专利名称：安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大直径盾构法隧道结构。特别是涉及一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构。
背景技术：
近年来，盾构法在我国隧道工程建设中得到了快速发展，大型盾构法隧道的断面直径从地铁区间约6m增至15m(隧道外径)。原有的小直径盾构法隧道的设计与施工经验不足以满足大直径盾构法隧道建造的需要，设计计算理论与技术水平有待进一步提高，值得进行深入理论研究和技术开发。盾构法隧道是以环向、纵向螺栓将预制管片一块块连接成一体的，隧道截面弯矩随着隧道断面直径的二次方而显著增大。隧道管片厚度、截面配筋直径和环向连接螺栓直径都需要随着断面直径增大而增大。随着截面弯矩增大，隧道纵向接缝间隙会增大，引起防水密封垫失效和发生渗漏水，影响隧道车辆安全运营，并降低隧道的耐久性。盾构法隧道纵向接缝能承受较大的轴力，而承受弯矩的能力较弱。所以，如果能减少隧道截面弯矩，对隧道受力性能和耐久性的提高具有非常重要意义。大直径(大断面)盾构法隧道上层顶部一般设为排烟道，中部为公路车行道或地铁车辆行车层，车行道下部空间为预留空间。钢筋混凝土烟道板离拱顶有2米多净空。目前，计算隧道内力时，只考虑钢筋混凝土烟道板自重、行车道自重及车辆荷载引起隧道结构的附加内力，并没有考虑钢筋混凝土烟道板和行车道板参与隧道结构共同承受水土压力的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够减少盾构法隧道截面弯矩、提高隧道结构耐久性的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构。本发明所采用的技术方案是一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，包括有由若干块管片通过螺栓连接拼装成环，环与环之间采用螺栓连接从而构成的盾构法隧道，还设置有分别对应的埋设在隧道顶部两侧拱腰处的管片内的预埋件或第一螺母，连接在每个预埋件或第一螺母上的支座，两端分别固定连接在所述支座上的一根以上的受拉弦杆。所述的预埋件包括有第一钢板和固定连接在第一钢板上的多根锚筋，所述的第一钢板上形成有多个用于支座的第一通孔，在第一钢板与管片混凝土接触一侧与所述的多个第一通孔相对应的焊接有多个用于固定支座的第二螺母，所述的第二螺母与所述的第一·通孔同轴设置。所述的支座为第一类型支座或第二类型支座或第三类型支座中的一种。所述的第一类型支座包括有矩形结构的第二钢板、矩形结构的第三钢板和直角三角形结构的第四钢板，所述的第二钢板固定焊接在第四钢板的斜边上，且与第四钢板相垂直设置，所述的第三钢板固定焊接在第四钢板和垂直直角边上，且与第四钢板相垂直设置，其中，所述的第二钢板上形成有多个第二通孔，所述的多个第二通孔与预埋件中第一钢板上的多个第一通孔一一对应，所述的第三钢板上形成有用于贯穿受拉弦杆的第三通孔。所述的第二类型支座包括有矩形结构的第五钢板和直角三角形结构的第六钢板，所述的第五钢板固定焊接在第六钢板的斜边上，且与第六钢板相垂直设置，其中，所述的第五钢板上形成有多个第四通孔，所述的多个第四通孔与预埋件中第一钢板上的多个第一通孔一一对应，所述的第六钢板上形成有第五通孔，所述的第五通孔的轴线与隧道轴线相平行。所述的第三类型支座包括有一端形成有用于与第一螺母连接的外螺纹的第二螺
栓，所述第二螺栓的另固定焊接有用于连接受拉弦杆的钢制承载环。所述的受拉弦杆为第一类型受拉弦杆，所述的第一类型受拉弦杆是由I根圆钢或钢筋构成，所述的圆钢或钢筋的两个端部分别形成有用于固定在第一类型支座上的外螺纹，所述的圆钢或钢筋两个端部的外螺纹的方向相反。所述的受拉弦杆为第二类型受拉弦杆，所述的第二类型受拉弦杆包括有两根拉杆和用于将两根拉杆连接为一体的旋紧件，所述拉杆的一端形成有用于与第二类型支座或第三类型支座相连接的Π形钢制承载环，所述拉杆的另一端形成有外螺纹，所述的旋紧件的两端分别形成有用于与所述的拉杆端部的外螺纹相结合的内螺纹。当受拉弦杆采用第一类型受拉弦杆时，对受拉弦杆施加预拉力是通过拧紧安设在第一类型受拉弦杆两端上的第三螺母实施的；当受拉弦杆采用第二类型受拉弦杆时，对受拉弦杆施加预拉力是通过旋转第二类型受拉弦杆中间的旋紧件实施的。所述的受拉弦杆还能够安装在大直径盾构法隧道的下部仰拱，且受拉弦杆浇注在行车道板混凝土中，通过受拉弦杆对隧道下部仰拱施加一对拉力。本发明的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构，能够减少盾构法隧道截面弯矩，提高了盾构法隧道结构的受力性能，提高隧道结构耐久性，减小隧道管片接缝之间的缝隙，提高隧道结构管片接缝之间的防水性能。
图I是目前通行做法的大直径盾构法隧道结构示意图；图2是本发明给出的第一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构示意图；图3是本发明给出的第二种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构示意图；图4是本发明给出的第三种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构示意图；图5是第一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构的弦杆安装示意图；图6是第二种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构的弦杆安装示意图；图7是第三种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构的弦杆安装示意图；其中a是整体图b是连接螺母图c是第三类型支座8是预埋件的结构示意图；图9是第一类型支座的结构示意图；其中a是第一类型支座图b是第三钢板图c是第二钢板图d是第四钢板图10是第二类型支座的结构示意图；其中a是第二类型支座图b是第五钢板图c是第六钢板图
图11是拉杆和旋紧件的结构示意图；其中a是拉杆正面图b是拉杆侧面图c是旋紧件图中F :作用在隧道拱腰的拉力I :管片2 :预埋件3 :连接螺母4 :支座5 :第一螺栓6 :受拉弦杆10 :钢制承载环11 :螺母21 :第一钢板22 :锚筋23 :第一通孔24 :第二螺母25 :第二钢板26 :第三钢板27:第四钢板28:第五钢板29 :第六钢板31 :第二螺栓32 :钢制承载环41 :第一类型支座42 :第二类型支座43 :第三类型支座61 :第一类型受拉弦杆62 :第二类型受拉弦杆63 :旋紧件64 :拉杆
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构做出详细说明。如图I、图2、图3、图4、图7所示，本发明的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，包括有由若干块管片通过螺栓连接拼装成环，环与环之间采用螺栓连接从而构成的盾构法隧道，分别对应的埋设在隧道顶部两侧拱腰处的管片I内的预埋件2或第一螺母3，连接在每个预埋件2或第一螺母3上的支座4，两端分别固定连接在所述支座4上的一根以上的受拉弦杆6，通过受拉弦杆对隧道顶部拱腰施加一对拉力F。即，在管片制作时，在隧道顶部拱腰的预设管片内侧安设预埋件或第一螺母，在盾构机的钢壳内采用目前通行做法将若干块管片通过螺栓连接拼装成环，环与环之间采用螺栓连接。如图8所示，所述的预埋件2包括有第一钢板21和通过焊接固定连接在第一钢板21上的多根锚筋22，所述的第一钢板21上形成有多个用于连接支座4的第一通孔23，在第一钢板21与管片混凝土接触一侧与所述的多个第一通孔23相对应的焊接有多个用于固定支座4的第二螺母24，所述的第二螺母24与所述的第一通孔23同轴设置。如图7、图9、图10所示，所述的支座4为第一类型支座41或第二类型支座42或第三类型支座43中的一种，本发明还可以采用其他类型的支座。所述的第一类型支座41或第二类型支座42或第三类型支座43或其他类型支座的主要功能包括架设受拉弦杆及对隧道顶部拱腰提供一对拉力F。如图9所示，所述的第一类型支座41包括有矩形结构的第二钢板25、矩形结构的第三钢板26和直角三角形结构的第四钢板27，所述的第二钢板25固定焊接在第四钢板27的斜边上，且与第四钢板27相垂直设置，所述的第三钢板26固定焊接在第四钢板27和垂直直角边上，且与第四钢板27相垂直设置，其中，所述的第二钢板25上形成有多个第二通孔15，所述的多个第二通孔15与预埋件2中第一钢板21上的多个第一通孔23 —一对应，所述的第三钢板26上形成有用于贯穿受拉弦杆6的第三通孔33。如图10所示，其特征在于，所述的第二类型支座42包括有矩形结构的第五钢板28和直角三角形结构的第六钢板29，所述的第五钢板28固定焊接在第六钢板29的斜边上，且与第六钢板29相垂直设置，其中，所述的第五钢板28上形成有多个第四通孔16，所述的多个第四通孔16与预埋件2中第一钢板21上的多个第一通孔23 —一对应，所述的第六钢板29上形成有第五通孔17，所述的第五通孔17的轴线与隧道轴线相平行。如图7所示，其特征在于，所述的第三类型支座43包括有一端形成有用于与第一螺母3连接的外螺纹的第二螺栓31，所述第二螺栓31的另固定焊接有用于连接受拉弦杆6的钢制承载环32。 如图5所示，所述的受拉弦杆6为第一类型受拉弦杆61，所述的第一类型受拉弦杆61是由I根圆钢或钢筋构成，所述的圆钢或钢筋的两个端部分别形成有用于固定在第一类型支座41上的外螺纹，所述的圆钢或钢筋两个端部的外螺纹的方向相反。第一类型受拉弦杆与第一类型支座配对使用。如图6、图11所示，所述的受拉弦杆6为第二类型受拉弦杆62，所述的第二类型受拉弦杆62包括有两根拉杆64和用于将两根拉杆64连接为一体的旋紧件63，所述拉杆64的一端一体形成有用于通过销钉与第二类型支座42)或第三类型支座43相连接的Π形钢制承载环10，所述拉杆64的另一端形成有外螺纹，所述的旋紧件63的两端分别形成有用于与所述的拉杆64端部的外螺纹相结合的内螺纹。即第二类型受拉弦杆与第二类型支座或第三类型支座通过销钉连接配对使用。如图5所示，当受拉弦杆6采用第一类型受拉弦杆61时，对受拉弦杆6施加的预拉力F是通过拧紧安设在第一类型受拉弦杆61两端上的第三螺母11实施的；如图10所示，当受拉弦杆6采用第二类型受拉弦杆62时，对受拉弦杆6施加的预拉力F是通过旋转第二类型受拉弦杆62中间的旋紧件63实施的。所述的受拉弦杆6还能够安装在大直径盾构法隧道的下部仰拱，且受拉弦杆6浇筑在行车道板混凝土中，通过受拉弦杆6对隧道下部仰拱施加一对拉力F。
权利要求
1.一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，包括有由若干块管片通过螺栓连接拼装成环，环与环之间采用螺栓连接从而构成的盾构法隧道，其特征在于，还设置有分别对应的埋设在隧道顶部两侧拱腰处的管片(I)内的预埋件(2)或第一螺母(3)，连接在每个预埋件(2)或第一螺母(3)上的支座(4)，两端分别固定连接在所述支座(4)上的一根以上的受拉弦杆(6)。
2.根据权利要求I所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的预埋件(2)包括有第一钢板(21)和固定连接在第一钢板(21)上的多根锚筋(22)，所述的第一钢板(21)上形成有多个用于支座(4)的第一通孔(23)，在第一钢板(21)与管片混凝土接触一侧与所述的多个第一通孔(23)相对应的焊接有多个用于固定支座(4)的第二螺母(24)，所述的第二螺母(24)与所述的第一通孔(23)同轴设置。
3.根据权利要求I所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的支座(4)为第一类型支座(41)或第二类型支座(42)或第三类型支座(43)中的一种。
4.根据权利要求3所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的第一类型支座(41)包括有矩形结构的第二钢板(25)、矩形结构的第三钢板(26)和直角三角形结构的第四钢板(27)，所述的第二钢板(25)固定焊接在第四钢板(27)的斜边上，且与第四钢板(27)相垂直设置，所述的第三钢板(26)固定焊接在第四钢板(27)和垂直直角边上，且与第四钢板(27)相垂直设置，其中，所述的第二钢板(25)上形成有多个第二通孔(15)，所述的多个第二通孔(15)与预埋件(2)中第一钢板(21)上的多个第一通孔(23)—一对应，所述的第三钢板(26)上形成有用于贯穿受拉弦杆(6)的第三通孔(33)。
5.根据权利要求3所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的第二类型支座(42)包括有矩形结构的第五钢板(28)和直角三角形结构的第六钢板(29)，所述的第五钢板(28)固定焊接在第六钢板(29)的斜边上，且与第六钢板(29)相垂直设置，其中，所述的第五钢板(28)上形成有多个第四通孔(16)，所述的多个第四通孔(16)与预埋件(2)中第一钢板(21)上的多个第一通孔(23) —一对应，所述的第六钢板(29)上形成有第五通孔(17)，所述的第五通孔(17)的轴线与隧道轴线相平行。
6.根据权利要求3所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的第三类型支座(43)包括有一端形成有用于与第一螺母(3)连接的外螺纹的第二螺栓(31)，所述第二螺栓(31)的另固定焊接有用于连接受拉弦杆(6)的钢制承载环(32)。
7.根据权利要求I所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的受拉弦杆(6)为第一类型受拉弦杆(61)，所述的第一类型受拉弦杆(61)是由I根圆钢或钢筋构成，所述的圆钢或钢筋的两个端部分别形成有用于固定在第一类型支座(41)上的外螺纹，所述的圆钢或钢筋两个端部的外螺纹的方向相反。
8.根据权利要求I所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的受拉弦杆(6)为第二类型受拉弦杆(62)，所述的第二类型受拉弦杆(62)包括有两根拉杆(64)和用于将两根拉杆(64)连接为一体的旋紧件(63)，所述拉杆(64)的一端形成有用于与第二类型支座(42)或第三类型支座(43)相连接的Π形钢制承载环(10)，所述拉杆(64)的另一端形成有外螺纹，所述的旋紧件(63)的两端分别形成有用于与所述的拉杆(64)端部的外螺纹相结合的内螺纹。
9.根据权利要求7所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，当受拉弦杆(6)采用第一类型受拉弦杆(61)时，对受拉弦杆(6)施加预拉力(F)是通过拧紧安设在第一类型受拉弦杆(61)两端上的第三螺母(11)实施的；当受拉弦杆(6)采用第二类型受拉弦杆(62)时，对受拉弦杆(6)施加预拉力(F)是通过旋转第二类型受拉弦杆(62)中间的旋紧件(63)实施的。
10.根据权利要求I所述的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，其特征在于，所述的受拉弦杆(6)还能够安装在大直径盾构法隧道的下部仰拱，且受拉弦杆(6)浇注在行车道板混凝土中，通过受拉弦杆(6)对隧道下部仰拱施加一对拉力(F)。
全文摘要
一种安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道，包括有由若干块管片通过螺栓连接拼装成环，环与环之间采用螺栓连接从而构成的盾构法隧道，还设置有分别对应的埋设在隧道顶部两侧拱腰处的管片内的预埋件或第一螺母，连接在每个预埋件或第一螺母上的支座，两端分别固定连接在所述支座上的一根以上的受拉弦杆。本发明的安装有受拉弦杆的大直径盾构法隧道结构，能够减少盾构法隧道截面弯矩，提高了盾构法隧道结构的受力性能，提高隧道结构耐久性，减小隧道管片接缝之间的缝隙，提高隧道结构管片接缝之间的防水性能。
文档编号E21D11/04GK102937025SQ20121048246
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月25日 优先权日2012年11月25日
发明者张先锋, 佘才高, 江水德, 朱世友, 张存, 宋仪, 江婕瑞, 陈长江, 赵正蓉, 赵静 申请人:中铁隧道集团有限公司, 中铁隧道勘测设计院有限公司