用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，由若干个环形钢纤维衬砌管片纵向堆砌构成，每环钢纤维衬砌管片由标准管片、邻接管片和封顶管片组成，相邻管片之间固定连接，相邻两环之间固定连接，盾构隧道近距离下穿桩基变为可能，随着地铁建设越来越受到周边环境的制约时，为地铁建设提供了一种新思路。通过钢纤维的掺入，改善了混凝土的抗拉性能。单轴抗拉可提高40%~50%，抗弯强度提高50%以上。

Steel fiber reinforced concrete segment structure for close distance pile foundation

The utility model relates to a steel fiber concrete pipe piece for close to bottom pile foundation, which is composed of several circular steel fiber lining tubes. Each ring of steel fiber lining is composed of standard pieces, adjacent segments and top segments, fixed connection between adjacent segments and fixed connection between two adjacent rings. It is possible to wear pile foundations under the near distance of the shield tunnel. As the subway construction is more and more restricted by the surrounding environment, a new train of thought for subway construction is provided. The tensile properties of concrete are improved by adding steel fibers. Uniaxial tension can increase 40%~50% and flexural strength increase by more than 50%.

【技术实现步骤摘要】
用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构
本技术涉及地下工程领域，具体涉及一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构。
技术介绍
随着城市轨道交通工程建设的快速发展，新建地铁工程对周边环境的影响也越来越复杂多样化，隧道近距离穿越既有桩基的现象时有发生。当隧道因各种原因不能避开桩基础，同时桩基托换也无法实施时，此种情形的下穿桩基变得非常困难。下穿桩基时，为了保护上方桩基及建筑物的安全，一般均采用对地面沉降及建筑物变形控制良好的盾构法施工，大多数情况下采用预制钢筋混凝土管片结构。国内的地铁单洞单线隧道管片厚度主要为300mm和350mm两种，对于拱顶上方无桩基础的隧道穿越地段，采用该两种管片厚度均能满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，满足管片100年的使用年限要求。当隧道上方的桩基距离隧道较近且桩基受力较大时，采用常规的钢筋混凝土管片则无法满足受力和变形要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构。为解决以上问题，本技术的具体技术方案如下：一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，由若干个环形钢纤维衬砌管片纵向堆砌构成，每环钢纤维衬砌管片由标准管片、邻接管片和封顶管片组成，相邻管片之间固定连接，相邻两环之间固定连接。标准管片、邻接管片和封顶管片掺入的钢纤维采用如下技术参数：钢纤维选用高强钢丝切断型，纤维的形状采用平直形，钢纤维抗拉强度等级为1000级；纤维长度35mm，当量直径0.6mm。钢纤维体积率为0.5%。优选的，所述的标准管片的圆弧角度为67.5°，邻接管片的圆弧角度为67.5°，封顶管片的圆弧角度为22.5°。优选的，所述的相邻管片之间通过环向螺栓固定连接，相邻两环之间通过纵向螺栓固定连接，相邻两块管片间环向连接设环向螺栓两个，每块标准管片上端面设有三个纵向螺栓，每块邻接管片上端面设有三个纵向螺栓，封顶管片上端面设有一个纵向螺栓。优选的，所述的环形钢纤维衬砌管片的上方设有一根或一根以上的桩基。优选的，所述的纤维混凝土管片结构的每环的纵向尺寸为1200mm或者1500mm。优选的，所述的标准管片、邻接管片和封顶管片的混凝土强度等级均不低于CF60。优选的，所述的环向螺栓和纵向螺栓均采用弯螺栓，性能等级为8.8级。本技术带来的有益效果为：与现有技术相比使盾构隧道近距离下穿桩基变为可能，随着地铁建设越来越受到周边环境的制约时，为地铁建设提供了一种新思路。通过钢纤维的掺入，改善了混凝土的抗拉性能。单轴抗拉可提高40%~50%，抗弯强度提高50%以上。附图说明图1为用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构的断面布置图。图2为管片注浆孔布置示意图。图3为桩基示意图。其中，1-标准管片，2-邻接管片，3-封顶管片，4-环向螺栓，5-纵向螺栓，6-桩基，7-吊装孔，8-注浆管。具体实施方式如图1至图3所示，一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，由若干个环形钢纤维衬砌管片纵向堆砌构成，每环钢纤维衬砌管片由标准管片1、邻接管片2和封顶管片3组成，相邻管片之间固定连接，相邻两环之间固定连接。标准管片1、邻接管片2和封顶管片3掺入的钢纤维采用如下技术参数：钢纤维选用高强钢丝切断型，纤维的形状采用平直形，钢纤维抗拉强度等级为1000级；纤维长度35mm，当量直径0.6mm。钢纤维体积率为0.5%。优选的，所述的标准管片1的圆弧角度为67.5°，邻接管片2的圆弧角度为67.5°，封顶管片3的圆弧角度为22.5°。优选的，所述的相邻管片之间通过环向螺栓4固定连接，相邻两环之间通过纵向螺栓5固定连接，相邻两块管片间环向连接设环向螺栓4两个，每块标准管片1上端面设有三个纵向螺栓，每块邻接管片2上端面设有三个纵向螺栓，封顶管片3上端面设有一个纵向螺栓。优选的，所述的环形钢纤维衬砌管片的上方设有一根或一根以上的桩基6。桩基6到管片拱顶的竖向净距不小于3m。优选的，所述的纤维混凝土管片结构的每环的宽度为1200mm或者1500mm。优选的，所述的标准管片1、邻接管片2和封顶管片3的混凝土强度等级均不低于CF60。优选的，所述的环向螺栓4和纵向螺栓5均采用弯螺栓，性能等级为8.8级。环与环之间设十六个纵向连接螺栓5，沿圆周均匀布置。其中，每块标准管片1包含三个纵向螺栓，每块邻接管片2包含三个纵向螺栓，封顶管片3包含一个纵向螺栓。相邻管片环采用错缝拼装，图1仅示意出了封顶块位于左侧的情况，位于右侧的情况沿竖直对称轴镜像即可。桩基6可以为一根或多根。桩基6到管片拱顶的竖向净距不小于3m。盾构推进过程中及时通过拱部吊装孔7进行注浆，注浆管8长4-6m，浆液扩散半径0.5m。注浆应在距离刀盘前端10m左右进行。注浆压力为0.5-1.5MPa，施工时应通过现场试验调整注浆压力确保注浆扩散半径。管片的内力采用修正惯用法计算，配筋采用概率极限状态法设计。计算桩基传递给管片结构的附加荷载时，采用桩端荷载扩散的方法进行计算。按照影响范围为1倍盾构直径考虑，盾构影响范围内桩基侧摩阻力失效，失效的桩侧摩阻力和桩端阻力一同向下扩散传递给盾构管片结构，压力扩散角度为12°，通过扩散传递计算得到桩基附加荷载。荷载确定完成后，通过有限元计算得到管片及螺栓内力。根据概率极限状态法设计确定钢筋和钢纤维的各自参数，完成一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构。以上所述的仅是本技术的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，其特征在于：由若干个环形钢纤维衬砌管片纵向堆砌构成，每环钢纤维衬砌管片由标准管片（1）、邻接管片（2）和封顶管片（3）组成，相邻管片之间固定连接，相邻两环之间固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，其特征在于：由若干个环形钢纤维衬砌管片纵向堆砌构成，每环钢纤维衬砌管片由标准管片（1）、邻接管片（2）和封顶管片（3）组成，相邻管片之间固定连接，相邻两环之间固定连接。2.如权利要求1所述的用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，其特征在于：所述的标准管片（1）的圆弧角度为67.5°，邻接管片（2）的圆弧角度为67.5°，封顶管片（3）的圆弧角度为22.5°。3.如权利要求1所述的用于近距离下穿桩基础的钢纤维混凝土管片结构，其特征在于：所述的相邻管片之间通过环向螺栓（4）固定连接，相邻两环之间通过纵向螺栓（5）固定连接，相邻两块管片间环向连接设环向螺栓（4）2个，每块标准管片（1）上端面设有3个纵向螺栓，每块邻接管片（2）上端面设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴瑞国，许微微，赵迪，杨敏，曾滔，韩延彬，宋敏州，毕可为，曹俏，
申请(专利权)人：沈阳铁道勘察设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21