一种城市地铁上下区间重叠盾构隧道的衬砌管片结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种城市地铁上下区间重叠盾构隧道的衬砌管片结构。
【背景技术】
[0002]21世纪以来，我国迎来了地铁空前的建设高潮，截止2011年底，中国内地已通行的城市有14个，共计1688km。经过100多年来不断的改进，盾构工法以其对环境影响小、施工占地少、征地拆迀少、经济性好、施工安全性好、地层适应性好等优点，成为地铁区间隧道建设中首选的工法。
[0003]早期的地铁建设，左右线区间隧道按照分离式布置，净距大于I倍洞径，施工过程及运营阶段两者相互影响较小，无需采取特殊工程措施。随着线网规模的不断扩容及既有周边环境的制约，区间隧道出现了十字形交叉以及左右线上下平行重叠的区间隧道相继出现，如杭州地铁在I号线西湖文化广场站?艮山门站盾构区间采用90.495米长重叠隧道出文化广场站、深圳地铁7号线的华新站?黄木岗区间、笋岗站?洪湖站区间以及红岭北?笋岗区间采用重叠盾构隧道形式对建构筑物进行避让或适应车站形式。
[0004]因此，进行上下区间重叠盾构隧道修建相关技术的研宄工作具有重要意义，特别是解决管片结构本身的特殊设计问题。管片结构用于城市地铁V级和VI级地层、上下重叠区间隧道间距2m?3m，并采用先下后上的盾构掘进顺序，为上下重叠复杂线形条件下城市地铁区间盾构隧道衬砌管片结构提供了技术保证，且重叠区间隧道可较好地解决周边环境制约、道路红线狭窄、线网运营换乘功能需求等问题。
[0005]根据专利检索结果，目前有关上下区间重叠盾构隧道修建及管片结构设计技术依然十分局限，仅有盾构掘进顺序、下隧道内可移动式轮式台车支撑系统及盾构管片背后注浆工艺。为了解决城市地铁区间隧道受周边环境制约、道路红线狭窄、线网运营换乘功能需求等导致的上下区间隧道重叠问题，关于城市地铁上下区间重叠盾构隧道衬砌管片结构的设计及研宄是十分必要的。
【发明内容】
[0006]针对目前我国城市地铁区间隧道受周边环境制约、道路红线狭窄、线网运营换乘功能需求等导致的上下区间隧道重叠问题，本发明提供了一种城市地铁上下区间重叠盾构隧道的衬砌管片结构，能够满足施工和运营期间各种荷载作用下结构安全和变形以及注浆同步均匀性、隧道使用的防水性能和耐久性。
[0007]一种城市地铁上下区间重叠盾构隧道的衬砌管片结构，包括:由多环管片沿纵向拼装而成的上行盾构隧道管片结构和下行盾构隧道管片结构；
[0008]每一环管片由三个标准块、两个邻接块和一个封顶块沿环向拼装组成；其中，下半环由三个标准块拼装而成，所述的封顶块设于两个邻接块之间且通过两个邻接块与下半环的标准块对应衔接以组成上半环；
[0009]对于上行盾构隧道管片结构，其管片的标准块、邻接块和封顶块上均仅设有一个吊装孔；
[0010]对于下行盾构隧道管片结构，其管片的标准块上设有三个吊装孔，邻接块上设有一个吊装孔和两个注浆孔，封顶块上设有一个吊装孔；
[0011]所述的上行盾构隧道管片结构和下行盾构隧道管片结构均采用两环一组的错缝拼装方式。
[0012]所述的标准块上吊装孔的孔间角度为22.5° ;所述的邻接块上的吊装孔靠中间设置，两个注浆孔分别设于邻接块两端。
[0013]所述的吊装孔的直径为50mm，注楽孔的直径为100mm。
[0014]所述的吊装孔兼作注浆孔。
[0015]对于任一环管片，其中标准块的中心角为67.5°，邻接块的中心角为68.75°，封顶块的中心角为20°。
[0016]对于任一环管片，其环向以及纵向均采用螺栓连接。
[0017]所述的管片环向每一接缝处布置两个螺栓，纵向共布置16个螺栓，其中封顶块设一个，每个邻接块及标准块均设三个。
[0018]优选地，所述的下行盾构隧道管片结构的管片采用加强配筋设计且其中螺栓采用M36型，上行盾构隧道管片结构的管片采用M30型的螺栓；以满足在上行隧道盾构掘进过程中因盾构机重量等荷载作用下，下行隧道管片结构受力安全问题。
[0019]优选地，关于两环一组的错缝拼装方式，其中一环管片的封顶块从拱顶正上方左偏转11.25°，另一环管片的封顶块则从拱顶正上方右偏转11.25°，能够提高下行隧道管片结构的整体抗弯刚度。
[0020]对于上下区间重叠盾构隧道，中间地层仅2?3m，受上下隧道盾构掘进扰动大、承载能力低，特别是当上行隧道盾构掘进时其机体自重荷载对其压缩作用明显，从而传递到下隧道管片结构上，引起安全问题，需从先行隧道内进行中间夹层注浆加固处理，因而必须对下行隧道管片结构进行特殊设计。本发明的重要特点是对于采用先下后上盾构施工顺序的城市地铁上下区间重叠隧道下行隧道管片结构进行了特殊设计，主要表现在以下四个方面:
[0021](I)为了满足下行隧道衬砌在上行隧道盾构掘进过程中因盾构机重量等荷载作用下结构受力安全问题，下行隧道管片结构采用加强配筋设计，钢筋配筋率提高了 30%，螺栓提高一个等级改用M36型。
[0022](2)从拼装方式上来提高下行隧道管片结构的整体抗弯刚度，采用了两环一组的错缝拼装方式，即第一环管片封顶块从拱顶正上方左偏转11.25。、第二环管片封顶块则从拱顶正上方右偏转11.25°。
[0023](3)下行隧道管片结构注浆孔由6个增加到16个，满足隧道周围地层注浆间距纵向1.2m、环向1.217m，从而实现下行隧道周围地层纵向和环向均匀注浆，达到加固稳定下行隧道效果。
[0024](4)下行隧道衬砌管片结构每个邻接块两端皆设置了 I个直径10mm的注浆孔，因孔直径的增大，可以进行上下隧道间夹层不同方向的注浆加固，从而实现上下隧道间夹层的有效加固。
[0025]因此，本发明管片结构能够满足施工中盾构机重量、盾构机施加的压力和地层开挖应力释放等施工荷载和运营期间的水土压力和地铁列车荷载作用下结构安全和变形，同时满足管片结构壁后二次注浆和上下重叠隧道间夹层的同步均匀注浆施工性能，最后满足隧道使用的防水性能和耐久性。该管片结构能用于城市地铁V级和VI级地层、上下重叠区间隧道间距2m?3m，并采用先下后上的盾构掘进顺序，为上下重叠复杂线形条件下城市地铁区间盾构隧道衬砌管片结构提供了技术保证，且重叠区间隧道可较好地解决周边环境制约、道路红线狭窄、线网运营换乘功能需求等问题而被广泛应用。
【附图说明】
[0026]图1为本发明管片结构的分块示意图。
[0027]图2(a)为本发明管片结构的第一环管片错缝拼装示意图。
[0028]图2(b)为本发明管片结构的第二环管片错缝拼装示意图。
[0029]图3(a)为本发明上行盾构隧道管片结构注浆孔和吊装孔布置示意图。
[0030]图3(b)为本发明下行盾构隧道管片结构注浆孔和吊装孔布置示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明的技术方案进行详细说明。
[0032]本实施例的区间盾构隧道的建筑限界所需直径为5200_，另外，考虑盾构隧道施工时将要发生的施工误差、结构变形、隧道沉降以及测量误差等，在隧道周边预留150_，即隧道管片内净空为5500mm。
[0033]本实施方式采用预制钢筋混凝土平板型管片结构，幅宽1200mm，厚度为350mm ；如图1所示，每一环管片分为6块，即3块标准块(中心角67.5° )，2块邻接块(中心角68.75。)，一块封顶块(中心角20。)。
[0034]管片之间采用弯螺栓连接，环向每接缝有2个螺栓共12个，纵向共设16个螺栓(封顶块I个、标准块和邻接块每块3个)。