[发明专利]一种盾构隧道管片变厚度钢环

说明书

本发明涉及一种盾构隧道管片变厚度钢环，钢环由钢板拼接而成，以管片正上方为起点(0°)，角度沿顺时针方向增大，管片345°～15°、60°～90°、270°～300°为特殊区，特殊区两侧各10°范围为渐变区，其余范围为普通区，特殊区的钢环的厚度为普通区的钢环的厚度的2倍。本发明确定了合理科学的加固钢环厚度，在提高钢环加固效果的同时减少了钢环材料的使用，降低了建设成本，通过膨胀螺栓对管片与钢环进行锚固，管片顺时针330°～30°、120°～150°以及210°～240°范围为锚固加强区，锚固加强区以外区域为锚固常规区，锚固加强区间隔20°、锚固常规区间隔30°采用膨胀螺栓进行管片与钢环之间的锚固，有效提高管片与钢环的抗拉强度。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其是涉及一种盾构隧道管片变厚度钢环。

背景技术

近些年来，我国城市轨道交通迅猛发展，地铁盾构隧道处于一定的工程地质环境中，在受外部作业影响时，将会改变盾构隧道结构的受力状态，可能导致盾构隧道产生过大的横向变形，引发管片开裂、接缝张开、螺栓失效等现象，进而诱发隧道病害。隧道病害给隧道的正常运营带来安全隐患，甚至引发严重事故，造成重大损失。另外，地铁盾构隧道结构在役期间，各种功能会随时间的推移而减弱，可靠度降低，影响正常使用。

因此，要对盾构隧道采取加固处理。常用的工程措施是对盾构隧道管片采用内钢圈加固措施，即在变形较大的管片内环面粘贴钢板，利用钢板与管片间填充的高粘结能力、高强度的胶粘材料，使钢板和管片成为受力整体，提高整体刚度，共同抵抗外界荷载。

但目前的内钢圈加固方法均采用等厚度钢圈，没有对根据隧道管片受力特征确定钢圈的合适厚度，加固针对对性不足。同时，管片与钢环之间仅依靠环氧树脂进行粘合，容易发生粘结破坏，管片与钢环之间出现滑移与剥离现象。因此，研究一种合理、科学、可靠的软土地层中盾构隧道管片变厚度钢环是很有必要的，对降低施工风险、节约维养费用、保证运营安全都很有意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种盾构隧道管片变厚度钢环，改进传统内钢圈加固设计，在提高加固效果的同时尽量降低建设成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种盾构隧道管片变厚度钢环，由钢板拼接而成，以管片正上方为起点(0°)，角度沿顺时针方向增大，管片345°～15°、60°～90°、270°～300°为特殊区，所述特殊区两侧各10°范围为渐变区，其余范围为普通区，所述特殊区的钢环的厚度为普通区的钢环的厚度的2倍，通过改变钢环厚度，去除了不需要的钢环，提高了钢环加固的利用率，同时节约了建设成本。

所述渐变区的钢环的厚度介于普通区与特殊区之间，采用平滑圆弧过渡。

所述普通区的钢环的厚度为10～15mm，所述特殊区的钢环的厚度为20～30mm。

每一块特殊区与两侧渐变区使用同一块钢板制成，之间无接缝。

100°～260°的普通区的钢环采用2片80°的钢板焊接构成，其余普通区均单独使用1块钢板构成。

各钢板之间采用电焊连接。

该钢环通过膨胀螺栓与管片进行锚固连接。

管片顺时针330°～30°、120°～150°以及210°～240°范围为锚固加强区；锚固加强区以外区域为锚固常规区。

在锚固加强区间隔20°采用膨胀螺栓进行管片与钢环之间的锚固，在锚固常规区间隔30°采用膨胀螺栓进行管片与钢环之间的锚固，所述膨胀螺栓沿钢环宽度方向对称布置3排，安装时避开管片主筋、管片接缝、管线，再采用电动注浆泵自下而上压注环氧树脂，粘合管片与钢环。