一种盾构隧道复合管片

1.本技术涉及盾构隧道施工的技术领域，尤其涉及一种盾构隧道复合管片。


背景技术：

2.随着隧道施工装备的不断发展，盾构法施工已经成为引领隧道工程不断向大埋深、大断面和长距离等方向发展的首选技术，但很多项目处于复杂的地质条件下，如围岩软弱、破碎导致其强度低、自承力差、流变性大、稳定性难以控制；穿越水域或海域，承受较大的水压力等；特别是在位于沿海地震亚区，地震活动较为频繁，多山濒海，地质条件异常复杂，使得隧道工程在建设和服役过程中存在更高的风险，但近年来随着修建的盾构隧道越来越多，部分隧道甚至处于在7度以上的高地震烈度区，传统的衬砌管片无法满足高烈度地震工况下水下盾构隧道的安全和耐久性要求，必须采取抗震措施。
3.目前，国内外盾构隧道抗震方法和措施主要是针对软弱地层的，即对沿线软弱地层进行地基加固，减少盾构隧道的地震响应(主要是减少盾构隧道的地震位移量)，这种方法和措施的明显缺点是地震响应(主要是盾构隧道的地震位移)很难完全消除，当地震响过大时，隧道结构就不能满足安全和耐久性的要求，而且这种方法工程量大、造价高、施工工艺复杂、质量难以保证。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提供一种盾构隧道复合管片，可有效解决盾构隧道在复杂地质条件下容易破坏失效的问题，并降低隧道工程在建设和服役过程中存在的风险。采用如下的技术方案：
5.一种盾构隧道复合管片，包括若干弧形钢筋混凝土管片，所述钢筋混凝土管片内预埋有钢管混凝土构件；
6.所述钢管混凝土构件由弧形钢管内浇筑混凝土构成，其表面设有波纹；
7.若干所述钢筋混凝土管片沿弧长方向两两依次连接，使得钢管混凝土构件形成承压环；
8.所述钢管混凝土构件沿弧长方向在其两端分别设单向插接头和销钉；
9.每两个所述钢管混凝工构件沿弧长方向通过插接头与销钉卡接固定；
10.每两个所述钢筋混凝土管片沿其弧长方向通过螺栓连接固定。
11.可选的，所述插接头包括弹性锲块、弹簧及套管；
12.所述套管沿开口朝外固定在钢管混凝土构件的一端，所述弹簧内置在套管内；
13.所述套管沿开口朝内逐渐扩径形成喇叭形滑动腔室，所述锲块滑动安装在所述腔室内。
14.可选的，所述销钉沿其接头朝向钢管混凝土构件的方向逐渐缩减，形成喇叭形接头；
15.所述销钉抵住所述锲块沿插入方向滑动，以使得所述锲块贴着所述腔室壁沿插入
方向移动并沿径向扩张；
16.所述弹簧逆着插入方向抵住所述锲块，以使得所述锲块贴着所述腔室壁逆着插入方向移动，并与所述销钉过盈配合以卡住插接头。
17.可选的，每两个所述钢筋混凝土管片的接缝处设有止水密封垫。
18.可选的，每两个所述钢筋混凝土管片的接缝处设有定位棒。
19.可选的，所述钢筋混凝土管片纵向截面设有若干纵向接口。
20.可选的，所述弧形钢管外表面设有波纹。
21.可选的，所述弧形钢管内外表面均设有波纹。
22.可选的，所述钢筋混凝土管片与钢管混凝土构件的弧形长度相等。
23.综上所述，本技术包括以下有益效果：
24.1.本实用新型采用在钢筋混凝土管片内预埋弧形钢管凝土构件，在钢管内部浇注混凝土，钢管为内部混凝土提供约束，内部混凝土为钢管提供支撑，使得圆弧形钢管混凝土结构具有更高的承载力，拼接以后，在衬砌结构中形成了高强度的钢管混凝土环状骨架。
25.2.本实用新型采用把钢管混凝土结构引入到管片设计中，把弧形钢管混凝土构件和钢筋混凝土管片相结合来提高盾构隧道管片的刚度和承载力，并通过钢管混凝土构件拼接形成完整钢管混凝土承压环，提高衬砌结构的整体力学性能，以适应复杂地质条件下衬砌结构的稳定性需要。
26.3.本实用新型通过内置的插接结构和传统的螺栓一起形成联合拼接技术，结合了插接结构施工速度快的优点和螺栓连接稳定性好的特点，通过两种方式联合以提高管片接缝的整体刚度，因而提高衬砌结构的稳定性，起到预防管片衬砌结构灾变及病害。
附图说明
27.图1是本实施例的整体结构拼接示意图；
28.图2是本实施例的插接结构示意图。
29.附图标记说明：1、钢筋混凝土管片；2、止水密封垫；3、定位棒；4、纵向接口；5、套管；6、螺栓；7、钢管混凝土构件；8、销钉；9、锲块；10、弹簧。
具体实施方式
30.以下结合附图1-2对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种盾构隧道复合管片，主要由若干弧形钢筋混凝土管片1沿弧长方向两两依次拼接而成，如图1所示，每个钢筋混凝土管片1内预埋有钢管混凝土构件7，钢筋混凝土管片1与钢管混凝土构件7均采用圆弧形结构，二者弧长相等，钢管混凝土构件7由弧形钢管内浇筑混凝土构成，钢管为内部混凝土提供约束，内部混凝土为钢管提供支撑，使得圆弧形钢管混凝土骨架是同截面的钢筋混凝土结构承载力的2倍左右，从而提高混凝土的强度和变形能力。
32.其弧形钢管外表面设有波纹，或者弧形钢管内外表面均设有波纹，采用波纹结构的钢管，可增大混凝土浇筑的粘性，过渡地震响应对隧道结构的影响，提高隧道结构的安全稳定性和耐久性。
33.钢管混凝土构件7的两端分别设单向插接头和销钉8，所述插接头与销钉8活动配
合卡接，每两个所述钢管混凝工构件通过插接头与销钉8卡接固定，若干钢管混凝土构件7沿弧长方向两两依次连接，以形成承压环，每两个所述钢筋混凝土管片1通过螺栓6连接固定，每两个钢筋混凝土管片1的接缝处设有定位棒3，方便拼接定位，每两个管片的接缝处采用插接结构和传统的螺栓6连接共同作用，接缝的刚度也大幅提高，因而提高衬砌结构的稳定性。
34.每两个管片的接缝处均采用防水结构，在其接缝处设有止水密封垫2，若干钢筋混凝土管片1纵向截面设有若干纵向接口4，可用于纵向拼接以形成完整的隧道衬砌结构。
35.如图2所示，本实用新型采用的单向插接头的细部构造主要包括弹性锲块9、弹簧10及套管5，套管5沿开口朝外固定在钢管混凝土构件7的一端，套管5沿开口朝内逐渐扩径形成喇叭形滑动腔室，弹性锲块9滑动安装在滑动腔室内，弹簧10内置在套管5内，其两端分别与套管5的底部及弹性锲块9相抵住，弹性锲块9可压迫弹簧10沿着滑动腔室壁进行滑动，其由喇叭形滑动腔室限制弹性锲块9的形状，弹性锲块9可沿腔室扩径的方向进行扩张。
36.销钉8沿其接头朝向钢管混凝土构件7的方向逐渐缩减，形成喇叭形接头，与喇叭形滑动腔室形成间隙配合，销钉8抵住弹性锲块9沿插入方向滑动，以使得弹性锲块9贴着腔室壁沿插入方向移动并沿径向扩张，让位销钉8，当弹性锲块9与销钉8相抵住的一侧扩张所形成的开口与销钉8接头一致大小，此时销钉8可插入至弹性锲块9内，弹性锲块9失去抵力，在弹簧10的作用下，逆着插入方向移动，以使得弹性锲块9贴着滑动腔室壁逆着插入方向在销钉8与滑动腔室形成的间隙内移动，并与销钉8过盈配合以卡住插接头，此时逆着插入方向无法拔出销钉8，起到拼接固定作用。
37.本实用新型的工作机理是，钢筋混凝土管片1具有较高的强度和刚度，在其内置的弧形波纹钢管混凝土构件7通过套筒与销钉8插接形成完整的钢管混凝土承压环结构，使得衬砌结构的整体力学性能得到强化，确保隧道衬砌结构的整体稳定性。
38.而且采用图2所示的插接结构以提高衬砌管片在其施工过程中的拼接效率以充分发挥盾构隧道施工速度快、精度高、工业化和标准化程度高等优点，同时与采用螺栓6连接共同作用，形成联合拼接以确保接缝的刚度和强度。
39.本实用新型提供的复合管片及承压环强化技术，能够大幅提高盾构隧道衬砌管片的强度、刚度及管片衬砌结构的整体稳定性，特别是在单层衬砌条件下，可以有效降低管片接缝张开量及结构变形，从而减少盾构隧道病害和灾害的发生。
40.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。