一種類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種盾構隧道管片結構形式，具體涉及一種類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構。
【背景技術】
[0002]目前，盾構法城市隧道施工以其地層適應性強、環(huán)境影響性小、機械化效率高、施工信息集成化、超大直徑適用性等優(yōu)點，日益成為城市隧道掘進的主要方式之一。我國的盾構技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得了長足的進步，從小型的市政管線隧道，到直徑數(shù)米的地鐵隧道，再到直徑超過15m的大型越江隧道，都可用盾構法進行施工，特別是圓形盾構隧道，在廣泛的工程實踐中，已經(jīng)總結出了十足的經(jīng)驗成果。盾構隧道采用圓形作為基本的幾何形狀，主要是基于圓形隧道在受力條件、機械設計等方面具有的優(yōu)勢，但是它的問題是空間利用率較低，且在側壓力系數(shù)較小的地層或埋深較小的情況下，因隧道所受圍壓差異較大，無法發(fā)揮圓形結構的優(yōu)勢。對于橫向跨度較高度比較大的隧道，盡管可以采用雙圓隧道形式，但是雙圓隧道由于拱部海鷗塊受背土效應影響，受力狀況不佳，容易造成隧道漏水。另一方面，純矩形盾構隧道盡管空間利用率高，但其結構受力不甚合理，跨度有限，限制了其應用。而采用帶立柱的類橢圓的異形盾構隧道，經(jīng)估算，每延米土體開挖量較圓形截面可減少約20%，每延米混凝土方量較圓形截面亦可減少約10%。類橢圓異形盾構隧道兼具結構形式和空間利用率的優(yōu)勢，是相對更加合理的一種隧道斷面形式，未來，在城市軌道交通以及地下快速路系統(tǒng)等工程中將有更廣泛的市場前景。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構，使其能夠發(fā)揮圓形的結構優(yōu)勢和矩形的空間優(yōu)勢。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的:
一種類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構，由若干片管片圍合拼接形成一個整環(huán)管片，相鄰的整環(huán)管片拼接形成盾構隧道管片拼裝結構，其中:所述盾構隧道管片拼裝結構的橫斷面為帶中央立柱的、由4段劣弧組成的雙軸對稱光滑類橢圓，所述光滑類橢圓包括上、下相向對稱設置的半徑較大的頂弧和底弧各一段，左、右相向對稱設置的半徑較小的左側弧和右側弧各一段；所述頂弧和底弧的弦長大于左側弧和右側弧的弦長，且所述頂弧和底弧之間的最大凈高小于所述左側弧和右側弧之間的最大凈寬；相鄰的整環(huán)管片在橫斷面上的拼接縫避開隧道結構受力最不利處，且相鄰整環(huán)管片拼裝采用錯縫拼裝形式，每塊管片均設有環(huán)向手孔、縱向手孔和注漿孔。
[0005]本發(fā)明中，所述頂弧和底弧中點各有一棱臺，棱臺之間豎向設置鋼筋混凝土中央立柱，立柱的柱身寬度為300~500mm。
[0006]本發(fā)明中，所述頂弧、底弧的半徑均為12000~18000mm，所述左側弧和右側弧的半徑均為 2000~4000mm。
[0007]本發(fā)明中，所述整環(huán)管片的斷面厚度均相等，厚度為400~600mm。
[0008]本發(fā)明中，各塊管片端面均為平直構造，不設置凹凸榫，僅在端面近外緣處設置對稱凹槽，于其中布置防水構造。
[0009]本發(fā)明中，所述每塊管片的縱向手孔呈雙軸對稱布置。
[0010]本發(fā)明中，相鄰管片間均通過螺栓進行連接；環(huán)向管片間通過環(huán)向手孔用螺栓連接，縱向管片環(huán)間通過縱向手孔用螺栓連接。
[0011]本發(fā)明中，環(huán)向手孔采用球墨鑄鐵制造，其外形為帶花邊的箱型，箱型內部中央設有螺栓連接孔，花邊上設有若干錨筋連接孔；相鄰管片上的環(huán)向手孔直接面面接觸，并采用螺栓予以連接；環(huán)向手孔通過若干錨筋與管片混凝土相連使之具備足夠的抗拔力。
[0012]該類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構的拼裝順序是:首先拼裝底部第三標準塊，其次向兩側分別拼裝第二標準塊和第四標準塊，然后向上拼裝第一標準塊和第五標準塊，接著拼裝第一鄰接塊和第六標準塊，隨后拼裝第七標準塊和第二鄰接塊，再拼裝封頂塊，最后拼裝中央立柱。
[0013]根據(jù)上述技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
充分發(fā)揮圓弧結構的承載能力以及類橢圓的空間利用率，改善頂拱中部的受力條件，減少土方開挖量和管片混凝土用量。
[0014]管片端面為平直構造，可有效防止管片拼裝過程中的施工磕碰對混凝土構件的損傷。
[0015]優(yōu)化隧道拼裝管片的幾何設計，減少隧道管片的數(shù)量和種類，節(jié)省制作模具。
[0016]管片拼裝結構的縱向手孔雙軸對稱布置，使得同一套管片就能滿足錯縫拼裝的要求。
【附圖說明】
[0017]圖1為類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構實施例的橫斷面示意圖；
圖2為類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構實施例的分塊示意圖；
圖3為面接觸拉錨式帶花邊箱型環(huán)向手孔；其中(a)為正視圖，(b)為側視圖；
圖4為類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構實施例的錯縫拼裝示意圖。
[0018]圖5為類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構實施例的管片拼裝順序。
[0019]圖中標號:1為頂弧，2為底弧，3為左側弧，4為右側弧，5為棱臺，6為中央立柱，7為封頂塊，8為第一鄰接塊，9為第二鄰接塊，10為第一標準塊，11為第二標準塊，12為第三標準塊，13為第四標準塊，14為第五標準塊，15為第六標準塊，16為第七標準塊，17為環(huán)向手孔，18為縱向手孔，19為花邊，20為螺栓連接孔，21為錨筋連接孔，22為錨筋。
【具體實施方式】
[0020]圖1為類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構實施例的橫斷面示意圖，圖2為分塊示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的一具體實施例，一種類橢圓帶立柱盾構隧道管片拼裝結構，包括若干管片，管片圍合拼接形成一整環(huán)。其中，如圖1所示，所述整環(huán)的橫斷面為雙軸對稱的異形面，所述異形面由四段劣弧圍合形成，分別為上下相向對稱設置的頂弧I和底弧
2、左右相向對稱設置的左側弧3和右側弧4。頂弧I和底弧2的弦長大于左側弧3和右側弧4的弦長，所述頂弧I和底弧2之間的最大凈高Hl小于所述左側弧3和右側弧4之間的最大凈寬H2。
[0021]具體的，本實施例的頂弧I和底弧2的內弧面曲率半徑Rl和R2不小于12000mm，左側弧3和右側弧4的內弧面曲率半徑R3和R4不小于2000mm，頂弧I和底弧2之間的最大凈高Hl不小于6000mm，左側弧3和右側弧4之間的最大凈寬H2不小于10000mm。若干管片的斷面厚度均相等，所述厚度尺寸為400_?600_。