CN110630278A - 矩形盾构隧道衬砌环及矩形盾构隧道衬砌结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矩形盾构隧道衬砌环，包括两个封顶管片和多个标准管片，每一标准管片所对应的两道纵缝中，其中一道纵缝与对应位置处的隧道纵向平行，另一道纵缝与对应位置处的隧道纵向具有夹角；两封顶管片的楔入方向相反并且二者之间有至少一块标准管片。另外还涉及一种矩形盾构隧道衬砌结构，包括多个上述矩形盾构隧道衬砌环。上述衬砌环采用两个封顶块，标准管片均为梯形管片，结构简单，能较好地适用于矩形盾构隧道的不同地段，只需采用一种衬砌环即可拟合矩形盾构隧道平面曲线。上述矩形盾构隧道衬砌结构，只采用一种衬砌环，管片制作简单，施工与管理方便；上述矩形盾构隧道衬砌结构减少了十字缝的数量，显著地提高了隧道防水性能。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种矩形盾构隧道衬砌环及采用该矩形盾构隧道衬砌环的矩形盾构隧道衬砌结构。
背景技术
矩形盾构法隧道结构一般采用钢管片或钢-混凝土组合管片，接缝采用直螺栓连接。如图1，现有矩形盾构法隧道一般长度较短，且多位于直线上，因此普遍采用直线衬砌环201，通缝拼装。如图2，当隧道平面或纵断面既有直线又有曲线时，现有技术主要采用两种及以上的衬砌环进行解决，分别为直线,201、楔形环202(又可分为左转弯楔形环、右转弯楔形环)，通缝拼装；为拟合隧道平面曲线，采用连续布置楔形环202或采用“楔形环202+直线环201”组合布置的方式。
该方式的主要优点是：每环管片的拼装位置固定，施工较为方便。
该方式的缺点是：
1)需要多种衬砌环，增加了制作难度；
2)所有管片通缝拼装，防水性能差；
3)由于施工中的掘进方向误差不可避免，因此难以预先知道所需要的直线环201、楔形环202的具体环数，给施工计划安排带来了困难。
发明内容
本发明涉及一种矩形盾构隧道衬砌环及采用该矩形盾构隧道衬砌环的矩形盾构隧道衬砌结构，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明涉及一种矩形盾构隧道衬砌环，包括两个封顶管片和多个标准管片，每一所述标准管片所对应的两道纵缝中，其中一道纵缝与对应位置处的隧道纵向平行，另一道纵缝与对应位置处的隧道纵向具有夹角；两封顶管片的楔入方向相反并且二者之间有至少一块所述标准管片。
作为实施例之一，各管片相对于衬砌环的竖向对称平面镜像拼装。
作为实施例之一，两所述封顶管片上下相对设置，每块封顶管片相对于衬砌环的竖向对称平面对称。
作为实施例之一，所述标准管片为偶数个。
本发明实施例还涉及一种矩形盾构隧道衬砌结构，包括多个如上所述的矩形盾构隧道衬砌环，各衬砌环沿隧道纵向依次拼接。
作为实施例之一，在隧道直线段，相邻两个矩形盾构隧道衬砌环的各封顶管片一一对应相抵，并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相反。
作为实施例之一，在隧道曲线段依次布置有多个同向衬砌环，相邻两个同向衬砌环的各封顶管片一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相同。
作为实施例之一，在隧道曲线段还布置有一个反向衬砌环，各同向衬砌环与该反向衬砌环依次拼装，该反向衬砌环与相邻的同向衬砌环的各封顶管片一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相反。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的矩形盾构隧道衬砌环，采用两个封顶块，并且标准管片均为梯形管片，结构简单，能较好地适用于矩形盾构隧道的不同地段，从而只需采用一种衬砌环即可拟合矩形盾构隧道平面曲线。
本发明提供的矩形盾构隧道衬砌结构，只采用一种衬砌环，管片制作简单，施工与管理方便。本发明提供的矩形盾构隧道衬砌结构减少了十字缝的数量，显著地提高了隧道防水性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为背景技术提供的现有矩形盾构隧道中直线衬砌环的拼装结构示意图；
图2为背景技术提供的现有矩形盾构隧道中楔形衬砌环的拼装结构示意图；
图3为图2的展开结构示意图；
图4为本发明实施例提供的矩形盾构隧道衬砌环的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的矩形盾构隧道直线段的衬砌结构示意图；
图6为图5的展开结构示意图；
图7为本发明实施例提供的矩形盾构隧道曲线段的同向衬砌环拼装示意图；
图8为图7的展开结构示意图；
图9为本发明实施例提供的矩形盾构隧道曲线段的同向衬砌环与反向衬砌环的拼装示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供一种矩形盾构隧道衬砌环1，其断面呈矩形或者说大致是呈矩形的，当然，常规地，其仍具有一定的弧度(例如四个角部呈圆角，拱顶和拱底具有一定的弧度等)，这是本领域的常规认知，并不以其字面的几何意义而限定其保护范围。
如图4-图9，该衬砌环1包括两个封顶管片11和多个标准管片12，每一所述标准管片12所对应的两道纵缝14中，其中一道纵缝14与对应位置处的隧道纵向/隧道纵轴线平行，另一道纵缝14与对应位置处的隧道纵向/隧道纵轴线具有夹角；两封顶管片11的楔入方向相反并且二者之间有至少一块所述标准管片12。
可以理解地，上述封顶管片11仍采用常规的楔形块结构，其可具有一定的弧度/拱起量，其展开为平面时的形状优选为是等腰梯形；对于上述的楔入方向，也即沿隧道纵向的***方向。
上述标准管片12按所使用的位置而可设计为相应的形状，例如对于在角部位置处的标准管片12，其可以是大致呈L型的结构，可具有一定的弧度，其展开为平面时的形状优选为是直角梯形，相平行的顶边和底边对应为其两个环缝边部，直角侧边和斜边对应为其两个纵缝14边部。
基于上述衬砌环1的结构，可以实现矩形盾构隧道衬砌环1的镜像拼装，即各管片相对于衬砌环1的竖向对称平面镜像拼装，也即该衬砌环1竖向对称平面两侧的管片拼装结构相同。其中，优选地，封顶管片11在拱顶或拱底楔入，由于两个封顶管片11控制为不相邻，则优选为使两所述封顶管片11上下相对设置，每块封顶管片11相对于衬砌环1的竖向对称平面对称。
图4中示出了6分块的衬砌环1的优选应用实施例，即标准管片12为4个；但并不限于该分块方式，能够拼装拟合成所需的环形即可，其中，优选为标准管片12为偶数个。
实施例二
如图5-图9，本发明实施例提供一种矩形盾构隧道衬砌结构，包括多个上述实施例一所提供的矩形盾构隧道衬砌环1，各衬砌环1沿隧道纵向依次拼接。
其中，基于上述实施例一所提供的矩形盾构隧道衬砌环1的结构，衬砌环旋转方式由常规的“绕隧道纵轴线旋转”改为“绕隧道竖轴旋转”，通缝拼装。
从而，上述矩形盾构隧道衬砌结构仅需采用一种楔形环(即上述的矩形盾构隧道衬砌环1采用一定的楔形量)，即能拟合隧道平面曲线，具体地：
(1)如图5和图6，在隧道直线段，相邻两个矩形盾构隧道衬砌环1的各封顶管片11一一对应相抵，并且相抵的两个封顶管片11的楔入方向相反。即相邻两个衬砌环1互相绕隧道竖轴旋转180°，以拟合隧道直线纵轴线。
显然地，当矩形盾构隧道为全直线隧道时，上述衬砌环1也可取消楔形量设定。
(2)对于曲线地段：
如图7和图8，当曲线半径与衬砌环1的楔形量匹配时，可全部采用同向楔形环拼装，即：在隧道曲线段依次布置有多个同向衬砌环101，相邻两个同向衬砌环101的各封顶管片11一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片11的楔入方向相同。
如图9(省略了其展开图)，当曲线半径与衬砌环1的楔形量不匹配时，可采用多个同向楔形环+1个绕隧道竖轴旋转180°的反向楔形环组合拼装，即：在隧道曲线段，除布置有多个同向衬砌环101外，还布置有一个反向衬砌环102，各同向衬砌环101与该反向衬砌环102依次拼装，该反向衬砌环102与相邻的同向衬砌环101的各封顶管片11一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片11的楔入方向相反。
上述矩形盾构隧道衬砌结构的施工过程大致如下：
(1)根据矩形盾构隧道的平面(或纵断面)设计参数，确定衬砌环1的环宽与楔形量；
(2)根据矩形盾构隧道的结构断面，划分衬砌环分块并编号13；
(3)确定两个封顶管片11的位置，且两个封顶管片11不相邻；
(4)确定除封顶管片11以外的其余管片(即标准管片12)的形状。
(5)制作管片；
(6)管片拼装：
对于直线地段，采用两个衬砌环1为一组，同组内的两个衬砌环1，其中一个衬砌环1相对于另一个衬砌环1绕隧道竖轴旋转180度，以拟合隧道直线纵轴线；
对于曲线地段，当曲线半径与衬砌环1的楔形量匹配时，全部采用同向衬砌环101拼装；当曲线半径与楔形量不匹配时，采用若干同向衬砌环101+1个绕隧道竖轴旋转180度的反向衬砌环102的组合方式拼装，以拟合隧道曲线纵轴线；
其中，每个衬砌环1中，两个封顶管片11根据该衬砌环1的布置方式，确定其中一个封顶管片11最后拼装封顶，另一个作为该衬砌环1的首先拼装块。
本实施例提供的矩形盾构隧道衬砌结构，只采用一种衬砌环1，管片制作简单，施工与管理方便。除少量的十字型缝15外(主要出现在“其中一个衬砌环1相对于另一个衬砌环1绕隧道竖轴旋转180度”的拼装结构中)，其余接缝均为丁字型缝16，从而显著地提高了隧道防水性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种矩形盾构隧道衬砌环，其特征在于：包括两个封顶管片和多个标准管片，
每一所述标准管片所对应的两道纵缝中，其中一道纵缝与对应位置处的隧道纵向平行，另一道纵缝与对应位置处的隧道纵向具有夹角；
两封顶管片的楔入方向相反并且二者之间有至少一块所述标准管片。
2.如权利要求1所述的矩形盾构隧道衬砌环，其特征在于：各管片相对于衬砌环的竖向对称平面镜像拼装。
3.如权利要求2所述的矩形盾构隧道衬砌环，其特征在于：两所述封顶管片上下相对设置，每块封顶管片相对于衬砌环的竖向对称平面对称。
4.如权利要求1所述的矩形盾构隧道衬砌环，其特征在于：所述标准管片为偶数个。
5.一种矩形盾构隧道衬砌结构，其特征在于：包括多个如权利要求1至4中任一项所述的矩形盾构隧道衬砌环，各衬砌环沿隧道纵向依次拼接。
6.如权利要求5所述的矩形盾构隧道衬砌结构，其特征在于：在隧道直线段，相邻两个矩形盾构隧道衬砌环的各封顶管片一一对应相抵，并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相反。
7.如权利要求5所述的矩形盾构隧道衬砌结构，其特征在于：在隧道曲线段依次布置有多个同向衬砌环，相邻两个同向衬砌环的各封顶管片一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相同。
8.如权利要求7所述的矩形盾构隧道衬砌结构，其特征在于：在隧道曲线段还布置有一个反向衬砌环，各同向衬砌环与该反向衬砌环依次拼装，该反向衬砌环与相邻的同向衬砌环的各封顶管片一一对应相抵并且相抵的两个封顶管片的楔入方向相反。
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