本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，中國的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正呈井噴式發(fā)展，尤以城市軌道交通工程為代表，可以說城市軌道交通的建設(shè)水平與建設(shè)速度在一定程度上反應(yīng)了城市的發(fā)展速度。城市軌道交通在給市民出行提供便利、加快城市發(fā)展步伐的同時(shí)，也承受著多方面的威脅，其中，尤以結(jié)構(gòu)安全、長期耐久性與穩(wěn)定性最為突出。

城市軌道交通的建設(shè)顯著加快了沿線地塊的開發(fā)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但同時(shí)需要面臨著周邊環(huán)境變化帶來的威脅。如周邊地塊或樓盤開發(fā)、地下水位變動(dòng)或其它地下工程建設(shè)等，都可能導(dǎo)致隧道外部環(huán)境的變化，引起隧道縱向的不均勻沉降變形，進(jìn)而影響隧道結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)營安全。此類狀況在北京、上海、廣州等城市軌道交通建設(shè)歷史相對(duì)久遠(yuǎn)的城市尤為突出。

地鐵運(yùn)營期間，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管片接縫滲漏、局部裂縫或破碎等影響正常運(yùn)營的情況，而由于城市軌道交通隧道一般采用直徑6m左右的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，建筑限界與隧道內(nèi)徑之間的預(yù)留空間一般僅有100～200mm左右，在考慮施工誤差、設(shè)備安裝誤差與地層長期不均勻沉降的情況下，已無富裕空間考慮后期周圍環(huán)境變化導(dǎo)致的不利影響。因此，如何在設(shè)計(jì)階段就考慮后期環(huán)境變化可能引起的隧道沉降或變形，提高隧道結(jié)構(gòu)的安全性與后期運(yùn)營的可靠性，是擺在廣大工程參與人員面前的急需解決的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)及其施工方法，通過道床基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置縱向暗梁，并將道床與管片按疊合構(gòu)件處理，極大地提高了盾構(gòu)隧道縱向整體剛度，有效減弱了后期環(huán)境變化可能導(dǎo)致的隧道縱向不均勻變形，提高了結(jié)構(gòu)自身安全度與運(yùn)營安全度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)，其特征在于：

包括拼裝式的盾構(gòu)管片，拱底處盾構(gòu)管片上方設(shè)置有道床基礎(chǔ)，道床基礎(chǔ)上方為鋼彈簧浮置板道床，鋼彈簧浮置板道床上安裝有軌道；

道床基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置有橫向鋼筋與縱向加強(qiáng)鋼筋，沿隧道縱向形成暗梁結(jié)構(gòu)。

拱底處盾構(gòu)管片內(nèi)表面經(jīng)鑿毛處理后涂刷環(huán)氧樹脂；

鑿毛處理范圍為拱底左右30°～45°，處理深度不大于10mm。

鋼彈簧浮置板道床內(nèi)設(shè)置有縱向的中央排水溝，道床基礎(chǔ)表面對(duì)應(yīng)設(shè)置有排水凹槽。

橫向鋼筋為φ16～φ20的螺紋鋼；

縱向加強(qiáng)鋼筋為φ16～φ20mm、間距100～150mm的螺紋鋼。

道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)隧道設(shè)計(jì)軸線高精度掘進(jìn)，待盾尾處千斤頂伸出距離滿足管片拼裝要求時(shí)，按照管片分塊情況與封頂塊定位情況進(jìn)行盾構(gòu)管片拼裝；

步驟二：隧道洞通后，清除隧道底部臨時(shí)施工用軌道、并按要求對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行清理；將隧道拱底處管片進(jìn)行鑿毛處理，范圍控制在隧道拱底左右30°～45°，處理深度控制在10mm以內(nèi)，以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，把混凝土表面浮漿及松軟層全部剔除干凈，露出粗骨料，骨料外露75%，并做表面干燥處理；

步驟三：按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行道床基礎(chǔ)鋼筋籠綁扎，橫向鋼筋采用直徑為φ16～φ20的螺紋鋼，為了有效提高道床基礎(chǔ)的整體性與縱向穩(wěn)定性，將縱向加強(qiáng)鋼筋數(shù)量和等級(jí)提高，采用φ16～φ20，間距100～150mm的螺紋鋼，形成縱向暗梁，增加結(jié)構(gòu)縱向整體剛度；

步驟四：道床鋼筋籠綁扎完成后，檢查鋼筋尺寸、規(guī)格、鋼筋籠安裝有無漏項(xiàng)，確保滿足設(shè)計(jì)要求；

步驟五：盾構(gòu)管片頂部經(jīng)過鑿毛、清潔、干燥后，進(jìn)行界面處理，將混合好的環(huán)氧樹脂均勻涂刷在管片頂面，按照由一側(cè)至另一側(cè)、由上至下的順序進(jìn)行，按照上述過程涂刷3遍，其中每次間隔時(shí)間小于環(huán)氧樹脂初凝時(shí)間，整體涂刷厚度不小于2mm；

步驟六：將已經(jīng)綁扎好的鋼筋籠按要求放置于盾構(gòu)管片拱底處，澆筑道床基礎(chǔ)混凝土，強(qiáng)度等級(jí)c40，嚴(yán)格控制混凝土澆筑過程中鋼筋籠位移，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上，拆除模板；

步驟七：道床基礎(chǔ)澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按要求在上方鋪設(shè)鋼彈簧浮置板道床，同時(shí)需要在彈簧浮置板道床中間設(shè)置中央排水溝，并在上方按要求鋪設(shè)軌道。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明是基于道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片疊合處理的結(jié)構(gòu)體系及其構(gòu)建方法，在目前城市軌道交通線路沿線環(huán)境復(fù)雜多變、不確定因素多、以及隧道內(nèi)部空間富裕量有限的情況下，通過道床內(nèi)設(shè)置縱向暗梁，并將其與管片疊合處理，可明顯增加隧道縱向整體剛度，提高隧道縱向承載能力，有效應(yīng)對(duì)后期環(huán)境變化可能造成的不利影響，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1隧道橫斷面布置圖；

圖2隧道內(nèi)縱向暗梁結(jié)構(gòu)圖；

圖中，1-盾構(gòu)管片，2-軌道，3-鋼彈簧浮置板道床，4-道床基礎(chǔ)，5-界面處理（環(huán)氧樹脂），6-中央排水溝，7-橫向鋼筋，8-縱向加強(qiáng)鋼筋，9-縱向暗梁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明涉及的道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)，提供了一種全新的思路來增加盾構(gòu)隧道的縱向整體剛度。通過道床內(nèi)設(shè)置暗梁的形式加強(qiáng)縱向剛度，使用環(huán)氧樹脂將道床與管片強(qiáng)力粘結(jié)，按疊合構(gòu)件處理，極大地增加了盾構(gòu)隧道縱向整體剛度，減小了后期周邊環(huán)境變化可能引起的縱向變形風(fēng)險(xiǎn)，提高了軌道交通后期安全運(yùn)營的可靠性。具體結(jié)構(gòu)是：

包括拼裝式的盾構(gòu)管片1，拱底處盾構(gòu)管片1上方設(shè)置有道床基礎(chǔ)4，道床基礎(chǔ)4上方為鋼彈簧浮置板道床3，鋼彈簧浮置板道床3上安裝有軌道2。道床基礎(chǔ)4內(nèi)設(shè)置有橫向鋼筋7與縱向加強(qiáng)鋼筋8，沿隧道縱向形成暗梁結(jié)構(gòu)9。橫向鋼筋7為φ16～φ20的螺紋鋼。縱向加強(qiáng)鋼筋8為φ16～φ20mm、間距100～150mm的螺紋鋼。

拱底處盾構(gòu)管片1內(nèi)表面經(jīng)鑿毛處理后涂刷環(huán)氧樹脂；鑿毛處理范圍為拱底左右30°～45°，處理深度不大于10mm。

鋼彈簧浮置板道床3內(nèi)設(shè)置有縱向的中央排水溝6，道床基礎(chǔ)4表面對(duì)應(yīng)設(shè)置有排水凹槽。

上述道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片的疊合結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)隧道設(shè)計(jì)軸線高精度掘進(jìn)，待盾尾處千斤頂伸出距離滿足管片拼裝要求時(shí)，按照管片分塊情況與封頂塊定位情況進(jìn)行盾構(gòu)管片1拼裝；

步驟二：隧道洞通后，清除隧道底部臨時(shí)施工用軌道、并按要求對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行清理；將隧道拱底處管片進(jìn)行鑿毛處理，范圍控制在隧道拱底左右30°～45°，處理深度控制在10mm以內(nèi)，以滿足結(jié)構(gòu)受力要求，把混凝土表面浮漿及松軟層全部剔除干凈，露出粗骨料，骨料外露75%，并做表面干燥處理；

步驟三：按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行道床基礎(chǔ)4鋼筋籠綁扎，橫向鋼筋3與一般道床相同，采用直徑為φ16～φ20的螺紋鋼，為了有效提高道床基礎(chǔ)4的整體性與縱向穩(wěn)定性，將縱向加強(qiáng)鋼筋4數(shù)量和等級(jí)提高，采用φ16～φ20mm、間距100～150mm的螺紋鋼，形成縱向暗梁9，增加結(jié)構(gòu)縱向整體剛度；

步驟四：道床鋼筋籠綁扎完成后，檢查鋼筋尺寸、規(guī)格、鋼筋籠安裝有無漏項(xiàng)，確保滿足設(shè)計(jì)要求；

步驟五：盾構(gòu)管片1頂部經(jīng)過鑿毛、清潔、干燥后，進(jìn)行界面處理，將混合好的環(huán)氧樹脂5均勻涂刷在管片頂面，按照由一側(cè)至另一側(cè)、由上至下的順序進(jìn)行，按照上述過程涂刷3遍，其中每次間隔時(shí)間應(yīng)小于環(huán)氧樹脂初凝時(shí)間，整體涂刷厚度不小于2mm；

步驟六：將已經(jīng)綁扎好的鋼筋籠按要求放置于盾構(gòu)管片1拱底處，澆筑道床基礎(chǔ)4混凝土，強(qiáng)度等級(jí)c40，嚴(yán)格控制混凝土澆筑過程中鋼筋籠位移，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上，拆除模板；

步驟七：道床基礎(chǔ)4澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按要求在上方鋪設(shè)鋼彈簧浮置板道床3，同時(shí)需要在彈簧浮置板道床3中間設(shè)置中央排水溝6，并在上方按要求鋪設(shè)軌道2。

盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求拼裝盾構(gòu)管片1，同時(shí)嚴(yán)格控制盾構(gòu)管片1拼裝質(zhì)量，要求盾構(gòu)管片1不得有內(nèi)外貫穿裂縫或?qū)挾却笥?.2mm的裂縫，同時(shí)隧道軸線的平面位置及高程允許偏差需控制在50mm以內(nèi)。

盾構(gòu)管片1與道床基礎(chǔ)4按疊合構(gòu)件連成一個(gè)整體受力體系，提高了隧道縱向剛度與整體性，減弱了環(huán)縱向接縫對(duì)盾構(gòu)隧道縱向剛度的削弱，可在一定程度上減小隧道縱向不均勻隆沉變形。

要從理論上找出能在任何環(huán)境變化條件下都能保持隧道縱向穩(wěn)定與列車運(yùn)營安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，在現(xiàn)有的理論水平與施工技術(shù)條件下，仍有相當(dāng)大的難度，因?yàn)樗淼澜Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、地層條件與周邊環(huán)境千變?nèi)f化，盾構(gòu)隧道縱向剛度的影響因素眾多。在現(xiàn)有的技術(shù)水平條件下，盾構(gòu)隧道縱向剛度的加強(qiáng)必須以自身結(jié)構(gòu)安全與周邊環(huán)境影響可控為基本出發(fā)點(diǎn)，達(dá)到改良結(jié)構(gòu)特性、提高縱向剛度與整體穩(wěn)定性的目的。尤其在城市軌道交通線路穿越城市待開發(fā)區(qū)域，屬于規(guī)劃引導(dǎo)型線路情況下，地鐵開通運(yùn)營后，隨著周邊地塊商業(yè)價(jià)值的提升，地塊開發(fā)的范圍與程度急劇增加，將會(huì)對(duì)已運(yùn)營地鐵造成潛在的安全隱患。目前基于道床內(nèi)縱向暗梁與管片疊合處理的結(jié)構(gòu)體系及其構(gòu)建方法，仍需本著因地制宜、對(duì)癥下藥、靈活應(yīng)用的基本原則。

本發(fā)明“基于道床內(nèi)縱向暗梁與盾構(gòu)管片疊合處理的結(jié)構(gòu)體系及其構(gòu)建方法”主要指通過將盾構(gòu)管片與道床（內(nèi)部暗梁）連成一個(gè)縱向整體受力構(gòu)件（疊合構(gòu)件），削弱了環(huán)縱向接縫對(duì)盾構(gòu)隧道縱向剛度的不利影響，增加了隧道抵抗縱向不均勻荷載的能力，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。