[发明专利]一种类矩形盾构隧道用管片结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种类矩形盾构隧道用管片结构及其施工方法，包括管片本体，管片本体的断面呈类矩形状，管片本体包括位于拱底圆弧段、拱顶圆弧段和两个拱腰圆弧段，特点是拱顶圆弧段上设置有第一体外预应力筋，第一体外预应力筋的两端分别安装在拱顶圆弧段的第一端和第二端，拱底圆弧段上设置有第二体外预应力筋，第二体外预应力筋的两端分别安装在拱底圆弧段的第一端和第二端。优点是通过在拱顶圆弧段和拱底圆弧段上分别设置体外预应力筋，预先在管片本体上施加预应力，用于抵消外部的水土压力、注浆压力等产生的正负弯矩，使得管片能够满足跨度大、刚度好的设计需求，操作简便迅速、施工作业时间短、便于加工，可大大缩短工期、降低工程造价。

技术领域

本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其是涉及一种类矩形盾构隧道用管片结构及其施工方法。

背景技术

随着我国地下盾构技术的不断发展，地下空间设计与施工趋于多元化与经济化，大跨度的盾构隧道已成为地下空间发展的一种设计趋势，特别是椭圆形（类矩形）大跨度地铁盾构区间在工程应用中具有良好的环境与经济效益。专利号为201511018839.9的中国发明专利公开了一种类矩形盾构隧道的管片结构，断面呈类矩形状，管片结构包括：位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段；两个拱腰圆弧段的半径相等，且均小于拱底圆弧段的半径以及拱顶圆弧段的半径；拱底圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，拱顶圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接。上述结构应用在在较深或者跨度较大的隧道中，管片本身需要较大的刚度才能有效控制其变形，而为了使管片本身具备较大的刚度，通常采用的方案为提高管片厚度、增加管片配筋、增加中间立柱减小跨度、更换更高刚度的管片材料等，如此会导致经济成本的增加、设计的不合理，同时会增大施工的难度，使得施工周期较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、易于施工且刚度大、适于应用在较深或者跨度较大的隧道中使用的类矩形盾构隧道用管片结构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种类矩形盾构隧道用管片结构，包括管片本体，所述的管片本体的断面呈类矩形状，所述的管片本体包括位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段，两个所述的拱腰圆弧段的半径相等且均小于所述的拱底圆弧段的半径以及所述的拱顶圆弧段的半径，所述的拱底圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱顶圆弧段的第一端和第二端分别与两个所述的拱腰圆弧段光滑相切连接，所述的拱顶圆弧段上设置有第一体外预应力筋，所述的第一体外预应力筋的两端分别安装在所述的拱顶圆弧段的第一端和第二端，所述的拱底圆弧段上设置有第二体外预应力筋，所述的第二体外预应力筋的两端分别安装在所述的拱底圆弧段的第一端和第二端；未受载状态下，所述的第一体外预应力筋的中部向下凹陷，所述的第二体外预应力筋的中部向上凸起。

所述的拱顶圆弧段的内壁的中间位置上设置有一凸起的第一体外楔形体，所述的第一体外楔形体上设置有左右贯通的第一安装孔，所述的第一体外预应力筋的一端固定安装在所述的拱顶圆弧段的第一端，所述的第一体外预应力筋的另一端穿过所述的第一安装孔固定安装在所述的拱顶圆弧段的第二端。通过第一体外楔形体给第一体外预应力筋的中部位置提供一个稳定的安装定位，使得第一体外预应力筋形成一个左右对称的弯折直线形，形成张拉式，为管片整体提供较好的受力性能和刚度。

所述的拱底圆弧段的内壁的中间位置上设置有一凸起的第二体外楔形体，所述的第二体外楔形体上设置有左右贯通的第二安装孔，所述的第二体外预应力筋的一端固定安装在所述的拱底圆弧段的第一端，所述的第二体外预应力筋的另一端穿过所述的第二安装孔固定安装在所述的拱底圆弧段的第二端。通过第二体外楔形体给第二体外预应力筋的中部位置提供一个稳定的安装定位，使得第二体外预应力筋形成一个左右对称的弯折直线形，形成张拉式，为管片整体提供较好的受力性能和刚度。