一种径向推压紧固式盾构管片接头及施工方法

摘要

本发明公开了一种径向推压紧固式盾构管片接头及施工方法，管片接头包括若干相对二次衬砌管片端部上对称设置的连接槽，连接槽与隧道内侧相接的一面贯通；连接槽内分别安装有相互平行的外弧面接头和内弧面接头，外弧面接头和内弧面接头均包括对称设置的固定块，固定块上沿垂直于二次衬砌管片端面的方向穿设有锚筋，沿平行于二次衬砌管片端面的方向设置有穿插孔；固定块相对的端面上设置有橡胶垫。施工方法包括预制固定块、垫板、底板和插板，组装橡胶垫、锚筋和固定块。本发明能够解决现有技术中外荷载作用下管片接头容易失效且安装不便的问题，结构简单、可靠性强、可显著减弱管片接头应力集中效应，减小管片接头混凝土压裂风险。

权利要求

1.一种径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，包括若干相对二次衬砌管片端部上对称设置的连接槽，连接槽与隧道内侧相接的一面贯通；连接槽内分别安装有相互平行的外弧面接头和内弧面接头，外弧面接头和内弧面接头均包括对称设置的固定块，固定块上沿垂直于二次衬砌管片端面的方向穿设有锚筋，沿平行于二次衬砌管片端面的方向设置有穿插孔；固定块相对的端面上设置有橡胶垫；

两侧的固定块外侧套设有垫板，垫板上与固定块相对的位置处设置有抵接槽，抵接槽上与穿插孔相对的位置处设置有通孔；垫板间设置有插板，垫板上设置有卡槽，插板上设置有与卡槽配合的卡接条；所述抵接槽的深度大于固定块高度且小于固定块与橡胶垫的高度之和；

垫板下部设置有底板，底板上设置有与穿插孔和通孔配合的穿插杆。

2.根据权利要求1所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板的上端与连接槽顶端抵接；垫板邻近固定块的侧面与连接槽侧壁抵接。

3.根据权利要求2所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板与底板的长度之和与插板的长度相同，插板的长度与连接槽深度相同。

4.根据权利要求3所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板上设置有若干相互平行的卡槽，卡槽的横截面呈T形；插板两侧的卡接条数量和位置相同且与卡槽相配合。

5.根据权利要求1所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板的厚度小于连接槽沿垂直于二次衬砌管片端面方向的深度。

6.根据权利要求1所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，两侧的垫板与插板的厚度之和与相对的两个连接槽沿垂直于二次衬砌管片端面方向的深度之和相等。

7.根据权利要求6所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板与插板相接的面为抵接面，插板对应的面为摩擦面，抵接面和摩擦面均设置有耐磨结构。

8.根据权利要求7所述的径向推压紧固式盾构管片接头，其特征在于，所述垫板和插板均为钢筋混凝土材质。

9.一种根据权利要求1至8任一所述的径向推压紧固式盾构管片接头的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：预制固定块、垫板、底板和插板，组装橡胶垫、锚筋和固定块；

S2：绑扎钢筋，并定位固定块在二次衬砌管片中的位置；

S3：浇筑二次衬砌管片；

S4：管片就位，依次插入两块垫板；

S5：在垫板底部插入底板，使穿插杆与穿插孔和通孔配合；

S6：通过卡槽在垫板间插入插板，完成管片安装；

S7：重复步骤S4至S6，完成二衬管片安装形成二衬环。

说明书

一种径向推压紧固式盾构管片接头及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种径向推压紧固式盾构管片接头及施工方法。

背景技术

[0002] 现有隧道施工通常采用的方法为矿山法，其包括传统矿山法、新奥法、新意法以及类似的施工工法，矿山法施工的隧道，其二次衬砌加固一般采用现场绑扎钢筋、二次衬砌加固台车进行现浇施工，施工效率较低。

[0003] 随着施工机械化、智能化的发展，隧道二次衬砌加固采用工厂预制，现场拼装的方式施工，既可提高施工效率，也可减小材料浪费，降低环境污染，在矿山法隧道工程施工领域具有广阔的应用前景。

[0004] 与采用岩石掘进机施工的一般圆形隧道断面不同的是，矿山法隧道一般呈扁平状，外荷载作用下二次衬砌加固结构弯矩较大，预制二次衬砌加固管片接头需要具有较大的抵抗弯矩的能力。

[0005] 而现有的二次衬砌加固的管片接头通常还是采用单排螺栓连接方式，螺栓位于管片中线附近，由于接头构造以及螺栓位置的特点，导致管片接头刚度远小于管片本体，荷载作用下管片接头常出现应力集中导致的管片混凝土开裂；同时正负弯矩作用下管片刚度也不一致，在载荷作用下存在管片接头局部压裂、管片接头张开并进而导致接头防水失效、管片接头位置漏水漏沙问题的风险。

[0006] 而采用非单排螺栓连接方式的结构，则通常存在安装不便，施工复杂，且难以进行维护检查等问题，导致实际施工应用中，效率相对较低。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中外荷载作用下管片接头容易失效且安装不便的径向推压紧固式盾构管片接头及其施工方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

[0009] 提供了一种径向推压紧固式盾构管片接头，其包括若干相对二次衬砌管片端部上对称设置的连接槽，连接槽与隧道内侧相接的一面贯通；连接槽内分别安装有相互平行的外弧面接头和内弧面接头，外弧面接头和内弧面接头均包括对称设置的固定块，固定块上沿垂直于二次衬砌管片端面的方向穿设有锚筋，沿平行于二次衬砌管片端面的方向设置有穿插孔；固定块相对的端面上设置有橡胶垫；

[0010] 两侧的固定块外侧套设有垫板，垫板上与固定块相对的位置处设置有抵接槽，抵接槽上与穿插孔相对的位置处设置有通孔；垫板间设置有插板，垫板上设置有卡槽，插板上设置有与卡槽配合的卡接条；

[0011] 垫板下部设置有底板，底板上设置有与穿插孔和通孔配合的穿插杆

[0012] 本发明还提供了一种上述径向推压紧固式盾构管片接头的施工方法，其包括如下步骤：

[0013] S1：预制固定块、垫板、底板和插板，组装橡胶垫、锚筋和固定块；

[0014] S2：绑扎钢筋，并定位固定块在二次衬砌管片中的位置；

[0015] S3：浇筑二次衬砌管片；

[0016] S4：管片就位，依次插入两块垫板；

[0017] S5：在垫板底部插入底板，使穿插杆与穿插孔和通孔配合；

[0018] S6：通过卡槽在垫板间插入插板，完成管片安装；

[0019] S7：重复步骤S4至S6，完成二衬管片安装形成二衬环。

[0020] 本发明提供的上述径向推压紧固式盾构管片接头的主要有益效果在于：

[0021] 本发明通过开设与隧道内侧一面贯通的连接槽，以方便施工中安放插板和垫板，且便于巡检时通过连接槽快速检查接头是否出现压裂或者破坏的情况，以便于更换和维护；通过分别设置垫板和插板，将连接槽中的空间填充满，以增大受弯时管片接头受压区的面积，减小管片接头局部压裂风险，从而减少外荷载作用下管片接头张开并进而导致接头防水失效、管片接头位置漏水问题发生的风险。

[0022] 通过设置底板，将固定块和垫板连接为一体，并通过卡槽和卡接条的配合，从而固定整个接头部分，并能有效承受接头受拉力作用。

[0023] 在正弯矩作用下，内弧面接头中的固定块和垫板在穿插杆作用下整体受拉，外弧面接头上侧对应的混凝土受挤压，管片接头整体基本满足平截面假定，管片混凝土受压面积较大，受压均匀，可显著减弱管片接头应力集中效应，减小管片接头混凝土压裂风险。

[0024] 在负弯矩作用下，外弧面接头中的固定块和垫板在穿插杆作用下整体受拉，内弧面侧连接槽两侧的混凝土和垫板、底板、插板一起共同受压，管片接头基本满足平截面假定，管片混凝土受压面积较大，受压均匀，可显著减弱管片接头应力集中效应，减小管片接头混凝土压裂风险。

附图说明

[0025] 图1是本发明的结构示意图。

[0026] 图2是图1中内弧面接头方向的剖视图。

[0027] 图3是图1中底板方向的剖视图。

[0028] 图4是本发明提供的施工方法流程图。

[0029] 其中，1、固定块，11、橡胶垫，12、锚筋，13、外弧面接头，14、内弧面接头，15、穿插孔，2、垫板，21、抵接槽，22、抵接面，23、卡槽，24、通孔，3、插板，31、摩擦面，32、卡接条，4、底板，41、穿插杆，5、二次衬砌管片，51、连接槽。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明作进一步说明：

[0031] 如图1所示，其为径向推压紧固式盾构管片接头的结构示意图。

[0032] 本发明的径向推压紧固式盾构管片接头，包括若干相对二次衬砌管片5端部上对称设置的连接槽51，连接槽51与隧道内侧相接的一面贯通；连接槽51内分别安装有相互平行的外弧面接头13和内弧面接头14。

[0033] 如图2所示，外弧面接头13和内弧面接头14均包括对称设置的固定块1，固定块1为长方体结构。固定块1上沿垂直于二次衬砌管片5端面的方向穿设有锚筋12，沿平行于二次衬砌管片5端面的方向设置有穿插孔15。固定块1相对的端面上设置有橡胶垫11。

[0034] 两侧的固定块1外侧套设有垫板2，垫板2上与固定块1相对的位置处设置有抵接槽21，抵接槽21上与穿插孔15相对的位置处设置有通孔24。

[0035] 垫板2间设置有插板3，垫板2上设置有卡槽23，插板3上设置有与卡槽23配合的卡接条32。

[0036] 如图3所示，垫板2下部设置有底板4，底板4上设置有与穿插孔15和通孔24配合的穿插杆41。

[0037] 进一步地，垫板2的上端与连接槽51顶端抵接；垫板2邻近固定块1的侧面与连接槽51侧壁抵接。垫板2与底板4的长度之和与插板3的长度相同，插板3的长度与连接槽51深度相同。以方便安装，并填充连接槽51中的空隙。

[0038] 垫板2上设置有若干相互平行的卡槽23，卡槽23的横截面呈T形；插板3两侧的卡接条32数量和位置相同且与卡槽23相配合。通过卡槽23与卡接条32配合，连接插板3和垫板2，以抵抗管片接头处的拉应力。

[0039] 抵接槽51的深度大于固定块1高度且小于固定块1与橡胶垫11的高度之和。通过橡胶垫11增加垫板2与固定块1接触位置处的厚度，从而增加插板3与垫板2间的摩擦力，以固定插板3的位置，同时提高整体的抗压应力效果。垫板2的厚度小于连接槽51沿垂直于二次衬砌管片5端面方向的深度，以安装插板3。

[0040] 两侧的垫板2与插板3的厚度之和与相对的两个连接槽51沿垂直于二次衬砌管片5端面方向的深度之和相等。

[0041] 垫板2与插板3相接的面为抵接面22，插板3对应的面为摩擦面31，抵接面22和摩擦面31均设置有耐磨结构，如滚花处理等，以提高相对的摩擦力，从而固定插板3的位置。

[0042] 垫板2和插板3均为钢筋混凝土材质，以保证其扛拉压应力的能力。

[0043] 本方案提供的管片接头，通过单独安装的垫板2和插板3，分担管片接头受压区的应力，增大受弯时管片接头受压区的面积，减小管片接头局部压裂风险，从而减少外荷载作用下管片接头张开并进而导致接头防水失效、管片接头位置漏水问题发生的风险。

[0044] 同时，垫板2、插板3、底板4等结构的结构简单，施工方便，便于快速安装，也能够方便拆卸和检维修，有效提高施工效率和安全性。

[0045] 下面是基于上述组合接头的加固方法，如图4所示，其包括如下步骤：

[0046] S1：预制固定块1、垫板2、底板4和插板3，组装橡胶垫2、锚筋12和固定块1。

[0047] 在固定块1和垫板2上预先流出穿插孔15和通孔24的位置。

[0048] S2：绑扎钢筋，并定位固定块1在二次衬砌管片5中的位置。

[0049] 固定块1为长方体结构，方便定位和安装。

[0050] S3：浇筑二次衬砌管片5。

[0051] S4：管片就位，依次插入两块垫板2。

[0052] 直接插入垫板2，由于连接槽51中预先留有供插板3插入的空隙，因此单独插入垫板2的操作能非常方便的完成。

[0053] 插入垫板2，直至垫板2头部与连接槽51端部抵接时，完成垫板2安装。

[0054] S5：在垫板2底部插入底板4，使穿插杆41与穿插孔41和通孔24配合。

[0055] 从而将垫板2和固定块1有效连接，以保证整体的抗拉应力能力。

[0056] S6：通过卡槽23在垫板2间插入插板3，完成管片安装。

[0057] 将卡接条32与卡槽23配合，插入插板3。

[0058] S7：重复步骤S4至S6，完成二衬管片安装形成二衬环。

[0059] 通过本方案提供的径向推压紧固式接头，能够有效增大受弯时预制拼装二次衬砌管片5接头受压区的面积，减小预制拼装二次衬砌管片5接头局部压裂风险，从而减少外荷载作用下预制拼装二次衬砌管片5接头张开并进而导致接头防水失效、预制拼装二次衬砌管片5接头位置渗漏问题的发生风险。同时，保证安装和检修方便，提高安装施工效率。

[0060] 上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。