膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片及构建方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片及构建方法，其六边形管片的构成是：所述的六边形管片两个端部均开有三个贯通孔，贯通孔的上端位于端部的上端面，贯通孔的下端位于端部的下端面；贯通孔内填充有橡胶棒，且橡胶棒的上端面、下端面与分别与六边形管片端部的上端面、下端面齐平；与六边形管片端部匹配的橡胶板粘结于六边形管片端部上，橡胶板设有防水槽和与防水槽适配的防水条；且六边形管片一端部粘结的橡胶板上的防水槽位于橡胶板的内侧，六边形管片另一端部粘结的橡胶板上的防水槽位于橡胶板的外侧。该种六边形管片能降低衬砌的等效刚度，减小衬砌上的膨胀力，以保证修建在膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的的安全、可靠。

【技术实现步骤摘要】
膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片及构建方法
：本专利技术涉及一种隧洞掘进机隧道的六边形管片及构建方法。
技术介绍
：膨胀土地层(膨胀岩土)的粘粒成分主要由强亲水性矿物蒙脱石和伊利石组成，这类矿物具有较强的与水结合的能力，吸水膨胀、失水收缩，并具往复胀缩的特性。膨胀土地层在吸水膨胀受到外部约束时，会在土体内产生膨胀力。因此，隧道修建在膨胀土地层中，土体一旦发生吸水膨胀，隧道的衬砌会承受较大的膨胀压力，从而导致衬砌变形和破坏。全断面掘进机又称隧洞掘进机(TunnelBoringMachine，简称TBM)是一种靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚动刀破碎岩石，而使隧洞全断面一次成形的隧洞工程施工机械。隧洞掘进机施工的最大优点就是成洞速度快，其中以采用六边形管片构筑隧道衬砌的速度最快。六边形管片实为钢筋混凝土预制构件，从顶面看(俯视)呈扇环形；从正面看(正视)呈六边形，即两端呈凸起的“＞”形，上下侧为“一”字形；故称六边形管片。六边形管片的宽度(六边形的两条长边间的距离)一般为隧洞掘进机的两个冲程。管片的安装作业在隧洞掘进机后护盾内，并与隧洞开挖同步进行，管片交错咬合拼装成圆环，形成隧道的衬砌结构。由于管片为咬合拼装，管片间的间隙很小，如果在膨胀土地层仍然采用这样的衬砌结构，膨胀岩的土体吸水膨胀会对衬砌产生较大的膨胀挤压力，引起衬砌产生较大的内力，从而对衬砌的力学性能要求大大提高。虽可通过增加钢筋量来提高衬砌的抗压性能，但却增大了管片的制备和拼装成本。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片，该种六边形管片能降低衬砌的等效刚度，有效减小作用在衬砌上的膨胀力，以保证修建在膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的隧道结构的安全、可靠；并具有良好的防水性能。本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是，一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片，其特征在于：所述的六边形管片两个端部均开有三个上下贯通的贯通孔，贯通孔的上端位于端部的上端面，贯通孔的下端位于端部的下端面；贯通孔内填充有橡胶棒，且橡胶棒的上端面、下端面分别与六边形管片端部的上端面、下端面齐平；与六边形管片端部匹配的橡胶板粘结于六边形管片端部上，橡胶板设有防水槽和与防水槽适配的防水条；且六边形管片一端部粘结的橡胶板上的防水槽与另一端部粘结的橡胶板上的防水条位于六边形管片的同侧。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一、本专利技术的六边形管片端部间的交错咬合拼装不再是混凝土之间的直接刚性拼接，而变为端部橡胶板之间的柔性连接。当膨胀土地层产生吸水膨胀，产生较大的膨胀力时，膨胀力能被柔性的橡胶板吸收，有效减小作用在衬砌上的膨胀力，避免对衬砌结构的破坏。当膨胀力作用很大时，管片端部的贯穿孔会因应力集中，发生局部开裂，形成可以进行维修加固的端头破坏，加固修复后的隧道仍能正常使用。从而避免了管片整体结构受到破坏，不能进行维修加固，隧道只能报废弃用的问题。总之，本专利技术降低了衬砌的等效刚度，有效减小了作用在衬砌上的膨胀力和对衬砌结构的破坏，保证了隧道结构的安全、可靠，提高了隧道的使用寿命。二、六边形管片端部橡胶板防水槽与相邻六边形管片防水垫进行嵌合，可以有效阻隔水的进入，使得本专利技术的隧道结构具有良好的防水性能。三、本专利技术的六边形管片的主体结构、尺寸没有改变，制作时不用改变现有管片模板，其制备成本增加小，便于推广实施。本专利技术的另一目的是提供一种上述用于膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片的构建方法，该方法的操作简单方便，构建成本低。本专利技术实现其另一目的所采用的技术方案是，一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片的构建方法，其步骤如下：a、在六边形管片的模具的两端部分别竖向固定3根圆弧形钢管，再浇筑混凝土，混凝土成型后取出圆弧形钢管，得到两端部均开有三个上下贯通的贯通孔的六边形管片；b、采用氯丁橡胶原料制成截面直径与圆弧形钢管的内径相同的圆柱状的橡胶棒，将橡胶棒插入贯通孔，并切削橡胶棒使其端部与六边形管片的端面齐平；c、用氯丁橡胶原料制成与六边形管片端部匹配的橡胶板，且橡胶板带有防水槽和与防水槽适配的防水条；d、采用氯丁橡胶的胶粘剂将橡胶板粘结于六边形管片端部上，且六边形管片一端部粘结的橡胶板上的防水槽与另一端部粘结的橡胶板上的防水条位于六边形管片橡胶板的同侧。该方法操作简单方便，成本低能快速构建出用于膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例去掉橡胶板后的立体结构示意图。具体实施方式：图1-2示出，一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片，其特征在于：所述的六边形管片1两个端部均开有三个上下贯通的贯通孔2，贯通孔2的上端位于端部的上端面1a，贯通孔2的下端位于端部的下端面1b；贯通孔2内填充有橡胶棒3，且橡胶棒3的上端面、下端面分别与六边形管片1端部的上端面1a、下端面1b齐平；与六边形管片1端部匹配的橡胶板4粘结于六边形管片1端部上，橡胶板4设有防水槽5和与防水槽5适配的防水条6；且六边形管片1一端部粘结的橡胶板4上的防水槽5与另一端部粘结的橡胶板4上的防水条6位于六边形管片1的同侧。即：当且六边形管片1一端部粘结的橡胶板4上的防水槽5位于六边形管片1的扇环形的外侧时；则该六边形管片1另一端部粘结的橡胶板4上的防水条5须位于六边形管片1的扇环形的外侧；或者，六边形管片1一端部粘结的橡胶板4上的防水槽5位于六边形管片1的扇环形的内侧时；则该六边形管片1另一端部粘结的橡胶板4上的防水条5须位于六边形管片1的扇环形的内侧。本例的膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片的构建方法，其步骤如下：a、在六边形管片的模具的两端部分别竖向固定3根圆弧形钢管，再浇筑混凝土，混凝土成型后取出圆弧形钢管，得到两端部均开有三个上下贯通的贯通孔2的六边形管片1；b、采用氯丁橡胶原料制成截面直径与圆弧形钢管的内径相同的圆柱状的橡胶棒3，将橡胶棒3插入贯通孔2，并切削橡胶棒3使其端部与六边形管片1的端面齐平；c、用氯丁橡胶原料制成与六边形管片1端部匹配的橡胶板4，且橡胶板4带有防水槽5和与防水槽5适配的防水条6；d、采用氯丁橡胶的胶粘剂将橡胶板4粘结于六边形管片1端部上，且六边形管片1一端部粘结的橡胶板4上的防水槽5与另一端部粘结的橡胶板4上的防水条6位于六边形管片1橡胶板4的同侧。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片，其特征在于：所述的六边形管片(1)两个端部均开有三个上下贯通的贯通孔(2)，贯通孔(2)的上端位于端部的上端面(1a)，贯通孔(2)的下端位于端部的下端面(1b)；贯通孔(2)内填充有橡胶棒(3)，且橡胶棒(3)的上端面、下端面分别与六边形管片(1)端部的上端面(1a)、下端面(1b)齐平；与六边形管片(1)端部匹配的橡胶板(4)粘结于六边形管片(1)端部上，橡胶板(4)设有防水槽(5)和与防水槽(5)适配的防水条(6)；且六边形管片(1)一端部粘结的橡胶板(4)上的防水槽(5)与另一端部粘结的橡胶板(4)上的防水条(6)位于六边形管片(1)的同侧。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片，其特征在于：所述的六边形管片(1)两个端部均开有三个上下贯通的贯通孔(2)，贯通孔(2)的上端位于端部的上端面(1a)，贯通孔(2)的下端位于端部的下端面(1b)；贯通孔(2)内填充有橡胶棒(3)，且橡胶棒(3)的上端面、下端面分别与六边形管片(1)端部的上端面(1a)、下端面(1b)齐平；与六边形管片(1)端部匹配的橡胶板(4)粘结于六边形管片(1)端部上，橡胶板(4)设有防水槽(5)和与防水槽(5)适配的防水条(6)；且六边形管片(1)一端部粘结的橡胶板(4)上的防水槽(5)与另一端部粘结的橡胶板(4)上的防水条(6)位于六边形管片(1)的同侧。2.一种膨胀土地层的隧洞掘进机隧道的六边形管片的构建方法，其步骤如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，张康健，李欣，唐旭，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51