一种压力输水盾构隧洞预应力结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种压力输水盾构隧洞预应力结构，包括壁后注浆层、盾构管片、预应力混凝土层和无粘结预应力钢绞线，壁后注浆层注浆在盾构管片和外部围岩之间，盾构管片呈管状内嵌于壁后注浆层，预应力混凝土层呈管状浇筑于盾构管片内；无粘结预应力钢绞线为若干束，呈环状布置于预应力混凝土层内，各无粘接预应力钢绞线沿预应力混凝土层的轴向间隔分布。本实用新型专利技术整体受力性能好、耐久性好，且施工方便、造价低。

【技术实现步骤摘要】
一种压力输水盾构隧洞预应力结构
本技术涉及隧洞的工程技术，具体涉及一种压力输水盾构隧洞预应力结构。
技术介绍
目前，大直径高内水压的输水盾构隧洞可以采用内衬钢管或内衬有粘结预应力混凝土结构，但均存在诸多方面的不足。大直径内衬钢管存在如下问题：1)钢管直径超过交通道路、涵洞等限高，运输极为困难；2)输水距离长，需在各盾构工作井附近新建钢管厂，导致建厂征地困难及工程造价高；3)大直径钢管防腐工艺复杂，现场洞内焊接质量难以保证，施工困难；4)大直径内衬钢管抗外压稳定问题较突出。内衬有粘结预应力混凝土结构存在如下问题：1)在钢绞线张拉及衬砌运行阶段，有粘结预应力钢绞线受力均匀性差，摩擦损失大，平均有效预压应力小；2)需预埋波纹管，穿引钢绞线施工困难，容易出现堵管现象；3)需逐束预紧钢绞线，整体张拉时，钢绞线受力不均，易出现超张拉、滑丝、断丝等问题；4)波纹管内灌浆不易完全充实填满，防腐性能较差；5)施工工序较多，包括预埋波纹管、穿引钢绞线、灌浆等工序，工期长；6)需要钢绞线、锚具等用量大，工程造价较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种压力输水盾构隧洞预应力结构，其整体受力性能好、耐久性好，且施工方便、造价低。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种压力输水盾构隧洞预应力结构，包括壁后注浆层、盾构管片、预应力混凝土层和无粘结预应力钢绞线，壁后注浆层注浆在盾构管片和外部围岩之间，盾构管片呈管状内嵌于壁后注浆层，预应力混凝土层呈管状浇筑于盾构管片内；无粘结预应力钢绞线为若干束，呈环状布置于预应力混凝土层内，各无粘接预应力钢绞线沿预应力混凝土层的轴向间隔分布。优选地，所述压力输水盾构隧洞预应力结构还包括用于对无粘结预应力钢绞线施加预紧力的锚具，锚具设于预应力混凝土层内并连接在无粘结预应力钢绞线的两端之间。优选地，所述预应力混凝土层内设有锚具槽，锚具设于锚具槽内并被混凝土浇筑固定。优选地，每一束无粘接预应力钢绞线在预应力混凝土层内环绕形成两圈。优选地，每若干束无粘接预应力钢绞线对应一个锚具槽，锚具槽沿预应力混凝土层的轴向间隔错位分布，分为第一槽体和第二槽体，第一槽体和第二槽体内均对应配置有锚具，各锚具分别连接于每若干束无粘接预应力钢绞线。优选地，第一槽体和第二槽体均位于预应力混凝土层的底部，且第一槽体和第二槽体在预应力混凝土层断面上的夹角为90°。优选地，在预应力混凝土的轴向上，相邻两第一槽体的间距为1000mm，相邻两第二槽体的间距为1000mm。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术通过盾构管片外侧壁后注浆形成壁后注浆层，以此充分利用盾构管片对外侧围岩的抗力，降低输水隧洞内外压差，以利于减少所需无粘结预应力钢绞线的数量；其中，盾构管片可仅作为施工期的临时支护结构以及运行期内衬向外传递荷载的传力垫块，大大降低盾构管片在变形、裂缝宽度、止水等耐久性控制方面的结构成本；由于采用了无粘结预应力钢绞线，其在张拉及衬砌运行阶段，能使无粘结预应力钢绞线受力较均匀，摩擦损失小，且可省去预埋波纹管，而穿引钢绞线施工较方便，也无需逐束预紧钢绞线，没有超张拉、滑丝、断丝等问题，工期短，需要钢绞线、锚具等用量较小，工程造价较低。本环形高效无粘结预应力混凝土内衬，有效避免了超过交通限高的大直径内衬钢管运输困难、钢管厂征地困难、工程造价高、防腐工艺复杂以及抗外压稳定等问题，适用于复杂水文及地质条件下，大埋深、高内水压力的大直径长距离输水盾构隧洞。附图说明图1为本技术压力输水盾构隧洞预应力结构的横剖截断面示意图；图2为本技术预应力混凝土层的展开示意图。图中：1、壁后注浆层；2、盾构管片；3、无粘结预应力钢绞线；4、预应力混凝土层；5、锚具；6、锚具槽；61、第一槽体；62、第二槽体；7、围岩。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1-2所示的一种压力输水盾构隧洞预应力结构，包括壁后注浆层1、盾构管片2、预应力混凝土层4和无粘结预应力钢绞线3，壁后注浆层1注浆在盾构管片2和外部围岩7之间，盾构管片2呈管状内嵌于壁后注浆层1，预应力混凝土层4呈管状浇筑于盾构管片2内；无粘结预应力钢绞线3为若干束，呈环状布置于预应力混凝土层4内，各无粘接预应力钢绞线沿预应力混凝土层4的轴向间隔分布。本技术通过盾构管片2外侧壁后注浆形成壁后注浆层1，以此充分利用盾构管片2对外侧围岩7的抗力，降低输水隧洞内外压差，以利于减少所需无粘结预应力钢绞线3的数量；其中，盾构管片2可仅作为施工期的临时支护结构以及运行期内衬向外传递荷载的传力垫块，大大降低盾构管片2在变形、裂缝宽度、止水等耐久性控制方面的结构成本；由于采用了无粘结预应力钢绞线3，其在张拉及衬砌运行阶段，能使无粘结预应力钢绞线3受力较均匀，摩擦损失小，且可省去预埋波纹管，而穿引钢绞线施工较方便，也无需逐束预紧钢绞线，没有超张拉、滑丝、断丝等问题，工期短，需要钢绞线、锚具5等用量较小，工程造价较低。由于采用了预应力混凝土层4，即在盾构管片2内侧浇筑预应力混凝土，没有大直径内衬钢管运输困难、钢管厂征地困难、工程造价高、防腐工艺复杂以及抗外压稳定等问题。环状布置的无粘结预应力钢绞线3也使钢绞线自身受力平衡。钢绞线裹以PE套管，以防腐油脂充填，形成无粘结预应力钢绞线3，防腐性能耐久性好。本实施例中，本压力输水盾构隧洞预应力结构还包括用于对无粘结预应力钢绞线3施加预紧力的锚具5，锚具5设于预应力混凝土层4内并连接在无粘结预应力钢绞线3的两端之间。所述预应力混凝土层4内设有锚具槽6，锚具5设于锚具槽6内并被混凝土浇筑固定。环状布置的无粘结预应力钢绞线3使锚具槽6没有局部承压问题，形成环锚支撑结构。具体是，每一束无粘接预应力钢绞线3在预应力混凝土层4内环绕形成两圈，形成双层双圈布置，减小锚具槽6开孔尺寸，二期回填混凝土少，薄弱区域小，结构整体受力性能好。在一个优选的实施例中，每若干束无粘接预应力钢绞线对应一个锚具槽6，锚具槽6沿预应力混凝土层4的轴向间隔错位分布，分为第一槽体61和第二槽体62，第一槽体61和第二槽体62内均对应配置有锚具5，各锚具5分别连接于每若干束无粘接预应力钢绞线。从而对通过各锚具5对无粘接预应力钢绞线3施加更为均匀、合适的预应力。在一个优选的实施例中，第一槽体61和第二槽体62均位于预应力混凝土层4的底部，且第一槽体61和第二槽体62在预应力混凝土层4断面上的夹角为90°，本例优选将第一槽体61、第二槽体62均与竖向夹角为45°的方式设置在预应力混凝土层4的底部，如图1所示。如图2所示，在预应力混凝土的轴向上，相邻两第一槽体61的间距为1000mm，相邻两第二槽体62的间距为1000mm。在预应力混凝土的轴向上，第一槽体61和第二槽体62错位分布。如此，本预应力结构在轴向上截断面的受力将更为均衡，预应力结构整体受力性能更好。本技术的实施方式不限于此，按照本技术的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本技术上述基本技术思想前提下，本技术还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本技术权利保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力输水盾构隧洞预应力结构，其特征在于，包括壁后注浆层、盾构管片、预应力混凝土层和无粘结预应力钢绞线，壁后注浆层注浆在盾构管片和外部围岩之间，盾构管片呈管状内嵌于壁后注浆层，预应力混凝土层呈管状浇筑于盾构管片内；无粘结预应力钢绞线为若干束，呈环状布置于预应力混凝土层内，各无粘接预应力钢绞线沿预应力混凝土层的轴向间隔分布。

【技术特征摘要】
1.一种压力输水盾构隧洞预应力结构，其特征在于，包括壁后注浆层、盾构管片、预应力混凝土层和无粘结预应力钢绞线，壁后注浆层注浆在盾构管片和外部围岩之间，盾构管片呈管状内嵌于壁后注浆层，预应力混凝土层呈管状浇筑于盾构管片内；无粘结预应力钢绞线为若干束，呈环状布置于预应力混凝土层内，各无粘接预应力钢绞线沿预应力混凝土层的轴向间隔分布。2.根据权利要求1所述的压力输水盾构隧洞预应力结构，其特征在于，所述压力输水盾构隧洞预应力结构还包括用于对无粘结预应力钢绞线施加预紧力的锚具，锚具设于预应力混凝土层内并连接在无粘结预应力钢绞线的两端之间。3.根据权利要求2所述的压力输水盾构隧洞预应力结构，其特征在于，所述预应力混凝土层内设有锚具槽，锚具设于锚具槽内并被混凝土浇筑固定。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：严振瑞，张武，姚广亮，秦晓川，
申请(专利权)人：广东省水利电力勘测设计研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44