一种水平连环盾构隧道结构及其管片分块方法技术

本申请公开一种水平连环盾构隧道结构及其管片分块方法，其根据盾构机的起吊重量、环的外半径和隔离柱的高度，分别确定两个环管组中每个环的纵向螺栓总数；基于每个环的纵向螺栓总数，计算每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数；其中，环管单元中两个环的管片数量不相等；根据每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数，分别确定环管单元中每个环的管片对应的圆心角；基于纵向螺栓总数、管片数量、管片的纵向螺栓数和管片对应的圆心角分别对每个环进行分块，从而解决了水平连环式隧道结构的管片分块问题。道结构的管片分块问题。道结构的管片分块问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水平连环盾构隧道结构及其管片分块方法


[0001]本申请涉及盾构隧道
，尤其涉及一种水平连环盾构隧道结构及其管片分块方法。

技术介绍

[0002]城市用地的稀缺导致可用的隧道建设空间很少，通常将隧道修建在道路路面以下。隧道通常需要修建两条，用于来回线的车辆或者地铁同时运行。然而，受道路宽度的影响，两条隧道的净距较小，在施工过程中，先开挖的隧道受临近隧道施工的影响较大，由此引出大量的学者研究小净距隧道施工力学的影响。
[0003]到目前为止，各种关于小净距的研究均没有从根本上解决近接隧道施工影响的问题。对于矿山法，钻爆施工对临近已有隧道影响非常大，因此在小净距隧道施工中运用较少。由此选择盾构法施工，但盾构施工不可避免的会出现推力过大或者推力过小的情形，盾构推力过大会对临近隧道产生较大的挤压，容易引起隧道局部变形较大，甚至导致临近隧道的破坏，而推力过小容易使临近隧道靠近施工的一侧产生应力释放，进而引起变形，最终临近隧道的线路呈现“蛇形”弯曲。要从根源上解决这个问题，要么使两条隧道相隔较远，要么一次施工完成。而受城市用地的限制，只能选择一次施工完左右线隧道的方案。双圆盾构机可以实现左、右线同时施工，已在一些发达国家有所出现，这也是中国未来城市隧道建设的必然选择。然而，在我国即将发展异型盾构的阶段，还没有提出针对水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，给异型盾构管片的设计带来诸多不便。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种水平连环盾构隧道结构及其管片分块方法，旨在实现水平连环盾构隧道结构中任意半径的管片分块。
[0006]本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，所述的水平连环盾构隧道结构包括水平排列的两个环管组；每个环管组均包括沿隧道的纵向排列的多个环，多个环两两拼接构成多个环管单元；每个环均包括多个管片，多个管片依次环向拼接成优弧形；两个环管组中的环一一对应，并分别通过隔离柱连接，以形成多个“∞”型结构；所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法包括：
[0008]根据盾构机的起吊重量、环的外半径和隔离柱的高度，分别确定两个环管组中每个环的纵向螺栓总数；
[0009]基于每个环的纵向螺栓总数，计算每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数；其中，环管单元中两个环的管片数量不相等；
[0010]根据每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数，分别确定环管单元中每个环的管片对应的圆心角；
[0011]基于纵向螺栓总数、管片数量、管片的纵向螺栓数和管片对应的圆心角分别对每个环进行分块。
[0012]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述根据盾构机的起吊重量、环的外半径和隔离柱的高度，分别确定两个环管组中每个环的纵向螺栓总数具体包括：
[0013]根据计算式
[0014][0015]其中，[W]为盾构机的起吊重量、R为环的外半径、h为隔离柱的高度；
[0016]分别确定当R为两个环管组的左环管组中环的外半径时环的纵向螺栓总数N，以及当R为两个环管组的右环管组中环的外半径时环的纵向螺栓总数M。
[0017]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述基于每个环的纵向螺栓总数，计算每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数具体包括：
[0018]基于左环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及N之间的对应关系，计算左环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数；
[0019]基于右环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及M之间的对应关系，计算右环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数。
[0020]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述基于左环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及N之间的对应关系，计算左环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数具体为：
[0021]基于计算式
[0022]ai
×
ni＝N
[0023]计算左环管组的环管单元中前一环对应的管片数量a1和每个管片的纵向螺栓数n1、以及左环管组的环管单元中后一环对应的管片数量a2和每个管片的纵向螺栓数n2；其中，a1、a2、n1、n2均为正整数，a1≠a2，且i＝1，2。
[0024]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述基于右环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及M之间的对应关系，计算右环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数具体为：
[0025]基于计算式
[0026]bi
×
mi＝M
[0027]计算右环管组的环管单元中前一环对应的管片数量b1和每个管片的纵向螺栓数m1、以及右环管组的环管单元中后一环对应的管片数量b2和每个管片的纵向螺栓数m2；其中，b1、b2、m1、m2均为正整数，b1≠b2，且i＝1，2。
[0028]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述根据每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数，分别确定环管单元中每个环的管片对应的圆心角具体包括：
[0029]根据计算式
[0030][0031]确定当R为左环管组中环的外半径时，左环管组的环管单元中前一环的管片对应的圆心角α1和后一环的管片对应的α2；其中，i＝1，2；
[0032]根据计算式
[0033][0034]确定当R为右环管组中环的外半径时，右环管组的环管单元中前一环的管片对应的圆心角β1和后一环的管片对应的β2；其中，i＝1，2。
[0035]所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其中，所述隔离柱的厚度需满足：
[0036][0037][0038]B≥t1
×
cosγ
l
+t2
×
cosγ
r
[0039]其中，B为隔离柱的厚度，t1为左环管组中环的管片厚度，t2为右环管组中环的管片厚度，Rl为左环管组中环的外半径，Rr为右环管组中环的外半径。
[0040]一种水平连环盾构隧道结构，其通过如上任意一项所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法分块得到，所述的水平连环盾构隧道结构包括两个环管组，两个环管组水平排列；每个环管组均包括沿隧道的纵向排列的多个环，多个环两两拼接构成多个环管单元；每个环均包括多个管片，多个管片依次环向拼接成优弧形；两个环管组中的环一一对应，并分别通过隔离柱连接，以形成多个“∞”型结构；通过所述隔离柱连接的两个环的圆心、以及所述隔离柱的中心位于一条水平线上。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其特征在于，所述的水平连环盾构隧道结构包括水平排列的两个环管组；每个环管组均包括沿隧道的纵向排列的多个环，多个环两两拼接构成多个环管单元；每个环均包括多个管片，多个管片依次环向拼接成优弧形；两个环管组中的环一一对应，并分别通过隔离柱连接，以形成多个“∞”型结构；所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法包括：根据盾构机的起吊重量、环的外半径和隔离柱的高度，分别确定两个环管组中每个环的纵向螺栓总数；基于每个环的纵向螺栓总数，计算每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数；其中，环管单元中两个环的管片数量不相等；根据每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数，分别确定环管单元中每个环的管片对应的圆心角；基于纵向螺栓总数、管片数量、管片的纵向螺栓数和管片对应的圆心角分别对每个环进行分块。2.根据权利要求1所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其特征在于，所述根据盾构机的起吊重量、环的外半径和隔离柱的高度，分别确定两个环管组中每个环的纵向螺栓总数具体包括：根据计算式其中，[W]为盾构机的起吊重量、R为环的外半径、h为隔离柱的高度；分别确定当R为两个环管组的左环管组中环的外半径时环的纵向螺栓总数N，以及当R为两个环管组的右环管组中环的外半径时环的纵向螺栓总数M。3.根据权利要求2所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其特征在于，所述基于每个环的纵向螺栓总数，计算每个环管单元中两个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数具体包括：基于左环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及N之间的对应关系，计算左环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数；基于右环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及M之间的对应关系，计算右环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数。4.根据权利要求3所述的水平连环盾构隧道结构的管片分块方法，其特征在于，所述基于左环管组的环管单元中每个环的管片数量、每个管片的纵向螺栓数以及N之间的对应关系，计算左环管组的环管单元中每个环分别对应的管片数量、以及每个管片的纵向螺栓数具体为：基于计算式ai
×
ni＝N计算左环管组的环管单元中前一环对应的管片数量a1和每个管片的纵向螺栓数n1、以
及左环管组的环管单元中后一环对应的管片数量a2和每个管片的纵向螺栓数n2；其中，a1、a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君臣，赵昱，杜彦良，许红彬，王俊芳，李林超，赵杨平，任伟新，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：