一種盾構(gòu)隧道管片縱向預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)管片施工時(shí)，在鋪設(shè)完成的管縱向片之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力的方法，涉及到軌道交通及隧道類(lèi)技術(shù)，屬于工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也隨之蓬勃進(jìn)行，丘陵隧道、過(guò)江隧道、城市地鐵等工程在交通運(yùn)輸業(yè)中所占的比例逐年上升。在盾構(gòu)隧道后期運(yùn)營(yíng)期間，因車(chē)輛運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)荷載以及不良地層引發(fā)的不均勻荷載，會(huì)使隧道沿縱向方向出現(xiàn)不均勻沉降，誘發(fā)相鄰環(huán)管片之間出現(xiàn)錯(cuò)位甚至管片斷裂，導(dǎo)致隧道滲水漏泥或地鐵軌道扭曲變形，縮短隧道正常服役年限。
[0003]目前為止，針對(duì)盾構(gòu)隧道后期產(chǎn)生的縱向變形及錯(cuò)位等，一般針對(duì)破壞區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)單處理或個(gè)別加固。中國(guó)專(zhuān)利201410048582.0公開(kāi)了一種盾構(gòu)隧道縱向預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌管片的制備方法，通過(guò)在每組循環(huán)區(qū)間襯砌環(huán)的連接塊、標(biāo)準(zhǔn)塊以及拱底塊上的預(yù)定位置分別埋置制孔器以制成孔道，在孔道中穿入預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并保證拱底塊的兩種錨固環(huán)在兩個(gè)區(qū)間內(nèi)交錯(cuò)進(jìn)行，這種方法容易在B類(lèi)錨固環(huán)處產(chǎn)生張拉縫隙，使B類(lèi)錨固環(huán)成為薄弱環(huán)節(jié)，并且此專(zhuān)利的效果不能在整個(gè)盾構(gòu)環(huán)上形成均勻的預(yù)應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種盾構(gòu)隧道管片縱向預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)及施工方法，將盾構(gòu)管片在縱向方向上連接成了一個(gè)整體，提高了隧道縱向抗不均勻沉降的能力，限制了隧道縱向扭曲變形，等效提升了的盾構(gòu)隧道管片的整體強(qiáng)度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]—種盾構(gòu)隧道管片縱向預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)，包括固定端管片、若干個(gè)區(qū)間管片和若干個(gè)連接處管片；在端部固定端管片與區(qū)間管片相接觸，且固定端管片、區(qū)間管片和連接處管片由同一預(yù)應(yīng)力連接件連接；在內(nèi)部區(qū)間管片和連接處管片間隔布設(shè)，且連接處管片、區(qū)間管片和連接處管片由同一預(yù)應(yīng)力連接件連接。
[0007]所述固定端管片和連接處管片均包括第一拱底塊，所述第一拱底塊與第一連接塊連接，第一連接塊與第一封頂塊連接；所述第一拱底塊、第一連接塊和第一封頂塊的環(huán)向切面均為弧形結(jié)構(gòu)，三者連接組成襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)；所述第一拱底塊、第一連接塊和第一封頂塊沿縱向方向的兩端均開(kāi)有管片預(yù)留凹槽。
[0008]所述第一拱底塊、第一連接塊和第一封頂塊的縱向方向的兩端面配合有應(yīng)力傳遞板，應(yīng)力傳遞板之間通過(guò)鋼筋相連接；所述應(yīng)力傳遞板中部開(kāi)有預(yù)應(yīng)力連接件穿過(guò)孔。
[0009]所述應(yīng)力傳遞板沿環(huán)向方向的寬度比管片預(yù)留凹槽沿環(huán)向方向的寬度尺寸大。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一拱底塊、第一連接塊和第一封頂塊與應(yīng)力傳遞板配合處設(shè)有管片預(yù)留凹陷，所述應(yīng)力傳遞板位于管片預(yù)留凹陷內(nèi)，所述管片預(yù)留凹陷沿環(huán)向方向的寬度與應(yīng)力傳遞板沿環(huán)向方向的寬度尺寸相同。
[0011]所述應(yīng)力傳遞板的沿縱向方向的寬度尺寸小于管片預(yù)留凹陷沿縱向方向的寬度尺寸，應(yīng)力傳遞板在管片預(yù)留凹陷內(nèi)可在縱向方向上調(diào)整位置。
[0012]所述應(yīng)力傳遞板內(nèi)側(cè)與管片預(yù)留凹陷最內(nèi)側(cè)有設(shè)定距離，所述應(yīng)力傳遞板外側(cè)與管片預(yù)留凹陷最外側(cè)有設(shè)定距離。以保證應(yīng)不同區(qū)間鋼絞線上的不同大小的預(yù)應(yīng)力值能通過(guò)應(yīng)力傳遞板的微小移動(dòng)傳遞至相鄰區(qū)間的鋼絞線上或通過(guò)應(yīng)力傳遞板擠壓管片進(jìn)行平衡鋼絞線的預(yù)應(yīng)力差值。
[0013]所述區(qū)間管片包括第二拱底塊，所述第二拱底塊與第二連接塊連接，第二連接塊與第二封頂塊連接；所述第二拱底塊、第二連接塊和第二封頂塊的環(huán)向切面均為弧形結(jié)構(gòu)，三者連接組成襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)；所述第二拱底塊、第二連接塊和第二封頂塊沿縱向方向開(kāi)有預(yù)應(yīng)力連接件通孔道。
[0014]所述預(yù)應(yīng)力連接件為鋼絞線，鋼絞線端部由鋼絞線鎖具鎖定。
[0015]—種盾構(gòu)隧道管片縱向預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:在固定端管片上一側(cè)的應(yīng)力傳遞板上的預(yù)應(yīng)力連接件穿過(guò)孔上穿過(guò)預(yù)應(yīng)力連接件；
[0017]步驟2:將預(yù)應(yīng)力連接件的一端鎖定在固定端管片上相應(yīng)的管片預(yù)留凹槽中；
[0018]步驟3:將預(yù)應(yīng)力連接件沿管片拼裝的方向穿過(guò)區(qū)間管片上的相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力連接件通孔道；
[0019]步驟4:將穿過(guò)區(qū)間管片的預(yù)應(yīng)力連接件再穿過(guò)連接處管片上相應(yīng)一側(cè)的應(yīng)力傳遞板上的預(yù)應(yīng)力連接件穿過(guò)孔，此時(shí)預(yù)應(yīng)力連接件的末端留在連接處管片上的相應(yīng)的管片預(yù)留凹槽中；
[0020]步驟5:對(duì)預(yù)應(yīng)力連接件施加預(yù)應(yīng)力，并利用鎖具將其固定?。?br>[0021]步驟6:在連接處管片上的另一側(cè)的應(yīng)力傳遞板上的預(yù)應(yīng)力連接件穿過(guò)孔中，重新插入一根新的預(yù)應(yīng)力連接件，并利用鎖具將預(yù)應(yīng)力連接件鎖在連接處管片的管片預(yù)留凹槽內(nèi)；
[0022]步驟7:重復(fù)上述步驟3-步驟5，完成整個(gè)預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加。
[0023]本發(fā)明的有益效果為:
[0024]本發(fā)明將盾構(gòu)管片在縱向方向上連接成了一個(gè)整體，克服了在局部管片應(yīng)力不均勻的缺陷，提高了隧道縱向抗不均勻沉降的能力，限制了隧道縱向扭曲變形，等效提升了的盾構(gòu)隧道管片的整體強(qiáng)度。
[0025]本發(fā)明通過(guò)擠壓盾構(gòu)管片，能較好的保持住管片之間的應(yīng)力，使管片之間的相互作用方式為相互擠壓，防止相鄰管片之間出現(xiàn)張開(kāi)或錯(cuò)抬，提高了相鄰管片之間縫隙的抗?jié)B能力，有效控制隧道滲水漏泥現(xiàn)象。
[0026]本發(fā)明通過(guò)在連接位置處管片上的兩側(cè)設(shè)置應(yīng)力傳遞板，可將下一循環(huán)區(qū)間內(nèi)鋼絞線的預(yù)應(yīng)力通過(guò)應(yīng)力傳遞板的微小移動(dòng)傳遞至上一區(qū)間內(nèi)的鋼絞線上，當(dāng)兩個(gè)區(qū)間內(nèi)的鋼絞線應(yīng)力值不同時(shí)，應(yīng)力傳遞板會(huì)通過(guò)擠壓管片的一側(cè)從而平衡預(yù)應(yīng)力的差值，避免了傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管片受剪切的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明固定端管片及連接處管片的示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明區(qū)間管片的示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明固定端管片、區(qū)間管片及連接處管片連接示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明固定端管片或連接處管片的拱底塊及連接塊的示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明固定端管片或連接處管片的封頂塊示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明固定端管片或連接處管片應(yīng)力傳遞板與凹陷及凹槽位置示意圖；
[0033]圖7為本發(fā)明區(qū)間管片處的拱底塊及連接塊示意圖；
[0034]圖8為本發(fā)明區(qū)間管片處的封頂塊示意圖；
[0035]圖9為本發(fā)明連接處管片的拱底塊及連接塊利用鋼絞線連接示意圖；
[0036]圖10為本發(fā)明連接處管片的封頂塊利用鋼絞線連接示意圖；
[0037]圖中，I是第一拱底塊，2是第一封頂塊，3是第二拱底塊，4是第二封頂塊，5是應(yīng)力傳遞板，6是應(yīng)力傳遞板預(yù)留鋼絞線孔，7是管片預(yù)留凹槽，8是連接應(yīng)力傳遞板的鋼筋，9是管片預(yù)留孔道，10是管片預(yù)留鋼絞線孔道，12是鋼絞線，11是鋼絞線鎖具，13是管片預(yù)留凹陷，14是第一連接塊，15是第二連接塊。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]隧道管片縱向預(yù)應(yīng)力加固措施包括固定端管片及連接處管片和區(qū)間管片，通過(guò)在固定端管片上一側(cè)的應(yīng)力傳遞板上的預(yù)留鋼絞線孔中，將鋼絞線穿過(guò)預(yù)留鋼絞線孔，并利用鎖具將鋼絞線固定在管片預(yù)留凹槽里，然后沿管片的拼裝方向，將鋼絞線穿過(guò)區(qū)間管片上預(yù)留的鋼絞線孔道，然后鋼絞線通過(guò)下一連接處管片上應(yīng)力傳遞板上的預(yù)留鋼絞線孔上穿過(guò)，鋼絞線的末端留在下一位置處連接處管片上的預(yù)留凹槽里，然后對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，然后利用鎖具將鋼絞線鎖住。完成一個(gè)循環(huán)區(qū)間內(nèi)的預(yù)應(yīng)力施加，下一循環(huán)區(qū)間內(nèi)的預(yù)應(yīng)力施加重復(fù)上述步驟即可。
[0040]如圖1所示，固定端管片和連接處管片均包括第一拱底塊1，第一拱底塊I與第一連接塊14連接，第一連接塊14與第一封頂塊2連接；第一拱底塊、第一連接塊和第一封頂塊三者連接組成襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)；固定端管片及連接處管片上的應(yīng)力傳遞板5，沿第一拱底塊I和布置三處，中間的應(yīng)力傳遞板5在第一拱底塊I的中間位置，兩側(cè)的應(yīng)力傳遞板5的中心位置與中間位置的應(yīng)力傳遞板5的中心位置沿第一拱底塊I環(huán)向方向且以第一拱底塊I的圓心為圓心的角度差為22.5度。第一連接塊14上的應(yīng)力傳遞板5在其上的布設(shè)方式與在第一拱底塊I的布設(shè)方式相同。
[0041]固定端管片和連接處管片上第一封頂塊2的應(yīng)力傳遞板5，在第一封頂塊2的中間位置。
[0042]如圖2所示，區(qū)間管片包括第二拱底塊3，第二拱底塊3與第二連接塊15連接，第二連接塊15與第二封頂塊4連接；第二拱底塊3、第二連接塊15和第二封頂塊4三者連接組成襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)；
[0043]如圖4-圖6所示，第一拱底塊I和第一封頂塊2上兩側(cè)的應(yīng)力傳遞板5通過(guò)鋼筋8相連，連接形式可以為鉚接或焊接，接頭保證不伸出應(yīng)力傳遞板5的外側(cè)。
[0044]應(yīng)力傳遞板5比第一拱底塊I和第一封頂塊2上的管片預(yù)留凹槽7沿管片環(huán)向的寬度要寬一些，并且應(yīng)力傳遞板5在第一拱底塊I和第一封頂塊2的預(yù)留的與應(yīng)力傳遞板5兩邊形狀相同的管片預(yù)留凹陷13內(nèi)，管片預(yù)留凹陷13沿管片的環(huán)向?qū)挾扰c應(yīng)力傳遞板5的寬度相等，并保證第一拱底塊I和第一封頂塊2兩邊的應(yīng)力傳遞板5沿管片縱向方向的最內(nèi)側(cè)寬度略大于第一拱底塊I和第一封頂塊2上相應(yīng)的管片預(yù)留凹陷13沿管片縱向方向的寬度，并同時(shí)保證第一拱底塊I和第一封頂塊2兩邊的應(yīng)力