[发明专利]一种用于盾构地中对接的衬砌结构连接形式及施工方法

说明书

本发明提出一种用于盾构地中对接的衬砌结构连接形式及施工方法，该连接形式包括盾壳内壁上的角钢挡板、成环的密封垫、钢管片、止退钢板。通过盾构机千斤顶提供纵向力顶紧钢管片，将密封垫压缩进盾尾间隙，使密封垫与接触面挤压产生足以抵抗水压的接触应力，实现接头止水目的。本发明通过密封垫主体对管片与盾壳间隙进行封堵，密封垫延伸部对两环管片纵缝、管片与管片间环缝等一系列渗流通道进行封堵，解决了渗流机理颇为复杂的隧道管片衬砌渗漏水难题，并通过止退板、现浇内衬等工艺有效解决了施工中千斤顶拆除卸力后盾体位移、隧道内部防火等技术难题。同时，本发明还通过定量化的测算、模拟，给出了工程推广的具体参数设计依据，实用性强。

技术领域

本发明涉及于盾构结构技术领域，具体是一种用于盾构地中对接的衬砌结构连接形式及施工方法。

背景技术

盾构隧道设计目前向着长（距离长）、深（埋深深）、大（直径大）发展，而单台盾构机往往掘进距离有限，为了完成长距离盾构隧道施工，可以考虑两台盾构机相向掘进，在特定的位置实现洞内对接，完成整条隧道施工。

盾构隧道管片是在盾体尾部使用管片拼装机拼装衬砌成环的，并通过盾构机千斤顶压紧管片接缝处张贴的防水材料，实现盾构隧道衬砌结构和防水施工。

而盾构地中对接的两台盾构机在刀盘抵在一起即完成掘进作业，因此盾尾和刀盘之间这一段距离无法通过使用盾构机上的拼装机实现预制管片拼装衬砌成环，因此两台盾构机完成掘进任务之后，需要在洞内完成脱壳解体，在盾壳包裹下完成对接段的现浇混凝土结构衬砌作业，而预制管片衬砌与现浇结构衬砌接头处的防水往往是盾构对接施工的痛点所在；同时，盾构机解体之后无法再通过千斤顶提供纵向力压紧管片环向接缝处的橡胶密封垫，造成接缝处渗漏的风险；千斤顶卸力之后，在掌子面前方主动土压力作用下，盾构壳体亦容易发生后退的风险。

基于此，盾构隧道的地中对接存在几个技术难题：1、衬砌管片接头及盾尾的密封防水；2、管片与现浇结构段如何连接；3、千斤顶卸力后盾体位移；4、隧道内部防火设计要求高。

发明内容

本发明设计一种用于盾构地中对接的衬砌结构连接形式及施工方法，解决现有技术衬砌管片接头，以及管片外弧面与盾壳之间的间隙密封防水，管片与现浇结构段如何连接的几大难题，本发明设置的角钢与密封垫将地下水完全封隔在密封垫以外，实现接触应力防水，满足施工及运营期防水功能，角钢的设置使密封垫有着力点，从而挤压后形成接触压力，提高防水效果。

一种用于盾构地中对接的衬砌结构连接形式及施工方法，包括如下步骤：

步骤1：两台盾构机相向掘进，洞内对接后，拆除盾壳内的设备，保留盾壳；

步骤2：两台盾构机拼装的预制衬砌段分别设为先行盾构段和后行盾构段，分别在先行盾构段和后行盾构段盾尾的盾壳上焊接一圈角钢挡板，角钢挡板的直角朝向盾尾内侧，角钢挡板的一侧焊接在盾尾靠近最后一环砼管片端面盾壳内壁上，角钢挡板的另一侧边长小于砼管片外弧面与盾壳之间的间隙，并且另一侧边的延长线落在预制衬砌段盾尾最后一环的砼管片内侧，且与该环砼管片外边缘有一定距离；

步骤3：采用密封垫分别对先行盾构段和后行盾构段的砼管片外弧面与盾壳之间的间隙端部、砼管片纵缝、砼管片与钢管片环缝、钢管片纵缝进行封堵；

步骤4：先行盾构段和后行盾构段之间作为现浇衬砌段，现浇衬砌段与预制衬砌段的两侧接头处分别通过盾构机拼装机拼装一环钢管片使得钢管片背板与盾壳贴合，同时，用千斤顶顶力使钢管片将密封垫与角钢挡板紧密接触；

步骤5：砼管片和钢管片上分别设有螺纹孔，螺栓从砼管片由下往上斜向上插入钢管片，并从钢管片内穿出后连接螺母，螺纹孔的孔径大于螺栓的直径；

步骤6：将钢管片与盾壳焊接，然后，在现浇衬砌钢管片之外的剩余段进行钢筋绑扎和模筑混凝土的现浇作业。