一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构及抗震管节制造技术

本发明专利技术提供了一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构及抗震管节，所述轴向柔性连接抗震机构的整体外形与轴向弧形螺栓孔相吻合，包括金属环片、柔性金属网、钢绞线、锚固夹具、支撑夹具、液压千斤顶和液压控制器。所述盾构隧道柔性连接抗震管节，包括左右两组由管片拼装成环的管节，所述轴向柔性连接抗震机构整体安装于左右相邻的两个管节中的轴向弧形螺栓孔中；所述轴向柔性连接抗震机构设置有多组，多组轴向柔性连接抗震机构共用一个液压控制器。本发明专利技术一方面解决了现有的盾构隧道管片安装过程中由于轴向误差累积所导致的连接螺栓难以安装的问题，另一方面又可以通过振动感应自动进行柔性抗震。柔性抗震。柔性抗震。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构及抗震管节


[0001]本专利技术提供了一种用于盾构隧道中的轴向柔性连接抗震机构以及抗震管节，属于隧道结构


技术介绍

[0002]盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。
[0003]盾构隧道的管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。盾构隧道的管片中的每一块都是根据隧道设计的直径、走向提前设计好的，然后利用模具进行制备，在制作管片的过程中，受到各种因素的影响，管片中或多或少存在着一些误差，这些误差在单独的某个管片中影响不大，但是随着隧道掘进以及管片安装的进行，在轴向上误差的累积会逐渐加大，尤其是在对接处，误差甚至增大到肉眼可见的错缝。此条件下工人在安装常规的弯型螺栓时会十分困难，需要不断使用调整弯型螺栓的外形，以适应错缝误差，给施工的进度和隧道连接的牢固性都带来了不利的影响。
[0004]此外，随着当前工程建筑规模的纵深发展，地下空间结构的开发与建设规模不断增大。从地质结构上分析，我国很多地方的地下隧道工程处于地震多发地带，地下工程结构的抗震安全性能设计，显得尤为重要。采用盾构技术进行隧道工程建设时，要科学的进行抗震性能设计与施工，增强隧道的安全牢固性能。施工时要尽量加强地基结构稳定性，避免饱和性砂土地基，减少地震液化危害。通过采用抗震缝或增加隧道管段间柔性接头，降低隧道整体区间长度，增加土体与隧道衬砌间的密实性，能够尽量提升盾构隧道的抗震效果。但是目前鲜有关于盾构隧道柔性抗震管节的相关报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了现有技术中的不足，提供了一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构及抗震管节，一方面解决了现有的盾构隧道管片安装过程中由于轴向误差累积所导致的连接螺栓难以安装的问题，另一方面又可以通过振动感应自动进行柔性抗震。
[0006]实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：
[0007]一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构，安装于盾构隧道管片中所预留的轴向弧形螺栓孔内，所述轴向柔性连接抗震机构的整体外形与轴向弧形螺栓孔相吻合，包括以下部分：
[0008]金属环片，设置有多片外且形相一致，全部的金属环片依次左右贴合堆叠呈与轴向弧形螺栓孔的外形及长度相吻合的弧形支撑结构，弧形支撑结构的内部形成有一条平滑
的弧形通道；
[0009]柔性金属网，包覆在所述弧形支撑结构的外部，对弧形支撑结构进行包夹限位；
[0010]钢绞线，设置有一根以上，钢绞线从弧形通道内穿过；
[0011]锚固夹具，设置于钢绞线的一端，对该端的钢绞线进行锚固；
[0012]支撑夹具，设置于钢绞线的另一端，钢绞线从支撑夹具中穿出；
[0013]液压千斤顶，为穿心式结构，液压千斤顶的底座贴靠在支撑夹具上，钢绞线从液压千斤顶中穿出，液压千斤顶的活塞杆的顶部通过锚固头与钢绞线进行锚固，通过液压千斤顶的伸长拉紧钢绞线；
[0014]液压控制器，通过液压油路与液压千斤顶连接，控制液压千斤顶的伸缩。
[0015]所述金属环片的外形为圆形，金属环片为不等壁厚薄片，在其最厚处的边缘处设置有起标记作用的凹槽。
[0016]所述液压千斤顶的侧壁上设置有安装座，通过膨胀螺栓以及安装座将液压千斤顶固定在盾构隧道管片上。
[0017]一种基于上述轴向柔性连接抗震机构的盾构隧道柔性连接抗震管节，包括左右两组由管片拼装成环的管节，管节上均匀的分布有轴向弧形螺栓孔，且左右两管节上的轴向弧形螺栓孔的位置相对应，轴向弧形螺栓孔中位于管节连接面上的位置处设置有扩大孔，轴向弧形螺栓孔位于管节内壁上的位置处设置有安装槽；所述轴向柔性连接抗震机构整体安装于左右相邻的两个管节中的轴向弧形螺栓孔中，且锚固夹具位于一侧管节的安装槽内，支撑夹具及液压千斤顶位于另一侧管节的安装槽内；所述轴向柔性连接抗震机构设置有多组，其数量与轴向弧形螺栓孔分布数量相一致，多组轴向柔性连接抗震机构共用一个液压控制器，所述液压控制器位于盾构隧道的底部，与盾构隧道内的电力设施相连接；液压控制器通过液压油路与全部的液压千斤顶连接，在常态下液压控制器控制千斤顶顶升从而拉紧钢绞线，使左右管节连接牢固；在抗震时液压控制器控制千斤顶回缩从而松弛钢绞线，向左右两侧的管节提供旷量以抗震。
[0018]所述盾构隧道柔性连接抗震管节中还设置有自动抗震模块，包括振动传感器、电源、中央处理器和数据存储器，其中振动传感器设置于盾构隧道中用于采集外界的振动数据，振动传感器与中央处理器连接并将采集到的振动信号经过A/D转化后传输至中央处理器，数据存储器中存储有振动阈值，中央处理器将收到的振动信号与振动阈值进行比对后，在超出振动阈值的条件下自动向液压控制器发出指令，从而使液压控制器控制千斤顶回缩从而松弛钢绞线。
[0019]所述盾构隧道柔性连接抗震管节间隔的分布在整体盾构隧道中，分布的密度根据管片的制作精度以及隧道整体抗震需求确定。
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供的盾构隧道轴向柔性连接抗震机构及抗震管节具有以下优点：1、本专利技术中，突破性的将传统的弯型螺栓替换为具有柔性的钢绞线，由于钢绞线在张拉过程中的强力摩擦有可能导致管片中混凝土的磨损，因此本专利技术又进一步突破性的采用了金属环片。金属环片一方面能够对管片中的混凝土起到保住作用，另一方面还可以将左右管节之间的错缝距离进行分散，通过金属环片与扩大孔的配合作用，能够提供尽可能平滑的弧形通道，从而供钢绞线顺利的从中穿过，进而方便后续的钢绞线张拉。因此，通过此种机构能够克服现有的盾构隧道管片因误差累积而导致的弯型螺栓安装困难的缺陷。
[0021]2、本专利技术中由于采取了液压千斤顶进行张拉钢绞线，并且在张拉完毕后液压千斤顶并不拆卸，而是始终固定安装在管片上，不进行钢绞线剪断和灌浆作业。这样一来当产生较大强度的地震时，能够用液压控制器控制千斤顶回缩从而松弛钢绞线，进而向左右两侧的管节提供旷量以抗震。为了便于自动化控制，本专利技术中还设置了自动抗震模块，振动传感器设置于盾构隧道中用于采集外界的振动数据并传输至中央处理器，中央处理器将收到的振动信号与振动阈值进行比对后，在超出振动阈值的条件下自动向液压控制器发出指令，从而使液压控制器控制千斤顶回缩从而松弛钢绞线。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的盾构隧道轴向柔性连接抗震机构的整体结构示意图；
[0023]图2为金属环片的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术提供的盾构隧道柔性连接抗震管节的结构示意图；
[0025]图4为轴向弧形螺栓孔的结构示意图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道轴向柔性连接抗震机构，安装于盾构隧道管片中所预留的轴向弧形螺栓孔内，其特征在于：所述轴向柔性连接抗震机构的整体外形与轴向弧形螺栓孔相吻合，包括以下部分：金属环片，设置有多片外且形相一致，全部的金属环片依次左右贴合堆叠呈与轴向弧形螺栓孔的外形及长度相吻合的弧形支撑结构，弧形支撑结构的内部形成有一条平滑的弧形通道；柔性金属网，包覆在所述弧形支撑结构的外部，对弧形支撑结构进行包夹限位；钢绞线，设置有一根以上，钢绞线从弧形通道内穿过；锚固夹具，设置于钢绞线的一端，对该端的钢绞线进行锚固；支撑夹具，设置于钢绞线的另一端，钢绞线从支撑夹具中穿出；液压千斤顶，为穿心式结构，液压千斤顶的底座贴靠在支撑夹具上，钢绞线从液压千斤顶中穿出，液压千斤顶的活塞杆的顶部通过锚固头与钢绞线进行锚固，通过液压千斤顶的伸长拉紧钢绞线；液压控制器，通过液压油路与液压千斤顶连接，控制液压千斤顶的伸缩。2.根据权利要求1所述的盾构隧道轴向柔性连接抗震机构，其特征在于：所述金属环片的外形为圆形，金属环片为不等壁厚薄片，在其最厚处的边缘处设置有起标记作用的凹槽。3.根据权利要求1所述的盾构隧道轴向柔性连接抗震机构，其特征在于：所述液压千斤顶的侧壁上设置有安装座，通过膨胀螺栓以及安装座将液压千斤顶固定在盾构隧道管片上。4.一种基于权利要求1所述轴向柔性连接抗震机构的盾构隧道柔性连接抗震管节，包括左右两节由管片拼装成环的管节，管节上均匀的分布有轴向弧形螺栓孔，且左右两管节上的轴向弧形螺栓孔的位置相对应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮滨，李俊成，张珊珊，甘屹东，叶宜培，周方圆，张德润，周正龙，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：