别与标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，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，所述标准分块和所述邻接分块的圆心角均为54°，所述封顶分块的圆心角为36°。

【技术特征摘要】
1.一种适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，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，所述标准分块和所述邻接分块的圆心角均为54°，所述封顶分块的圆心角为36°。2.根据权利要求1所述的适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌环，其特征在于，所述衬砌环还包括沿其圆周方向均匀布置的20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，所述封顶分块上设有2个所述纵向螺栓。3.根据权利要求2所述的适应于快速地铁线路的盾构隧道衬砌...

【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