专利名称：一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及盾构隧道衬砌，具体地指一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌 环。
背景技术：
盾构隧道衬砌的管片分块方式需要综合考虑每块管片的重量、拼装便利性，以及 整个衬砌环的力学特征、纵向连接刚度和隧道曲线条件等因素。因此对于大直径盾构隧道 来说，根据隧道拟合要求，合理的分块数和封顶管片角度能有效的降低拼装难度；合理的纵 向螺栓数目和错缝拼装的拼装方式及错缝搭接长度等能有效的提高纵向刚度，从而提高了 隧道的抗震性、增加了抵抗不均勻沉降的能力等。目前普遍使用的是一种7+1分块方式的盾构隧道衬砌环，它由八块管片拼接而 成，其管片的分块示意图如说明书附图中的图1所示。该衬砌环包括五块依次连接的标准 管片1、两块分别与上述标准管片1的两外侧连接的邻接管片2和两邻接管片2之间的一块 封顶管片3。其中，每块标准管片1和邻接管片2的分块角度相等，封顶管片3的分块角度 为标准管片1或者邻接管片2的1/2。即标准管片1和邻接管片2的分块角度均为48°， 封顶管片3的分块角度为24°。整个衬砌环的侧面均勻分布有三十颗纵向螺栓4，其中，封 顶管片3上设置两颗，其余管片上设置四颗，相邻纵向螺栓4间圆弧对应地圆心角为12°。 该衬砌环在使用时可以采用环向搭接1/2错缝拼装和环向搭接1/4错缝拼装两种方式，但 两种方式均存在问题1、当采用环向搭接1/2错缝拼装时(如说明书附图中的图2所示)，一方面，由 于局部纵缝为通缝5，削弱了衬砌环的结构刚度，且不利于接缝防水；另一方面，采用该分 块方式在直线段隧道拼装时须采用较复杂的组合方式拟合，不利于直线段隧道衬砌环的拼装。2、当采用环向搭接1/4错缝拼装时(如说明书附图中的图3所示)，一方面，环间 错缝搭接长度较小，不利于环间剪力和弯矩的传递；另一方面，施工中盾构掘进千斤顶6成 对布置时，掘进千斤顶将6作用在纵向接缝上，引起应力集中，易导致管片被破坏。
实用新型内容本实用新型的目的就是克服上述现有盾构隧道衬砌环的缺陷，设计一种便于拼 装、纵向刚度强的九等分分块方式的盾构隧道衬砌环。为实现上述目的，本实用新型设计的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环由六 块依次连接的标准管片、两块分别与所述标准管片的两外侧连接的邻接管片和两邻接管 片之间的一块封顶管片拼接构成，所述标准管片、邻接管片和封顶管片对应的圆心角均为 40° ；所述衬砌环沿纵向设有纵向螺栓。进一步地，所述纵向螺栓为三十六颗，沿圆周均勻布置。更进一步地，所述纵向螺栓相对于封顶管片的中心轴对称布置。
3[0010]所述封顶管片优选布置在水平轴线位置。本实用新型的盾构隧道衬砌环易于拼装、纵向刚度强，尤其是采用了九等分的管 片分块方式，不仅可以采用0°位置衬砌环和旋转180°后的衬砌环组成基本错缝拼装方 式模拟直线隧道，有利于直线段较长隧道的管片拼装，提高施工质量，降低施工难度；另一 方面，选择合理的环间旋转角度，例如20°、60° UOO0……，可以保证环向搭接长度约为 1/2标准管片环向长度，有利于提高隧道的刚度。
图1是现有7+1分块方式的盾构隧道衬砌环的管片分块示意图；图2是图1所示衬砌环采用环向搭接1/2错缝拼装方式时的三环拼装示意图；图3是图1所示衬砌环采用环向搭接1/4错缝拼装方式时的三环拼装不意图；图4是本实用新型的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环的管片分块示意图；图5是图4所示衬砌环的拼装示意图；图中，1-标准管片，2-邻接管片，3-封顶管片，4-纵向螺栓，5-通缝，6-掘进千斤 顶。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的一种九等分分块方式的盾构隧道衬 砌环作进一步的详细描述图1至图3所示的现有7+1分块方式的盾构隧道衬砌环，因在上述背景技术部分 已作了详细描述，于此不再赘述。如图4所示，本实施例的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环由六块依次连接 的标准管片1、两块分别与标准管片1的两外侧连接的邻接管片2和两邻接管片2之间的一 块封顶管片3拼接构成，每块标准管片1、邻接管片2和封顶管片3对应的圆心角均为40°。 衬砌环沿纵向设有三十六颗纵向螺栓4，沿圆周均勻布置。封顶管片3)布置在水平轴线位 置，三十六颗纵向螺栓4相对于封顶管片3的中心轴(即水平轴线)对称布置。 如图5所示，在拼装过程中，沿盾构推进方向，相邻的衬砌环之间依次旋转180 ° 即可，该拼装方式能够实现良好的错缝拼装。该技术方案重点解决了以下两个关键技术问题①满足了环与环之间的完全错缝拼装，提高了结构的整体性和防水性能；②环间错缝搭接长度尽可能大，有利于盾构机掘进千斤顶6的布置，加强了环间 传力效果。此外，只要环间旋转角度为20°的整数倍而不为40°的整数倍拼装时，就可以实 现环向搭接长度约为1/2标准管片环向长度，隧道的刚度能够得到很好的保证。
权利要求一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环，其特征在于它由六块依次连接的标准管片(1)、两块分别与所述标准管片(1)的两外侧连接的邻接管片(2)和两邻接管片(2)之间的一块封顶管片(3)拼接构成，所述标准管片(1)、邻接管片(2)和封顶管片(3)对应的圆心角均为40°；所述衬砌环沿纵向设有纵向螺栓(4)。
2.根据权利要求1所述的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环，其特征在于所述 纵向螺栓(4)为三十六颗，沿圆周均勻布置。
3.根据权利要求2所述所述的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环，其特征在于 所述纵向螺栓(4)相对于封顶管片(3)的中心轴对称布置。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌 环，其特征在于所述封顶管片(3)布置在水平轴线位置。
专利摘要一种九等分分块方式的盾构隧道衬砌环，涉及盾构隧道衬砌，用于克服现有盾构隧道衬砌环不便拼装、纵向刚度弱的缺陷。它由六块依次连接的标准管片、两块分别与所述标准管片的两外侧连接的邻接管片和两邻接管片之间的一块封顶管片拼接构成，所述标准管片、邻接管片和封顶管片对应的圆心角均为40°；所述衬砌环沿纵向设有纵向螺栓。本实用新型易于拼装、纵向刚度强，尤其是采用了九等分的管片分块方式，不仅可以采用0°位置衬砌环和旋转180°后的衬砌环组成基本错缝拼装方式模拟直线隧道，有利于直线段较长隧道的管片拼装，提高施工质量，降低施工难度；选择合理的环间旋转角度，还可以保证环向搭接长度约为1/2标准管片环向长度，有利于提高隧道的刚度。
文档编号E21D11/08GK201756968SQ20102023514
公开日2011年3月9日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者季大雪, 张惠兰, 焦齐柱, 王克金, 王腾飞, 管鸿浩, 肖明清, 邓朝辉 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司