一种盾构隧道衬砌圆环及其拼装方法与流程

本发明涉及采用盾构法施工的隧道工程，具体涉及一种盾构隧道衬砌圆环及其拼装方法。

背景技术：

1、现有技术中，采用盾构法施工的隧道结构一般由若干块预制的钢筋混凝土管片，按照一定的顺序拼装形成环形结构。组成该环形结构的若干块管片中，最后拼装的一块管片通常称为封顶块，与封顶块相邻的管片称为邻接块，其余管片称为标准块。即盾构隧道衬砌圆环一般由多块标准块、2块邻接块和1块封顶块组成。

2、以全环分为10块的通用楔形环为例，说明拼装顺序如下：首先拼装标准块b4，继续逐块对称拼装标准块b5→b3→b6→b2→b7→b1，然后拼装邻接块l2→l1，最后拼装封顶块f，封闭成环。

3、以上举例的各管片的拼装顺序，可以根据现场实际情况、设备条件或操作习惯进行调整，但是首先拼装标准块、再拼装邻接块，在其他管片均就位的状态下，最后拼装封顶块的顺序是固定不变的。

4、图1为现有技术所采用的盾构隧道衬砌圆环示意图，其中，r为管片衬砌圆环内弧面半径、r为管片衬砌圆环外弧面半径；b为管片衬砌圆环标准环宽、bmin为最小环宽、bmax为最大环宽，楔形量δ＝bmax-bmin；b1～b7为标准块、l1、l2为邻接块、f为封顶块。

5、现有技术中，封顶块采用沿纵向插入的方式拼装。所谓纵向，即指隧道衬砌圆环的轴心方向，也即盾构机的掘进方向，封顶块纵向插入的方向与盾构机前进方向相反。为此，封顶块是具有纵向楔形的插入块。

6、封顶块在衬砌圆环横断面的位置，随着拼装点位最优方案的动态选择，可能位于任一可行的拼装位置上。

7、由于封顶块是全环最后拼装的纵向插入块，其能否顺利就位受到先于封顶块就位的其他管片拼装精度的严重影响。封顶块的纵向插入阻力来自两方面：一是，其他管片拼装就位后留下的圆环“缺口”空间；二是，管片接缝间止水条的压缩力。

8、相关技术中，当封顶块位于衬砌圆环的上半环时，对于保障拼装质量、保障防水质量、保障衬砌圆环受力均匀是有利的，且便于施工。

9、当封顶块位于衬砌圆环的下半断面时，即在封顶块纵向插入前，由其他管片拼装就位后留下的圆环“缺口”位于下半断面，受重力作用、止水条环向压缩不到位及施工误差等因素影响，先行拼装的各管片均有向下半断面“缺口”方向滑动的趋势，随着定位误差的累积，这一“缺口”的空间尺寸容易出现小于理论值的状况。这将使位于下半断面的封顶块的插入难度大大增加，当以较大的千斤顶反力强行插入时，将导致管片出现局部破损，或止水条沿纵向被“搓”起而发生移位乃至受损破坏。

10、因此，为避免封顶块位于下半断面时可能出现的问题，现有技术通常可能放弃最优拼装点位，退而求次地选择封顶块位于上半环的拼装点位，以便降低施工难度。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种盾构隧道衬砌圆环及其拼装方法，其能够解决上述技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种盾构隧道衬砌圆环，包括：多块楔形块，该多块楔形块中的一块或多块位于盾构隧道衬砌圆环的上半环，其中每块楔形块均设有两个纵向楔形面；多块邻接块，其中每块邻接块均设有一个纵向楔形面和一个非纵向楔形面，其中该邻接块的纵向楔形面与该楔形块的纵向楔形面相契合；多块标准块，其中每块标准块均位于该多块邻接块的非纵向楔形面之间，以与该多块楔形块和该多块邻接块共同组成该盾构隧道衬砌圆环。

3、优选地，该多块楔形块包括：第一楔形块f1、第二楔形块f2和第三楔形块f3；该多对邻接块包括：第一对邻接块l1 a、l1 b，位于该第一楔形块f1的两侧，第二对邻接块l2a、l2b，位于该第二楔形块f2的两侧，第三对邻接块l3a、l3b，该位于第三楔形块f3的两侧；该多块标准块包括：第一标准块b1，位于该第一对邻接块l1 a、l1 b中的第二邻接块l1 b和该第二对邻接块l2a、l2b中的第一邻接块l2a之间，第二标准块b2，位于该第一对邻接块l1 a、l1 b中的第一邻接块l1 a和该第三对邻接块l3a、l3b中的第二邻接块l3b之间，第三标准块b3，位于该第二对邻接块l2a、l2b中的第二邻接块l2b和该第三对邻接块l3a、l3b中的第一邻接块l3a之间。

4、优选地，该多块楔形块包括：第一楔形块f1、第二楔形块f2和第三楔形块f3；该多对邻接块包括：第一对邻接块l1 a、l1 b，位于该第一楔形块f1的两侧，第二对邻接块l2a、l2b，位于该第二楔形块f2的两侧，第三对邻接块l3a、l3b，该位于第三楔形块f3的两侧；该多块标准块包括：第一标准块b1，位于该第一对邻接块l1 a、l1 b中的第二邻接块l1 b和该第二对邻接块l2a、l2b中的第一邻接块l2a之间，第二标准块b2，位于该第一对邻接块l1 a、l1 b中的第一邻接块l1a和该第三对邻接块l3a、l3b中的第二邻接块l3b之间。

5、优选地，该第二对邻接块l2a、l2b中的第二邻接块l2b和该第三对邻接块l3a、l3b中的第一邻接块l3a衔接。

6、优选地，该多块楔形块中的一块或多块位于该盾构隧道衬砌圆环的上半环。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种盾构隧道衬砌圆环的拼装方法，包括：将多块楔形块和多块邻接块进行拼装，其中每块楔形块均设有两个纵向楔形面，每块邻接块均设有一个纵向楔形面和一个非纵向楔形面，其中该邻接块的纵向楔形面与该楔形块的纵向楔形面相契合；将该多块邻接块与多块标准块进行拼装，其中每块标准块均位于该多块邻接块的非纵向楔形面之间；将该多块楔形块中的一块或多块拼装至盾构隧道衬砌圆环的上半环并且用作该盾构隧道衬砌圆环的封顶块。

8、优选地，将第一楔形块(f1)与第一对邻接块(l1 a、l1 b)进行拼装，将第二楔形块(f2)与第二对邻接块(l2a、l2b)进行拼装以及将第三楔形块(f3)与第三对邻接块(l3a、l3b)进行拼装；将拼装后的该第一对邻接块(l1a、l1 b)、拼装后的该第二对邻接块(l2a、l2b)和拼装后的该第三对邻接块(l3a、l3b)与第一标准块(b1)和第二标准块(b2)进行拼装，以共同组成该盾构隧道衬砌圆环；其中，该第一楔形块(f1)位于该盾构隧道衬砌圆环的上半环并且用作该盾构隧道衬砌圆环的封顶块。

9、优选地，将第一楔形块(f1)与第一对邻接块(l1 a、l1 b)进行拼装，将第二楔形块(f2)与第二对邻接块(l2a、l2b)进行拼装以及将第三楔形块(f3)与第三对邻接块(l3a、l3b)进行拼装；将拼装后的该第一对邻接块(l1a、l1 b)、拼装后的该第二对邻接块(l2a、l2b)和拼装后的该第三对邻接块(l3a、l3b)与第一标准块(b1)和第二标准块(b2)进行拼装，以共同组成该盾构隧道衬砌圆环；其中，该第二楔形块(f2)和/或该第三楔形块(f3)位于该盾构隧道衬砌圆环的上半环并且用作该盾构隧道衬砌圆环的封顶块。

10、优选地，将拼装后的该第一对邻接块(l1 a、l1 b)、拼装后的该第二对邻接块(l2a、l2b)和拼装后的该第三对邻接块(l3a、l3b)与第一标准块(b1)和第二标准块(b2)进行拼装包括：将该第二对邻接块(l2a、l2b)中的第二邻接块(l2b)和该第三对邻接块(l3a、l3b)中的第一邻接块(l3a)衔接。

11、优选地，将拼装后的该第一对邻接块(l1 a、l1 b)、拼装后的该第二对邻接块(l2a、l2b)和拼装后的该第三对邻接块(l3a、l3b)与第一标准块(b1)和第二标准块(b2)进行拼装包括：将第三标准块(b3)拼装于该第二对邻接块(l2a、l2b)中的第二邻接块(l2b)和该第三对邻接块(l3a、l3b)中的第一邻接块(l3a)之间。

12、本发明通过提供一种盾构隧道衬砌圆环及其拼装方法，包括：多块楔形块，该多块楔形块中的一块或多块位于盾构隧道衬砌圆环的上半环，其中每块楔形块均设有两个纵向楔形面；多块邻接块，其中每块邻接块均设有一个纵向楔形面和一个非纵向楔形面，其中该邻接块的纵向楔形面与所述楔形块的纵向楔形面相契合；多块标准块，其中每块标准块均位于所述多块邻接块的非纵向楔形面之间，以与所述多块楔形块和所述多块邻接块共同组成所述盾构隧道衬砌圆环，从而能够解决当盾构隧道衬砌圆环中的封顶块位于衬砌圆环的下半断面时，封顶块的插入难度大大增加，并且容易导致衬砌圆环的局部破损的技术难题。