專利名稱：一種盾構隧道用柔性管片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種盾構隧道用柔性管片。
背景技術：
目前，盾構法以其安全、高效、自動化程度高、對周邊擾動小等優勢極大地推動了我國盾構隧道的發展。盾構隧道目前在我國城市地鐵、鐵路、公路以及市政水下隧道中被廣泛使用。盾構隧道襯砌一般采用裝配式管片襯砌結構，即通過將數塊弧形的預制管片利用環向螺栓連接成襯砌環，再利用縱向螺栓將若干襯砌環縱向連接延伸形成管片襯砌結構。在常時荷載下，管片襯砌結構的柔性等力學性能均能滿足相關地鐵、鐵路和公路規范的安全性和耐久性要求。但在以下情況下，其縱向連接的柔性則不能滿足要求，導致隧道破壞:一、隧道襯砌剛度差別較大位置:由于盾構隧道的功能要求，管片襯砌需與其他形式的，如豎井(盾構機始發井、盾構機到發井)、通風井、聯絡橫通道、泵房等相連接。管片襯砌與這些結構的連接部位，顯著改變了隧道結構自身的剛度，易引起應力集中和襯砌開裂，導致隧道破壞。二、隧道襯砌穿越地層差別較大位置:當盾構隧道縱向穿越地層特性顯著變化處(軟硬不均地層、圍巖級別差距大或者存在較大節理地層)、穿越高烈度地震地區等不利區域時。這些位置的地層在長期振動荷載或者偶發地震荷載下會發生較大的地層變位，發生嚴重的地層不均沉降，利用縱向螺栓實現縱向連接的管片襯砌，其整體柔度則難以適應這種地層大變形(或大變位)的要求，會引起應力集中和襯砌開裂，導致隧道破壞。
發明內容
本發明的目的是提供一種盾構隧道用柔性管片，該柔性管片能顯著提高管片襯砌的柔性，提高盾構隧道的安全性和耐久性。本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于:鋼鑄的左箱型管片部件和鋼鑄的右箱型管片部件左右對稱，左箱型管片部件的右面和右箱型管片部件的左面在徑向外側通過兩道倒Ω型鋼邊止水帶連接；左箱型管片部件右面的徑向內側鉸接左球形萬向鉸、右箱型管片部件左面的徑向內側鉸接右球形萬向鉸；右球形萬向鉸的連桿的連接腔套合在左球形萬向鉸的連桿上。本發明的使用方法是:在盾構隧道的一般位置拼裝常規的鋼筋混凝土管片，即將數塊弧形的鋼筋混凝土管片利用環向螺栓連接成襯砌環，再利用縱向螺栓將若干襯砌環縱向連接延伸形成管片襯砌結構；而在隧道襯砌剛度差別較大的位置和隧道襯砌穿越地層差別較大的位置，根據需要，采用本發明的柔性管片常規的鋼筋混凝土管片，即在管片襯砌段中替換入一個或多個柔性管片環。與現有技術相比，本發明的有益效果是:
本發明的柔性管片，由對稱的左箱型管片部件和的右箱型管片部件與左、右球形萬向鉸鉸接，而左、右球形萬向鉸又以活塞式套筒方式連接；同時倒Ω型的鋼邊止水帶的安全變形范圍也較大；從而使左、右箱型管片部件間能在任意方向旋轉、移動。將其安裝在隧道襯砌剛度差別較大的位置和隧道襯砌穿越地層差別較大的位置處，即在該段襯砌上形成了柔性環。由于柔性環可發生拉伸、壓縮、剪切、旋轉等任意自由度方向的較大變位，從而顯著提高襯砌的綜合變形能力。最終，在特定設計位置的適量柔性環的優化改良下，提高了盾構隧道的安全性和耐久性:1、顯著降低了結合部位的剛度，有效避免應力集中引起的結構開裂和破壞，使隧道襯砌剛度差別較大位置處的集中應力得到釋放。2、采用適應變形而非抵抗變形的柔性管片能有效消減由于地震、振動、地層差別等外界因素產生的作用于管片襯砌的附加應力，使得當盾構隧道穿越高烈度地震區、軟弱夾層與軟硬不均互層區等不利位置時，適應各向大變形或大變位(特別是不均勻沉降、數量較大的拉伸壓縮)的能力提高。實驗表明，本發明的單個柔性環的允許拉伸、壓縮量為±10cm_±15cm，允許剪切量:5-10cm，允許彎曲(轉動)量:10° -15°。上述的左箱型管片部件右面的徑向外側向右凸出形成一“日”字型的左凸臺，所述的右箱型管片部件左面的徑向外側向左凸出形成一“日”字型的右凸臺，所述的兩道倒Ω型鋼邊止水帶的左端和右端分別連接在左凸臺和右凸臺上。這樣，可減小倒Ω型鋼邊止水帶的寬度，提高止水帶的使用壽命。上述的左凸臺的徑向最外側向右凸出構成“一”字型的左外伸護板；右凸臺的徑向最外側向左凸出構成“一”字型的右外伸護板。左、右外伸護板可以保護倒Ω型鋼邊止水帶，使其不受外部較大圍巖碎塊的擠壓和撞擊。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1為本發明實施例柔性管片裝配于隧道管片襯砌中的立體結構示意圖。圖2為本發明實施例柔性管片的放大剖視結構示意圖。
具體實施例方式實施例圖1、2示出，本發明的一種具體實施方式
是，一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于:鋼鑄的左箱型管片部件Ia和鋼鑄的右箱型管片部件Ib左右對稱，左箱型管片部件Ia的右面和右箱型管片部件Ib的左面在徑向外側通過兩道倒Ω型鋼邊止水帶2連接；左箱型管片部件Ia右面的徑向內側鉸接左球形萬向鉸3a、右箱型管片部件Ib左面的徑向內側鉸接右球形萬向鉸3b ;右球形萬向鉸3b的連桿的連接腔套3c合在左球形萬向鉸3a的連桿上。本例的左箱型管片部件Ia右面的徑向外側向右凸出形成一“日”字型的左凸臺lc，所述的右箱型管片部件Ib左面的徑向外側向左凸出形成一“日”字型的右凸臺ld，所述的兩道倒Ω型鋼邊止水帶2的左端和右端分別連接在左凸臺Ic和右凸臺Id上。本例的左凸臺Ic的徑向最外側向右凸出構成“一”字型的左外伸護板Ie ;右凸臺Id的徑向最外側向左凸出構成“一”字型的右外伸護板If。
權利要求
1.一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于:鋼鑄的左箱型管片部件(Ia)和鋼鑄的右箱型管片部件(Ib)左右對稱，左箱型管片部件(Ia)的右面和右箱型管片部件(Ib)的左面在徑向外側通過兩道倒Ω型鋼邊止水帶(2)連接；左箱型管片部件(Ia)右面的徑向內側鉸接左球形萬向鉸(3a)、右箱型管片部件(Ib)左面的徑向內側鉸接右球形萬向鉸(3b);右球形萬向鉸(3b)的連桿的連接腔(3c)套合在左球形萬向鉸(3a)的連桿上。
2.根據權利要求1所述的一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于:所述的左箱型管片部件(Ia)右面的徑向外側向右凸出形成一“日”字型的左凸臺(lc)，所述的右箱型管片部件(Ib)左面的徑向外側向左凸出形成一“日”字型的右凸臺(Id)，所述的兩道倒Ω型鋼邊止水帶(2)的左端和右端分別連接在左凸臺(Ic)和右凸臺(Id)上。
3.根據權利要求2所述的一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于:所述的左凸臺(Ic)的徑向最外側向右凸出構成“一”字型的左外伸護板(Ie);右凸臺(Id)的徑向最外側向左凸出構成“一”字型的右外伸護板(if)。
全文摘要
本發明公開了一種盾構隧道用柔性管片，其特征在于鋼鑄的左箱型管片部件(1a)和鋼鑄的右箱型管片部件(1b)左右對稱，左箱型管片部件(1a)的右面和右箱型管片部件(1b)的左面在徑向外側通過兩道倒Ω型鋼邊止水帶(2)連接；左箱型管片部件(1a)右面的徑向內側鉸接左球形萬向鉸(3a)、右箱型管片部件(1b)左面的徑向內側鉸接右球形萬向鉸(3b)；右球形萬向鉸(3b)的連桿的連接腔(3c)套合在左球形萬向鉸(3a)的連桿上。該柔性管片能顯著提高管片襯砌的柔性，提高盾構隧道的安全性和耐久性。
文檔編號E21D11/10GK103206228SQ201310105420
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者晏啟祥, 陳誠, 何川, 耿萍 申請人:西南交通大學