适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构及其施工方法，包括管片本体，管片本体的断面呈类矩形状，管片本体包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段，特点是拱底圆弧段与所述的拱顶圆弧段之间可拆卸地支撑设置有中间立柱。优点是结构简单，中间立柱可拆卸设置在管片本体的拱顶圆弧段和拱底圆弧段之间，在施工过程中，通过中间立柱用于承载部分施工过程中的注浆载荷，从而减小管片本体的受力，待施工结束，管片本体的结构得以稳定后，可将该中间立柱拆除，使得该管片结构能够满足渡线段（转辙段）列车换轨的要求，从而使得该结构的管片具有较好的通用性。

Steel tube sheet structure suitable for rectangular shield tunnel and its construction method

【技术实现步骤摘要】
适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构及其施工方法
本专利技术涉及隧道盾构
，尤其是涉及一种适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构及其施工方法。
技术介绍
随着我国地下盾构技术的不断发展，地下空间设计与施工趋于多元化与经济化，大跨度的盾构隧道已成为地下空间发展的一种设计趋势，特别是类矩形大跨度地铁盾构区间在工程应用中具有良好的环境与经济效益。目前已建成的类矩形盾构隧道用管片结构通常包括拱底圆弧段、拱顶圆弧段以及两个拱腰圆弧段，拱底圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，拱顶圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，拱底圆弧段与拱顶圆弧段之间还支撑设置有中间立柱。中间立柱为永久部件，通常采用钢筋混凝土结构，以使整体的管片结构的受力更加合理且稳固，但是中间立柱段的存在使此种管片结构无法满足渡线段（转辙段）列车换轨的要求，从而使得该结构的管片在具体应用时受到限制，通用性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、通用性较好的适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构及其施工方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，包括管片本体，所述的管片本体的断面呈类矩形状，所述的管片本体包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段，两个所述的拱腰圆弧段的半径相等且均小于所述的拱底圆弧段的半径以及所述的拱顶圆弧段的半径，所述的拱底圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱顶圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱底圆弧段与所述的拱顶圆弧段之间可拆卸地支撑设置有中间立柱。所述的拱底圆弧段和所述的拱顶圆弧段的内端面的中间位置上均设置有一凸起的钢制的体外楔形体，两个所述的体外楔形体上下正对设置，所述的中间立柱可拆卸地设置在两个所述的体外楔形体之间。钢制的体外楔形块用于给中间立柱的安装提供一个稳定的安装定位，同时上下正对设置的两个体外楔形体给中间立柱一个较为准确的安装定位，确保了中间立柱的稳定且有效安装，同时该设计可减少应力集中，有利于整体结构受力。所述的中间立柱为I型的钢制结构。钢制的中间立柱便于可拆卸安装，I型结构的中间立柱的上下端分别用于与两个体外楔形体安装，中间部分用于支撑，在确保满足整体支撑强度的基础上，I型结构的中间立柱可有效降低生产成本。中间立柱与所述的体外楔形体之间通过螺栓实现可拆卸连接。通过螺栓实现中间立柱与体外楔形体之间的可拆卸连接，安装拆卸方便，成本低。其中体外楔形体内预埋有螺母，中间立柱的两端穿接有与该螺母相配合的螺栓，通过螺栓和螺母的配合实现两者的可拆卸连接。所述的管片本体由多个管片分块拼接而成；每个所述的管片分块包括两个前后并列间隔设置的环缝端板，两个所述的环缝端板的上端通过一外弧面板相连接，两个所述的环缝端板的下端通过一内弧面板相连接，两个所述的环缝端板的两个端头分别通过一纵缝端板相连接，所述的环缝端板、外弧面板、内弧面板和纵缝端板均为钢板，所述的环缝端板、外弧面板、内弧面板和纵缝端板相互焊接形成所述的管片分块。上述结构的管片本体与传统的钢筋混凝土材质管片相比可有效避免拼装过程中可能发生的破碎、局部崩裂等状况，且不需要额外养护时间，提高了管片生产效率；对于以受弯剪为主的类矩形盾构隧道而言，由钢板组成的钢管片结构显著提高了大断面类矩形盾构隧道的承载力，使得该类矩形盾构隧道的结构形式得以实现并应用于渡线段。每个管片分块之间通过斜螺栓或直螺栓实现固定连接。安装拆卸方便且成本低。每个所述的管片分块内的两个所述的环缝端板之间设置有一与所述的环缝端板相平行的环向中腹板，所述的环向中腹板设置在两个所述的环缝端板的中间位置。环向中腹板用于提高管片的抗剪能力以及整体的刚度。每个所述的管片分块内的两个所述的纵缝端板之间间隔设置有多个纵向腹板。纵向腹板用于提高管片的整体刚度。每个所述的管片分块的两个端头位置的内部设置有横向加劲板和竖向加劲板。通过横向加劲板和竖向加劲板用于提高每个管片分块的两个用于连接的端头位置处的刚度。对应安装有所述的体外楔形体的所述的管片分块内设置有纵向加劲板组件，所述的纵向加劲板组件与所述的体外楔形体正对设置，所述的纵向加劲板组件由多个纵向加劲板间隔设置构成；所述的体外楔形体内竖向并列间隔设置有多个加劲板。在体外楔形体设置的位置上的管片分块内部设置纵向加劲板组件，用于增强该处的刚度；同时体外楔形体内设置的多个加劲板，用于增强体外楔形体的整体强度。所述的环向中腹板、纵向腹板、横向加劲板、竖向加劲板和纵向加劲板均为钢板，焊接固定在对应的所述的管片分块内。一种适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构的施工方法，包括隧道管片的拼装、中间立柱的安装和中间立柱的拆除三个步骤。具体步骤如下：将各个管片分块通过螺栓连接起来形成类矩形状，然后将中间立柱的两端分别固定安装在两个体外楔形体上，待施工完成管片整体结构稳定时，将中间立柱拆除。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：结构简单，中间立柱可拆卸设置在管片本体的拱顶圆弧段和拱底圆弧段之间，在施工过程中，通过中间立柱用于承载部分施工过程中的注浆载荷，从而减小管片本体的受力，待施工结束，管片本体的结构得以稳定后，可将该中间立柱拆除，使得该管片结构能够满足渡线段（转辙段）列车换轨的要求，从而使得该结构的管片具有较好的通用性。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中的其中一个管片分块的在纵缝方向上的剖视结构示意图；图3（a）和图3（b）分别为图2中所示的管片分块的两个连接连接端头的剖视结构示意图；图4为本专利技术中安装有体外楔形体的管片分块的剖视结构示意图；图5为本专利技术中的其中一个管片分块的在环缝方向上的剖视结构示意图；图6为本专利技术中中间立柱的结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图6所示，适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，包括管片本体1，管片本体1的断面呈类矩形状，管片本体1包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段11、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段12、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段13，两个拱腰圆弧段13的半径相等且均小于拱底圆弧段11的半径以及拱顶圆弧段12的半径，拱底圆弧段11的第一端和第二端分别与两个拱腰圆弧段13光滑相切连接，拱顶圆弧段12的第一端和第二端分别与两个拱腰圆弧段13光滑相切连接，拱底圆弧段11与拱顶圆弧段12之间可拆卸地支撑设置有中间立柱2。在此具体实施例中，拱底圆弧段11和拱顶圆弧段12的内端面的中间位置上均设置有一凸起的钢制的体外楔形体3，两个体外楔形体3上下正对设置，中间立柱2可拆卸地设置在两个体外楔形体3之间。在此具体实施例中，中间立柱2为I型的钢制结构。在此具体实施例中，中间立柱2与体外楔形体3之间通过螺栓实现可拆卸连接。在此具体实施例中，管片本体1由多个管片分块101拼接而成；每个管片分块101包括两个前后并列间隔设置的环缝端板1011，两个环缝端板1011的上端通过一外弧面板1012相连接，两个环缝端板1011的下端通过一内弧面板1013相连接，两个环缝端板1011的两个端头分别通过一纵缝端板1014相连接，环缝端板1011、外弧面板10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，包括管片本体，所述的管片本体的断面呈类矩形状，所述的管片本体包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段，两个所述的拱腰圆弧段的半径相等且均小于所述的拱底圆弧段的半径以及所述的拱顶圆弧段的半径，所述的拱底圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱顶圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，其特征在于所述的拱底圆弧段与所述的拱顶圆弧段之间可拆卸地支撑设置有中间立柱。

【技术特征摘要】
1.适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，包括管片本体，所述的管片本体的断面呈类矩形状，所述的管片本体包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段，两个所述的拱腰圆弧段的半径相等且均小于所述的拱底圆弧段的半径以及所述的拱顶圆弧段的半径，所述的拱底圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱顶圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，其特征在于所述的拱底圆弧段与所述的拱顶圆弧段之间可拆卸地支撑设置有中间立柱。2.如权利要求1所述的适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，其特征在于所述的拱底圆弧段和所述的拱顶圆弧段的内端面的中间位置上均设置有一凸起的钢制的体外楔形体，两个所述的体外楔形体上下正对设置，所述的中间立柱可拆卸地设置在两个所述的体外楔形体之间。3.如权利要求2所述的适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，其特征在于所述的中间立柱为I型的钢制结构。4.如权利要求3所述的适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，其特征在于中间立柱与所述的体外楔形体之间通过螺栓实现可拆卸连接。5.如权利要求2所述的适用于类矩形盾构隧道的钢管片结构，其特征在于所述的管片本体由多个管片分块拼接而成；每个所述的管片分块包括两个前后并列间隔设置的环缝端板，两个所述的环缝端板...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑶宏，董子博，周俊宏，杨磊，徐森，吴彩霞，
申请(专利权)人：宁波大学，宁波用躬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33