專利名稱：隧道襯砌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道襯砌，包括在隧道長度方向上連續(xù)設(shè)置的弧形預(yù)制井圈，每一個弧形預(yù)制井圈都由鋼筋水泥扇形豎井襯組成，這些扇形段在隧道的圓周方向上連續(xù)設(shè)置。
在惡劣的基礎(chǔ)土條件下，尤其是在有地下水而限制了新奧地利隧道建筑方法的情況下，這種通常已知的豎井襯形式的隧道襯砌的優(yōu)點是豎井襯適于有黏性和無黏性土壤條件，其前提條件是這種土壤具有不太易變的黏度。在松散的巖石和有地下水的情況下，在以盾構(gòu)隧道掘進原理工作的隧道鉆機之下安裝豎井襯。在隧道向前推進的時候，支撐巖石并封堵地下水的盾構(gòu)必須立即由豎井襯所取代。這樣，豎井襯就必須具有一種立即承載的功能，而且在某些情況下還要具有立即密封的功能。在固體巖石中，在全斷面掘進機或局部斷面掘進機之后可以安裝豎井襯來代替噴漿處理。在任一種情況中，通過使用豎井襯可以得到一個整體隧道襯砌，這種內(nèi)襯即是內(nèi)襯同時又是固定裝置。
豎井襯是預(yù)制件，目前這種預(yù)制件通常由鋼筋水泥制成。隧道管包括單獨的豎井襯磚，特別是磚的數(shù)量取決于隧道的直徑。豎井襯相互相間半塊磚的長度設(shè)置，以便避免很難密封的交叉連接?，F(xiàn)在，普通類型豎井襯的形狀都是塊型或箱型豎井襯。箱型豎井襯與塊型豎井襯相反，為了減少重量并便于將磚相互連接，便使磚中部的橫截面大大縮小。對隧道襯砌的要求則是在無明顯變形的情況下承載，即內(nèi)襯必須針對與隧道結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的所有載荷保持其尺寸不變。已完成的結(jié)構(gòu)必須承受土壤載荷、地下水自重和工作載荷或交通載荷。在構(gòu)筑狀態(tài)下，有運輸方式、推進載荷、噴漿壓力和壓縮空氣的影響。以上例舉的載荷清楚地表明內(nèi)襯必須主要針對垂直壓力和彎曲力矩保持不變的尺寸。只有在壓縮空氣載荷的情況下，隧道中的壓縮空氣可以形成垂直壓力，這種垂直壓力在頂板稍有搭接的情況下被抵消；在某些情況下這對于尺寸而言是決定性的。只有在構(gòu)筑狀態(tài)下才在隧道襯砌中出現(xiàn)拉應(yīng)力。在這些區(qū)域中可以利用預(yù)加載的螺紋連接來密封縱向接頭?；⌒晤A(yù)制井圈上的垂直壓力和推進壓力保證擠壓縱向和環(huán)向接頭。在這種方法中，插入接頭中的密封件是完全可以操作的。在有內(nèi)部水壓力分量的情況下，例如壓力水隧道，垂直拉應(yīng)力的出現(xiàn)取決于土壤的硬度。然而，利用普通的豎井襯不能夠形成密封，對于縱向接頭尤其如此。因為在縱向接頭中不能保證密封性，所以隧道襯砌中的高拉應(yīng)力不能由普通的鋼筋水泥豎井襯系統(tǒng)來控制。
類似地，非常軟的、黏性的或流體的土壤都會給豎井襯帶來諸多麻煩，這是因為近似液壓靜力的土壤條件使得土壤喪失所起的假設(shè)的彈性襯墊作用。
本發(fā)明的目的在于提供一種隧道襯砌，這種隧道襯砌除上述可能的用途之外還可以用于非常軟的黏性土壤中，并且可以用于隧道殼體具有明顯的拉應(yīng)力的情況下。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明，在每一個弧形預(yù)制井圈的內(nèi)表面上至少設(shè)置一個圓周下部凹槽，并在現(xiàn)場充填該凹槽。
如上所述，在建筑過程中主要是由于變形土壤載荷和地下水造成的垂直壓力和彎曲力矩作用在固定裝置或內(nèi)襯上。為此，在豎井襯上設(shè)置凹槽和類似于T型梁的結(jié)構(gòu)。然后，以其支撐正在掘進的橫斷面并對其予以固定。
由于可以利用例如大約為40cm的磚厚以結(jié)構(gòu)合理的方式構(gòu)筑縱向接頭，所以加強梁區(qū)域可以很好傳輸環(huán)形力。在任何情況下，在相應(yīng)的尺寸固定的凹槽中的現(xiàn)場澆筑水泥環(huán)都可以接收傳來的垂直拉應(yīng)力并防止縱向接頭開裂。
根據(jù)上下文所述的本發(fā)明還有多種可能的結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，在每一個弧形預(yù)制井圈的兩個內(nèi)環(huán)邊緣部分都設(shè)有一個下部凹槽，相鄰弧形預(yù)制井圈的相鄰凹槽相互組合構(gòu)成一個凹槽腔；當凹槽或凹槽腔為燕尾槽形橫截面時尤為可取。在本實施例中，環(huán)形接頭密封得特別好。這種燕尾形結(jié)構(gòu)的凹槽使得可以由一個完整的橫截面來承受有可能在連接區(qū)域中建立起來的任何外部的水壓并將其耗散。如果將隧道掘入非常松軟的黏性土壤，在建造弧形預(yù)制井圈的時候可以在縱向接頭的水平上于凹槽中設(shè)置金屬板型材段，用以保證弧形預(yù)制井圈的瞬時彎曲剛度。將金屬板型材段用螺栓間接于弧形預(yù)制井圈上，如果要求的話，將其相互連接。然后，根據(jù)靜力要求在后續(xù)步驟中對凹槽進行加固和灌注水泥。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，填充凹槽的水泥為現(xiàn)場澆筑水泥的內(nèi)襯殼體外凸緣的形式，所述的現(xiàn)場澆筑的水泥沿著隧道的縱向連續(xù)延伸而形成內(nèi)襯殼體。內(nèi)襯殼體還可以具有附加的加強物。由于要接著對弧形預(yù)制井圈接頭澆筑水泥并且內(nèi)襯殼體的現(xiàn)場澆筑的水泥密封了縱向接頭的區(qū)域，所以可以省去相互移動豎井襯來進行安裝，這將簡化在現(xiàn)場安裝豎井襯。
下面將結(jié)合附圖中表示的一個實施例詳細描述本發(fā)明，其中

圖1為通過內(nèi)襯的橫截面和縱截面；圖2為圖1中A部分的另一個實施例的局部放大圖；圖3至6表示圖1中B部分的不同實施例。
每一個圖中所示的隧道襯砌基本上都包括弧形預(yù)制井圈1，這些弧形預(yù)制井圈在隧道的長度方向上連續(xù)設(shè)置并且都是由鋼筋水泥扇形豎井襯2組成，所述的豎井襯在隧道的圓周方向上連續(xù)設(shè)置。每一個弧形預(yù)制井圈1的內(nèi)表面上至少設(shè)有一個圓周下部凹槽3，這些圓周下部凹槽3在現(xiàn)場由水泥填堵。在圖3和4所示的實施例中，下部燕尾形凹槽3設(shè)在弧形預(yù)制井圈1的中部。另一方面，在圖1，5和6所示的實施例中，在每一個弧形預(yù)制井圈1的兩個內(nèi)環(huán)邊緣的區(qū)域中都設(shè)有下部凹槽3，這樣相鄰的弧形預(yù)制井圈1的凹槽3相互組合形成一個燕尾形截面的凹槽腔4。
圖2表示，在現(xiàn)場灌注水泥之前，可以通過金屬板制成的型材段5用螺栓連接弧形預(yù)制井圈1的相鄰豎井襯2，所述的型材段5插入凹槽3中。
圖中并沒有表示可以對凹槽3中的水泥進行加固，也沒有表示在巖石和弧形預(yù)制井圈之間有一個環(huán)形間隙，該間隙在組裝豎井襯之前或之后可以用砂漿、水泥或人工污垢對其進行充填。
圖4和6表示了一個實施例，這種實施例可以承受特別高的載荷，其特征是在現(xiàn)場填充到凹槽3中的水泥沿著隧道的長度方向連續(xù)延伸從而形成內(nèi)襯殼體7的外凸肋6。另外，連續(xù)澆筑的內(nèi)襯殼體7保證了鋼筋水泥連接結(jié)構(gòu)方法的特別高的密封性，特別是使用具有中心凹槽的豎井襯。雖然沒有表示，但是這種內(nèi)襯殼體7可以具有附加加強件。
權(quán)利要求
1.隧道襯砌，包括沿隧道縱向連續(xù)延伸的弧形預(yù)制井圈，各個弧形預(yù)制井圈由沿著隧道的圓周方向連續(xù)延伸的鋼筋水泥扇形豎井襯組成，其特征在于，每一個弧形預(yù)制井圈(1)的內(nèi)表面上至少設(shè)有一個圓周下部凹槽(3)并在現(xiàn)場用水泥填充圓周下部凹槽(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的隧道襯砌，其特征在于，每一個弧形預(yù)制井圈(1)的兩個內(nèi)環(huán)邊緣中每一個上設(shè)有一個下部凹槽(3)，相鄰弧形預(yù)制井圈(1)的相鄰凹槽(3)相互組成一個凹槽腔(4)。
3.如權(quán)利要求2所述的隧道襯砌，其特征在于，凹槽腔(4)具有燕尾形橫截面。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的隧道襯砌，其特征在于，在現(xiàn)場澆筑水泥之前，用螺栓通過金屬板型材段(5)將弧形預(yù)制井圈(1)的相鄰豎井襯(2)相互連接在一起，所述金屬板型材段(5)插在凹槽(3)中。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的隧道襯砌，其特征在于，填充凹槽(3)的水泥是鋼筋加固的。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的隧道襯砌，其特征在于，填充凹槽(3)的水泥構(gòu)成沿著隧道的縱向連續(xù)延伸的在現(xiàn)場澆筑的水泥的內(nèi)襯殼體(7)的外凸肋(6)。
7.如權(quán)利要求6所述的隧道襯砌，其特征在于，內(nèi)襯殼體(7)具有附加的加強物。
全文摘要
隧道襯砌由弧形預(yù)制井圈(1)構(gòu)成，弧形預(yù)制井圈(1)沿著隧道的縱向連續(xù)設(shè)置并且每一個均由沿著隧道圓周方向連續(xù)設(shè)置的扇形鋼筋水泥豎井襯(2)構(gòu)成。一個特別是承受全部載荷的實施例的特征在于在每一個弧形預(yù)制井圈(1)的內(nèi)表面上設(shè)有至少一個圓周下部凹槽(3)并用水泥填充該凹槽(3)。
文檔編號E21D21/00GK1160809SQ9710286
公開日1997年10月1日 申請日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月3日
發(fā)明者羅伯特·海茵奇, 博多·比利希 申請人:霍蒂夫股份公司霍夫曼兄弟公司