一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括由鋼筋和混凝土制作的管片以及與所述管片內(nèi)徑相等的拱形架，所述拱形架的徑向截面為“C”形，所述管片的兩側(cè)分別設(shè)有安裝凹槽，所述拱形架安裝于相鄰兩個(gè)所述管片的安裝凹槽內(nèi)且與相鄰兩個(gè)所述管片固定連接，所述拱形架的外側(cè)開口。本實(shí)用新型所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的相鄰兩個(gè)管片之間通過拱形架連接固定，使接縫部位的整體剛度得到提高，同時(shí)減小了接縫部位的錯(cuò)臺(tái)，并減少了管片手孔的數(shù)量；管片兩側(cè)的安裝凹槽使相鄰兩個(gè)管片之間形成臺(tái)階狀接縫，使其接縫處的防水性能得到提高，尤其適用于高地應(yīng)力大變形地質(zhì)條件下的隧道施工。
【專利說(shuō)明】
一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于隧道工程的管片襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]管片襯砌作為隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種，由預(yù)制的管片拼裝而成。隧道縱向由多環(huán)裝配式管片環(huán)拼裝而成，每環(huán)管片又由一定數(shù)量的預(yù)制鋼筋混凝土管片通過環(huán)向螺栓連接而成。管片襯砌作為隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種，因其具有拼裝成環(huán)后可以立即受力、有利于機(jī)械化施工的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于盾構(gòu)法或TBM法施工的隧道中。
[0003]近年來(lái)，隨著高速鐵路的不斷發(fā)展，長(zhǎng)大、深埋鐵路隧道越來(lái)越多，這些鐵路隧道在地質(zhì)上容易遭遇高地應(yīng)力這種不良地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)采用護(hù)盾式隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工時(shí)，這種高地應(yīng)力容易導(dǎo)致裝配式管片襯砌因其支護(hù)剛度不足產(chǎn)生嚴(yán)重的變形，從而導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái)和滲漏水的現(xiàn)象，逼迫設(shè)計(jì)過程中放棄管片襯砌結(jié)構(gòu)。因此，針對(duì)高地應(yīng)力大變形地質(zhì)條件下，需提高現(xiàn)有裝配式管片襯砌的剛度和強(qiáng)度，開發(fā)一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，以突破高地應(yīng)力地質(zhì)條件對(duì)現(xiàn)有管片襯砌結(jié)構(gòu)的使用限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種具有更大支護(hù)剛度的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]—種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括由鋼筋和混凝土制作的管片，還包括與所述管片內(nèi)徑相等的拱形架，所述拱形架的徑向截面為“C”形，所述管片的兩側(cè)分別設(shè)有安裝凹槽，所述拱形架安裝于相鄰兩個(gè)所述管片的安裝凹槽內(nèi)且與相鄰兩個(gè)所述管片固定連接，所述拱形架的外側(cè)開口。
[0007]為了便于實(shí)現(xiàn)拱形架與管片之間的快速、穩(wěn)定連接，所述管片內(nèi)位于對(duì)應(yīng)的安裝凹槽的底部位置設(shè)有預(yù)埋螺栓連接件，同一個(gè)所述拱形架內(nèi)側(cè)的底板通過螺栓分別與相鄰兩個(gè)所述管片內(nèi)的預(yù)埋螺栓連接件連接。
[0008]作為優(yōu)選，對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓的前部分別穿過拱形架內(nèi)側(cè)的底板上的通孔后與兩個(gè)所述預(yù)埋螺栓連接件連接，所述螺栓的螺帽置于所述拱形架的空腔內(nèi)，所述拱形架的空腔內(nèi)填充混凝土。
[0009]為了便于安裝螺栓且連接穩(wěn)固，對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓相對(duì)傾斜安裝，對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓之間的夾角為60-90°，所述拱形架內(nèi)側(cè)的內(nèi)底面中與所述螺栓對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)榕c所述螺栓的螺帽相互貼合的斜面。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)更好的防水，相鄰兩個(gè)所述管片的兩側(cè)邊緣之間設(shè)有防水橡膠條。
[0011 ]優(yōu)選地，所述拱形架為鋼條。
[0012]進(jìn)一步，所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括螺紋錨桿，所述管片內(nèi)設(shè)有預(yù)埋錨桿連接件，所述預(yù)埋錨桿連接件的兩端與所述管片的對(duì)應(yīng)表面齊平，所述預(yù)埋錨桿連接件設(shè)有兩端開口的錨桿通孔，所述錨桿通孔的孔壁設(shè)有與所述預(yù)埋錨桿連接件的外螺紋配套的內(nèi)螺紋，所述錨桿通孔的中心軸線方向與所述管片的弧面徑向方向相同，所述螺紋錨桿穿過所述預(yù)埋錨桿連接件的錨桿通孔。
[0013]進(jìn)一步，所述預(yù)埋錨桿連接件上靠近所述管片外凸面的一端設(shè)有遇水膨脹防水橡膠塊;所述預(yù)埋錨桿連接件上靠近所述管片內(nèi)凹面的一端設(shè)有多個(gè)倒鉤鋼筋，所述倒鉤鋼筋上設(shè)有倒鉤，所述倒鉤的“U”形開口指向所述管片內(nèi)凹面方向。上述遇水膨脹防水橡膠塊用于防止螺紋錨桿安裝前和安裝后管片滲水，倒鉤鋼筋用于加強(qiáng)預(yù)埋錨桿連接件與管片的錨固作用。
[0014]具體地，所述遇水膨脹防水橡膠塊在所述管片的弧面徑向方向的厚度為3-5cm;所述螺紋錨桿伸出所述管片內(nèi)凹面的長(zhǎng)度為2-3cm。
[0015]每一個(gè)所述管片內(nèi)設(shè)有四個(gè)所述預(yù)埋錨桿連接件，四個(gè)所述預(yù)埋錨桿連接件的連接線形成長(zhǎng)方形。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0017]1、相鄰兩個(gè)管片之間通過拱形架連接固定，使接縫部位的整體剛度得到提高，可減小后期高地應(yīng)力大變形或者其他因素導(dǎo)致的管片接縫部位錯(cuò)臺(tái)，并減少了管片手孔的數(shù)量，避免了大量手孔對(duì)管片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的削弱；管片兩側(cè)的安裝凹槽使相鄰兩個(gè)管片之間形成臺(tái)階狀接縫，使其接縫處的防水性能得到提高；
[0018]2、螺紋錨桿穿過管片內(nèi)部的預(yù)埋錨桿連接件及前端的遇水膨脹橡膠塊后進(jìn)入隧道巖體，安裝快速便捷，不影響施工進(jìn)度;在預(yù)埋錨桿連接件的一端設(shè)置遇水膨脹防水橡膠塊，能夠防止隧道巖體內(nèi)的水在安裝螺紋錨桿前和安裝后通過預(yù)埋錨桿連接件的通孔進(jìn)入隧道內(nèi)部；另外，在高地應(yīng)力條件下，圍巖容易發(fā)生蠕變，使用錨桿支護(hù)有利于發(fā)揮圍巖的自承能力，改善管片的受力性態(tài)，提高支護(hù)強(qiáng)度；
[0019]3、將拱形架和螺紋錨桿兩種結(jié)構(gòu)整合于一體，與管片共同形成隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠充分發(fā)揮各自的作用，顯著提高支護(hù)剛度和支護(hù)強(qiáng)度，在不增加管片厚度的前提下極大地增加了支護(hù)剛度，能夠較快且有效地控制圍巖變形，尤其適合用于高地應(yīng)力大變形地區(qū)的隧道施工;或者，在支護(hù)剛度不變的前提下減小管片厚度，節(jié)省管片加工預(yù)制的材料、人力和時(shí)間成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本實(shí)用新型所述管片、螺紋錨桿和預(yù)埋錨桿連接件的連接結(jié)構(gòu)局剖示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型所述管片、拱形架和預(yù)埋螺栓連接件的連接結(jié)構(gòu)局剖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0024]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)包括由鋼筋和混凝土制作的管片1、與管片I內(nèi)徑相等的拱形鋼架5以及自進(jìn)式螺紋錨桿4，拱形鋼架5的徑向截面為“C”形，管片I的兩側(cè)分別設(shè)有安裝凹槽6，管片I內(nèi)位于對(duì)應(yīng)的安裝凹槽6的底部位置設(shè)有預(yù)埋螺栓連接件3，拱形鋼架5安裝于相鄰兩個(gè)管片I的安裝凹槽6內(nèi)且與相鄰兩個(gè)管片I固定連接，相鄰兩個(gè)管片I的兩側(cè)邊緣之間設(shè)有防水橡膠條7，拱形鋼架5的外側(cè)開口，同一個(gè)拱形鋼架5內(nèi)側(cè)的底板通過螺栓5c分別與相鄰兩個(gè)管片I內(nèi)的預(yù)埋螺栓連接件3連接，對(duì)稱排列的兩個(gè)螺栓5c的前部分別穿過拱形鋼架5內(nèi)側(cè)的底板上的通孔后與兩個(gè)預(yù)埋螺栓連接件3連接，對(duì)稱排列的兩個(gè)螺栓5c相對(duì)傾斜安裝，對(duì)稱排列的兩個(gè)螺栓5c之間的夾角為60-90°，拱形鋼架5內(nèi)側(cè)的內(nèi)底面中與螺栓5c對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)榕c螺栓5c的螺帽相互貼合的斜面5a，螺栓5c的螺帽置于拱形鋼架5的空腔5b內(nèi)，拱形鋼架5的空腔5b內(nèi)填充混凝土;管片I內(nèi)設(shè)有四個(gè)預(yù)埋錨桿連接件2，四個(gè)預(yù)埋錨桿連接件2的連接線形成長(zhǎng)方形，預(yù)埋錨桿連接件2的兩端與管片I的對(duì)應(yīng)表面齊平，預(yù)埋錨桿連接件2設(shè)有兩端開口的錨桿通孔(圖中未標(biāo)記)，所述錨桿通孔的孔壁設(shè)有與預(yù)埋錨桿連接件2的外螺紋配套的內(nèi)螺紋，所述錨桿通孔的中心軸線方向與管片I的弧面徑向方向相同，自進(jìn)式螺紋錨桿4穿過預(yù)埋錨桿連接件2的錨桿通孔，預(yù)埋錨桿連接件2上靠近管片I的外凸面的一端設(shè)有遇水膨脹防水橡膠塊2b;預(yù)埋錨桿連接件2上靠近管片I的內(nèi)凹面的一端設(shè)有多個(gè)倒鉤鋼筋2a，倒鉤鋼筋2a上設(shè)有倒鉤(圖中未標(biāo)記)，所述倒鉤的“U”形開口指向所述管片I的內(nèi)凹面方向，遇水膨脹防水橡膠塊2b在管片I的弧面徑向方向的厚度為3-5cm，螺紋錨桿4伸出管片I的內(nèi)凹面的長(zhǎng)度為2-3cm。上述拱形鋼架5為徑向截面為“C”形的拱形鋼條，拱形鋼架5的長(zhǎng)度與管片I可以一致，也可以不一致。
[0025]圖1中還示出了管片I上的吊裝孔Ia和管片手孔lb，圖2中還示出了管片I內(nèi)的受力鋼筋I(lǐng)e和混凝土 If，這些均為常規(guī)結(jié)構(gòu)，不作具體說(shuō)明。
[0026]結(jié)合圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)的安裝步驟為:
[0027](I)先將管片I拼裝成環(huán):掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)結(jié)束后，通過環(huán)向的螺栓迅速拼裝成環(huán)，考慮到相鄰兩個(gè)管片I的接縫處為非平面狀，宜用臺(tái)階狀的撐靴頂推在管片I上；
[0028](2)安裝自進(jìn)式螺紋錨桿4:管片I安裝成環(huán)后，實(shí)心結(jié)構(gòu)的自進(jìn)式螺紋錨桿4從預(yù)埋錨桿連接件2內(nèi)部的錨桿通孔穿透管片I，打入隧道巖體，并使用托盤和螺帽完成固定；
[0029](3)安裝相鄰兩個(gè)管片I之間的拱形鋼架5:自進(jìn)式螺紋錨桿4安裝完成后，在管片I的安裝凹槽6內(nèi)安裝拱形鋼架5，拱形鋼架5通過螺栓5c和預(yù)埋螺栓連接件3固定，發(fā)揮支護(hù)作用；
[0030](4)至此，完成一環(huán)管片的總體安裝，依次分別再緊固環(huán)向和軸向的螺栓，用混凝土填充拱形鋼架5的空腔5b，然后進(jìn)行下一環(huán)管片的拼裝。
[0031]由上述實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型提出的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)在管片I的基礎(chǔ)上加入了拱形鋼架5和自進(jìn)式螺紋錨桿4，支護(hù)剛度和強(qiáng)度顯著提高，適合作為高地應(yīng)力大變形地質(zhì)條件下隧道體系的支護(hù)結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有的裝配式管片襯砌，這種支護(hù)體系可以有效地減少管片I的變形和錯(cuò)臺(tái)。
[0032]上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括由鋼筋和混凝土制作的管片，其特征在于:還包括與所述管片內(nèi)徑相等的拱形架，所述拱形架的徑向截面為“C”形，所述管片的兩側(cè)分別設(shè)有安裝凹槽，所述拱形架安裝于相鄰兩個(gè)所述管片的安裝凹槽內(nèi)且與相鄰兩個(gè)所述管片固定連接，所述拱形架的外側(cè)開口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述管片內(nèi)位于對(duì)應(yīng)的安裝凹槽的底部位置設(shè)有預(yù)埋螺栓連接件，同一個(gè)所述拱形架內(nèi)側(cè)的底板通過螺栓分別與相鄰兩個(gè)所述管片內(nèi)的預(yù)埋螺栓連接件連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓的前部分別穿過拱形架內(nèi)側(cè)的底板上的通孔后與兩個(gè)所述預(yù)埋螺栓連接件連接，所述螺栓的螺帽置于所述拱形架的空腔內(nèi)，所述拱形架的空腔內(nèi)填充混凝土。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓相對(duì)傾斜安裝，對(duì)稱排列的兩個(gè)所述螺栓之間的夾角為60-90°，所述拱形架內(nèi)側(cè)的內(nèi)底面中與所述螺栓對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)榕c所述螺栓的螺帽相互貼合的斜面。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰兩個(gè)所述管片的兩側(cè)邊緣之間設(shè)有防水橡膠條。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述拱形架為鋼條。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括螺紋錨桿，所述管片內(nèi)設(shè)有預(yù)埋錨桿連接件，所述預(yù)埋錨桿連接件的兩端與所述管片的對(duì)應(yīng)表面齊平，所述預(yù)埋錨桿連接件設(shè)有兩端開口的錨桿通孔，所述錨桿通孔的孔壁設(shè)有與所述預(yù)埋錨桿連接件的外螺紋配套的內(nèi)螺紋，所述錨桿通孔的中心軸線方向與所述管片的弧面徑向方向相同，所述螺紋錨桿穿過所述預(yù)埋錨桿連接件的錨桿通孔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)埋錨桿連接件上靠近所述管片外凸面的一端設(shè)有遇水膨脹防水橡膠塊;所述預(yù)埋錨桿連接件上靠近所述管片內(nèi)凹面的一端設(shè)有多個(gè)倒鉤鋼筋，所述倒鉤鋼筋上設(shè)有倒鉤，所述倒鉤的“U”形開口指向所述管片內(nèi)凹面方向。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述遇水膨脹防水橡膠塊在所述管片的弧面徑向方向的厚度為3-5cm;所述螺紋錨桿伸出所述管片內(nèi)凹面的長(zhǎng)度為2_3cm010.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管片襯砌加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:每一個(gè)所述管片內(nèi)設(shè)有四個(gè)所述預(yù)埋錨桿連接件，四個(gè)所述預(yù)埋錨桿連接件的連接線形成長(zhǎng)方形。
【文檔編號(hào)】E21D20/00GK205689216SQ201620390134
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日 公開號(hào)201620390134.3, CN 201620390134, CN 205689216 U, CN 205689216U, CN-U-205689216, CN201620390134, CN201620390134.3, CN205689216 U, CN205689216U
【發(fā)明人】晏啟祥, 張偉列, 何川, 徐亞軍
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)