盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件及其安装方法

盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件及其安装方法
【专利摘要】本发明涉及一种盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件及其安装方法。盾构法隧道贯通后的设备安装成为影响隧道长期耐久性的重要制约因素，人工风镐钻孔增设连接件的做法导致连接件的稳定性与耐久性难以符合现行的设计标准。本发明在衬砌结构中环向预埋条形的滑动凹槽，滑动凹槽横截面呈矩形，向隧道内部开设有外小内大的条状槽口，槽底通过双头锚钉固定于衬砌结构，滑动凹槽内设置有多个可自由滑动的T型螺栓，T型螺栓的端部扩大头卡嵌于滑动凹槽内，T型螺栓在隧道内部的出露部分利用螺母与垫圈进行固定。本发明在盾构法隧道衬砌内部预埋凹槽连接件，T型螺栓可在预埋凹槽中自由滑动，T型螺栓在隧道内部的出露部分能够满任意位置的设备安装需求。
【专利说明】盾构法隧道衬砌结构预埋四槽连接件及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隧道工程【技术领域】，具体涉及一种盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件及其安装方法。
【背景技术】
[0002]对于目前国内各大城市的轨道交通工程，盾构法隧道所占的比例越来越大，在工程质量与建设安全为首要目标的前提下，各种新材料、新工艺、新工法不断涌现，极大地促进了盾构法隧道工程的建设效益，但隧道贯通后各种设备的安装却成为了影响隧道长期耐久性的一个重要制约因素，传统的人工风镐钻孔增设连接构件的做法，导致连接件的稳定性与耐久性难以符合现行的设计标准，更加无法达到百年工程的设计目标。
[0003]隧道内相关设备的连接件应具有安装位置灵活、操作简单、维修或更换方便以及使用安全、可靠等特点，而传统的人工风镐钻孔方式很难满足这些基本要求。盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件可实现隧道内部任意位置的设备安装，而且设备的安装、更换与检修都能做到简单易行，更加不会引起既有衬砌结构的局部损坏，能够保证隧道的长期耐久性不受设备安装的影响。盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件的运用，提高了设备的安装效率、改善了安装环境，提高了衬砌结构的受力性能，降低了隧道潜在的质量或安全隐患，减少了隧道维护、保养与运营成本，延长了隧道的使用寿命，提高了隧道的长期耐久性。对提升隧道工程的整体服务标准与水平具有重要的意义，具有广泛的推广前景。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件及其安装方法，可实现隧道内部各种设备简单、快速、准确地安装。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件，其特征在于:
沿隧道横截面方向，在衬砌结构中环向预埋条形的滑动凹槽；
滑动凹槽内设置有多个可滑动的T型螺栓，T型螺栓端部的扩大头卡嵌于滑动凹槽内； T型螺栓在隧道内部的出露部分通过螺母与垫圈固定。
[0006]滑动凹槽的槽底通过双头锚钉固定于衬砌结构。
[0007]滑动凹槽的横截面呈矩形，向隧道内部开设有外小内大的条状槽口 ；
T型螺栓端部扩大头的宽度大于条状槽口横截面外部开口宽度，小于条状槽口横截面内部宽度，卡嵌于滑动凹槽槽内；
T型螺栓在隧道内部的出露部分从条状槽口伸出，螺母与垫圈的直径大于条状槽口横截面外部开口宽度。
[0008]盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件的安装方法，其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:按照衬砌结构内表面弧度，预制环向条形的滑动凹槽，并预制配套的双头锚钉与T型螺栓；
步骤二:用螺母与垫圈将双头锚钉按照既定间距，通过滑动凹槽背面预留孔洞，固定在滑动凹槽槽底；
步骤三:将连接好双头锚钉的滑动凹槽固定在衬砌结构的钢筋骨架上，同时在滑动凹槽内部填塞海绵条,整体浇筑衬砌结构；
步骤四:将衬砌结构拼装到预定位置，取出滑动凹槽内部海绵条；
步骤五:将T型螺栓插入滑动凹槽，旋转90°后自由滑动到预定位置，用螺母与垫圈固定在滑动凹槽上；
步骤六:利用T型螺栓在隧道内部的出露部分，安装隧道正常运营所需的各种设备。
[0009]本发明具有以下优点:
本发明在盾构法隧道衬砌内部预埋了凹槽连接件，T型螺栓可以在预埋凹槽中自由滑动，满足了隧道内部任意位置的设备安装需求。连接件涉及的材料均为常规类型，便于加工制造；滑动凹槽内弧面与衬砌结构内表面能够做到平滑过渡，避免了对隧道限界的不利影响；滑动凹槽与双头锚钉的位置避开了衬砌结构受力钢筋的位置，不会影响衬砌结构的承载效应，而且滑动凹槽自身的刚度也能够在一定程度上增加衬砌结构的整体刚度；滑动凹槽内部预埋的海绵条，可以确保衬砌结构浇筑过程中，滑动凹槽内部空间不受影响，进而可以确保T型螺栓在凹槽内部的自由滑动与旋转；双头锚钉的锚固力以及滑动凹槽与混凝土之间粘结力，能够给T型螺栓提供足够的抗拉拔力，进而可以满足隧道内部各种设备简单、快速、准确的安装要求，减少设备安装引起的潜在质量隐患，减少运营中对连接构件的维修与保养成本，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等隧道工程中有广泛的应用前景。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为预埋滑动凹槽的衬砌结构正面图。
[0011]图2为预埋滑动凹槽的衬砌结构侧面图。
[0012]图3为衬砌结构内滑动凹槽的局部放大图。
[0013]图中，1-衬砌结构，2-滑动凹槽，3-双头锚钉，4-T型螺栓，5-螺母与垫圈，6_衬砌吊装孔，7-衬砌手孔。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0015]基于现有的技术水平，待隧道贯通后，在衬砌结构表面钻孔或开槽增设设备安装连接件，而不对衬砌结构的整体性与耐久性造成不利影响，同时也要确保满足各种设备长期安全使用的目的，仍有相当大的难度。因为在衬砌结构表面钻孔或开槽过程中，无法有效避开衬砌结构内部主要受力钢筋，无法避免局部应力集中引起的衬砌结构开裂、局部破碎甚至掉块，也无法从根本上杜绝钻孔或开槽处的渗漏水现象，更加无法解决对衬砌结构与连接件长期耐久性的不利影响。因此，目前的盾构法隧道内部设备安装所需的连接件，仍需按照“事先预埋、与衬砌结构形成有机整体”的基本理念进行设计与施工。“事先预埋”主要指将滑动凹槽视为衬砌结构的基本骨架之一，与受力钢筋同时定位、一起绑扎，“有机整体”主要指滑动凹槽与衬砌结构一起浇筑、共同承载、协调变形。设备安装时，将T型螺栓插入预埋凹槽内部，旋转90°后在预埋凹槽内滑动，在预定位置处用螺母与垫圈进行固定，然后利用T型螺栓在隧道内部的出露部分，作为设备的安装支点。列车在运营过程中，空气动力与设备自重的共同作用，会导致T型螺栓受到不同方向的荷载，T型螺栓将会受到拉力、剪力与弯矩的共同作用，T型螺栓的刚度与强度必须能够承受复杂的荷载条件。同时，T型螺栓会将一部荷载传递至预埋的滑动凹槽与双头锚钉，最终传递至衬砌结构，以达到整体受力、协调变形的目的。滑动凹槽与衬砌结构不但共同承担隧道外围的地层水土压力，同时也一起承担着隧道内部安装设备弓I起的各种附加荷载。
[0016]本发明所涉及的盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件，沿隧道横截面方向，在衬砌结构I中环向预埋条形的滑动凹槽2，可以在每环或每两环衬砌结构I上均匀布置。滑动凹槽2在衬砌结构I表面的预埋位置，应避开衬砌结构I中部设置的衬砌吊装孔6的位置，同时也要避开衬砌结构I内部的受力钢筋位置。滑动凹槽2的槽底通过双头锚钉3固定于衬砌结构I，双头锚钉3利用螺母与垫圈，固定于滑动凹槽2槽底预留孔洞处，双头锚钉3中部与端部设置的扩大头，能给滑动凹槽2提供足够的抗拉拔力，从而将滑动凹槽2固定在衬砌结构I内部预定位置。滑动凹槽2的横截面呈矩形，向隧道内部开设有外小内大的条状槽口，滑动凹槽2内设置有多个可自由滑动的T型螺栓4，T型螺栓4的端部扩大头的宽度大于条状槽口横断面外部开口宽度，小于条状槽口横断面内部的宽度，确保T型螺栓4能有效地卡嵌于滑动凹槽2内，以及在滑动凹槽2内的自由滑动。T型螺栓4在隧道内部的出露部分从条状槽口伸出，利用螺母与垫圈5进行固定，螺母与垫圈5的直径大于条状槽口横截面外部开口宽度。通过T型螺栓4端部扩大头的旋转，以及衬砌结构I内部螺母与垫圈的固定，可以将T型螺栓4有效地固定在滑动凹槽2表面的任意位置。
[0017]衬砌结构I预制时，需要将滑动凹槽2及槽底固定的双头锚钉3固定在预定位置，整体浇筑。滑动凹槽2为根据承载力、耐久性与表面弧度要求制作的钢构件；双头锚钉3为根据锚固与构造要求制作的钢构件；T型螺栓为根据设备附加荷载、构造与耐久性要求制作的钢构件；螺母与垫圈5为与T型螺栓相配套的钢构件。
[0018]盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件的安装方法，其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:按照衬砌结构I横截面内表面弧度，预制条形滑动凹槽2，并预制配套的双头锚钉3与T型螺栓4 ；
步骤二:用螺母与垫圈将双头锚钉3按照既定间距，通过滑动凹槽2槽底预留孔洞，固定在滑动凹槽2槽底；
步骤三:将连接好双头锚钉3的滑动凹槽2固定在衬砌结构I的钢筋骨架上预定位置处，同时在滑动凹槽2内部填塞海绵条，整体浇筑衬砌结构I ;
步骤四:将衬砌结构I拼装到预定位置，取出滑动凹槽2内部海绵条；
步骤五:将T型螺栓4插入滑动凹槽2，旋转90°后自由滑动至预定位置，用螺母与垫圈5固定在滑动凹槽2上；
步骤六:利用T型螺栓4在隧道内部的出露部分，安装隧道正常运营所需的各种设备。
[0019]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件，其特征在于: 沿隧道横截面方向，在衬砌结构(I)中环向预埋条形的滑动凹槽(2)； 滑动凹槽(2)内设置有多个可滑动的T型螺栓(4)，T型螺栓(4)端部的扩大头卡嵌于滑动凹槽(2)内； T型螺栓(4)在隧道内部的出露部分通过螺母与垫圈(5)固定。
2.根据权利要求1所述的盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件，其特征在于: 滑动凹槽(2)的槽底通过双头锚钉(3)固定于衬砌结构(I)。
3.根据权利要求2所述的盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件，其特征在于: 滑动凹槽(2)的横截面呈矩形，向隧道内部开设有外小内大的条状槽口 ； T型螺栓(4)端部扩大头的宽度大于条状槽口横截面外部开口宽度，小于条状槽口横截面内部宽度，卡嵌于滑动凹槽(2)槽内； T型螺栓(4)在隧道内部的出露部分从条状槽口伸出，螺母与垫圈(5)的直径大于条状槽口横截面外部开口宽度。
4.盾构法隧道衬砌结构预埋凹槽连接件的安装方法，其特征在于: 由以下步骤实现: 步骤一:按照衬砌结构(I)内表面弧度，预制环向条形的滑动凹槽(2)，并预制配套的双头锚钉(3 )与T型螺栓(4 ); 步骤二:用螺母与垫圈将双头锚钉(3)按照既定间距，通过滑动凹槽(2)背面预留孔洞，固定在滑动凹槽(2)槽底； 步骤三:将连接好双头锚钉(3)的滑动凹槽(2)固定在衬砌结构(I)的钢筋骨架上，同时在滑动凹槽(2)内部填塞海绵条，整体浇筑衬砌结构(I)； 步骤四:将衬砌结构(I)拼装到预定位置，取出滑动凹槽(2)内部海绵条； 步骤五:将T型螺栓(4)插入滑动凹槽(2)，旋转90°后自由滑动到预定位置，用螺母与垫圈(5)固定在滑动凹槽(2)上； 步骤六:利用T型螺栓(4)在隧道内部的出露部分，安装隧道正常运营所需的各种设备。
【文档编号】E21D11/00GK103821535SQ201410080197
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】戴志仁, 马晓波, 王俊, 雷永生, 王博, 王洪波, 高志宏, 王天明, 王立新, 杨小兵, 苏维捷, 翁木生, 张海 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司