多心圆盾构隧道衬砌的制作方法

本发明属于一种盾构隧道衬砌，具体涉及一种多心圆盾构隧道衬砌。

背景技术：

盾构自从诞生以来，以其安全、优质、快速、环保的特性得以广泛应用并迅速发展。我国盾构技术始于1953年，东北阜新煤矿直径2.6m手掘式盾构施工的琉水巷道，60至90年代初上海软土盾构技术，到90年代中后期广州复合地层盾构技术。盾构技术在交通中大规模实践和创新中不断的更新，不仅能够适应各类复杂的地质条件，而且向“长、大、难、快、优”发展，更是由“交通”向“电力、水务、燃气”宽广领域延伸；盾构技术以地质适应性广、机械化程度高是未来地下工程施工的发展趋势。

目前盾构直径越来越大，掘进距离越来越长，均采用是圆形结构，大直径盾构其轨下空间设置混凝土回填，以满足隧道的运营使用功能、刚度和整体稳定要求。城市隧道为了减少对地下空间的占用和减少对构筑物影响以及降低投资，曾尝试非圆形结构，日本在80年代开发应用矩形隧道，1986年制造了马蹄形机械挖掘盾构，1991年制造了ECL盾构；上海轨道交通8号线2003年双圆盾构和广州、上海市政工程1995年矩形盾构等成功使用，为异形盾构的技术发展做了储备工作。

圆形结构优点是受力合理、施工摩阻力小；但是空间利用率低，轨下实施工序干扰大、洞内施工环境差。一般交通隧道为满足防灾疏散功能设置了轨下空间，其优势明显；但山岭铁路隧道若采用圆形，其轨下多被素混凝土填充，掘削土量大、回填圬工量大，投资高；矩形断面虽能有效利用空间，但结构受力不利。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种多心圆盾构隧道衬砌。

本发明的技术方案是：一种多心圆盾构隧道衬砌，包括由等厚弧形管片围合拼接成的整环衬砌，所述整环衬砌内轮廓为多心圆状。

所述整环衬砌断面为轴对称图形，所述的对称轴为隧道中线。

所述整环衬砌包括依次间隔串联的奇数环和偶数环。

所述奇数环、偶数环沿隧道中线互为镜像。

所述奇数环和偶数环均包括楔形块、Ⅰ号相邻块、Ⅱ号相邻块、Ⅰ号普通块、Ⅱ号普通块、Ⅲ号普通块、Ⅳ号普通块、Ⅴ号普通块。

所述楔形块位于拱顶偏40°位置。

所述相邻的奇数环、偶数环之间为错缝拼装。

本发明中管片设计采用的内轮廓与山岭隧道矿山法施工的隧道内轮廓一致，便于结构衔接，实现盾构施工无竖井始发、接收要求，克服了圆形盾构管片拼装后轨下空间回填混凝土方量大的问题，且受力合理，各管片结合所在断面部位受力进行配筋，可有效控制投资、降低施工难度和加快施工进度。本发明能够广泛的适用于大直径、大埋深、长距离、富水土质地层条件下盾构隧道的设计、施工。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图；

图2 是本发明中奇数环的示意图；

图3 是本发明中偶数环的示意图；

其中：

1 楔形块 2 Ⅰ号相邻块

3 Ⅱ号相邻块 4 Ⅰ号普通块

5 Ⅱ号普通块 6 Ⅲ号普通块

7 Ⅳ号普通块 8 Ⅴ号普通块。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~3所示，一种多心圆盾构隧道衬砌，包括由等厚弧形管片围合拼接成的整环衬砌，所述整环衬砌内轮廓为多心圆状。

所述整环衬砌断面为轴对称图形，所述的对称轴为隧道中线。

所述整环衬砌包括依次间隔串联的奇数环和偶数环。

所述奇数环、偶数环沿隧道中线互为镜像。

所述奇数环和偶数环均包括楔形块1、Ⅰ号相邻块2、Ⅱ号相邻块3、Ⅰ号普通块4、Ⅱ号普通块5、Ⅲ号普通块6、Ⅳ号普通块7、Ⅴ号普通块8。

所述楔形块1位于拱顶偏40°位置。

所述相邻的奇数环、偶数环之间为错缝拼装。

管片衬砌环按不同工况最不利情况进行了简算，针对性进行配筋设计，以经济合理用钢量保证结构安全，满足结构安全指标要求。

盾构隧道外轮廓跨度为11.54m，高度为10.59m，厚度为500mm盾构管片。管片拼装方式拟采用“7+1分块”错缝拼装方式。

将多心圆衬砌环衬砌中心线等分22份，分割成7+1块弧形板块，即楔形块1、Ⅰ号相邻块2、Ⅱ号相邻块3、Ⅰ号普通块4、Ⅱ号普通块5、Ⅲ号普通块6、Ⅳ号普通块7、Ⅴ号普通块8。

将管片按设计要求编号，运至现场，盾构机掘进后组装、拼装成环，进而串接成连续成多环。

本发明衬砌依托多心圆盾构机拼装成型的，设计采用两种结构型式，串联拼装形成隧道衬砌，先以奇数衬砌环进行分块、排版、防水构造布置等，再施作偶数环盾构衬砌。

本发明中管片设计采用的内轮廓与山岭隧道矿山法施工的隧道内轮廓一致，便于结构衔接，实现盾构施工无竖井始发、接收要求，克服了圆形盾构管片拼装后轨下空间回填混凝土方量大的问题，且受力合理，各管片结合所在断面部位受力进行配筋，可有效控制投资、降低施工难度和加快施工进度。本发明能够广泛的适用于大直径、大埋深、长距离、富水土质地层条件下盾构隧道的设计、施工。