专利名称：隧道衬砌的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道衬砌，包括在隧道长度方向上连续设置的弧形预制井圈，每一个弧形预制井圈都由钢筋水泥扇形竖井衬组成，这些扇形段在隧道的圆周方向上连续设置。
在恶劣的基础土条件下，尤其是在有地下水而限制了新奥地利隧道建筑方法的情况下，这种通常已知的竖井衬形式的隧道衬砌的优点是竖井衬适于有黏性和无黏性土壤条件，其前提条件是这种土壤具有不太易变的黏度。在松散的岩石和有地下水的情况下，在以盾构隧道掘进原理工作的隧道钻机之下安装竖井衬。在隧道向前推进的时候，支撑岩石并封堵地下水的盾构必须立即由竖井衬所取代。这样，竖井衬就必须具有一种立即承载的功能，而且在某些情况下还要具有立即密封的功能。在固体岩石中，在全断面掘进机或局部断面掘进机之后可以安装竖井衬来代替喷浆处理。在任一种情况中，通过使用竖井衬可以得到一个整体隧道衬砌，这种内衬即是内衬同时又是固定装置。
竖井衬是预制件，目前这种预制件通常由钢筋水泥制成。隧道管包括单独的竖井衬砖，特别是砖的数量取决于隧道的直径。竖井衬相互相间半块砖的长度设置，以便避免很难密封的交叉连接。现在，普通类型竖井衬的形状都是块型或箱型竖井衬。箱型竖井衬与块型竖井衬相反，为了减少重量并便于将砖相互连接，便使砖中部的横截面大大缩小。对隧道衬砌的要求则是在无明显变形的情况下承载，即内衬必须针对与隧道结构相对应的所有载荷保持其尺寸不变。已完成的结构必须承受土壤载荷、地下水自重和工作载荷或交通载荷。在构筑状态下，有运输方式、推进载荷、喷浆压力和压缩空气的影响。以上例举的载荷清楚地表明内衬必须主要针对垂直压力和弯曲力矩保持不变的尺寸。只有在压缩空气载荷的情况下，隧道中的压缩空气可以形成垂直压力，这种垂直压力在顶板稍有搭接的情况下被抵消；在某些情况下这对于尺寸而言是决定性的。只有在构筑状态下才在隧道衬砌中出现拉应力。在这些区域中可以利用预加载的螺纹连接来密封纵向接头。弧形预制井圈上的垂直压力和推进压力保证挤压纵向和环向接头。在这种方法中，插入接头中的密封件是完全可以操作的。在有内部水压力分量的情况下，例如压力水隧道，垂直拉应力的出现取决于土壤的硬度。然而，利用普通的竖井衬不能够形成密封，对于纵向接头尤其如此。因为在纵向接头中不能保证密封性，所以隧道衬砌中的高拉应力不能由普通的钢筋水泥竖井衬系统来控制。
类似地，非常软的、黏性的或流体的土壤都会给竖井衬带来诸多麻烦，这是因为近似液压静力的土壤条件使得土壤丧失所起的假设的弹性衬垫作用。
本发明的目的在于提供一种隧道衬砌，这种隧道衬砌除上述可能的用途之外还可以用于非常软的黏性土壤中，并且可以用于隧道壳体具有明显的拉应力的情况下。
为了解决上述问题，根据本发明，在每一个弧形预制井圈的内表面上至少设置一个圆周下部凹槽，并在现场充填该凹槽。
如上所述，在建筑过程中主要是由于变形土壤载荷和地下水造成的垂直压力和弯曲力矩作用在固定装置或内衬上。为此，在竖井衬上设置凹槽和类似于T型梁的结构。然后，以其支撑正在掘进的横断面并对其予以固定。
由于可以利用例如大约为40cm的砖厚以结构合理的方式构筑纵向接头，所以加强梁区域可以很好传输环形力。在任何情况下，在相应的尺寸固定的凹槽中的现场浇筑水泥环都可以接收传来的垂直拉应力并防止纵向接头开裂。
根据上下文所述的本发明还有多种可能的结构。例如，根据一个优选的实施例，在每一个弧形预制井圈的两个内环边缘部分都设有一个下部凹槽，相邻弧形预制井圈的相邻凹槽相互组合构成一个凹槽腔；当凹槽或凹槽腔为燕尾槽形横截面时尤为可取。在本实施例中，环形接头密封得特别好。这种燕尾形结构的凹槽使得可以由一个完整的横截面来承受有可能在连接区域中建立起来的任何外部的水压并将其耗散。如果将隧道掘入非常松软的黏性土壤，在建造弧形预制井圈的时候可以在纵向接头的水平上于凹槽中设置金属板型材段，用以保证弧形预制井圈的瞬时弯曲刚度。将金属板型材段用螺栓间接于弧形预制井圈上，如果要求的话，将其相互连接。然后，根据静力要求在后续步骤中对凹槽进行加固和灌注水泥。
另外，根据本发明的另一个优选实施例，填充凹槽的水泥为现场浇筑水泥的内衬壳体外凸缘的形式，所述的现场浇筑的水泥沿着隧道的纵向连续延伸而形成内衬壳体。内衬壳体还可以具有附加的加强物。由于要接着对弧形预制井圈接头浇筑水泥并且内衬壳体的现场浇筑的水泥密封了纵向接头的区域，所以可以省去相互移动竖井衬来进行安装，这将简化在现场安装竖井衬。
下面将结合附图中表示的一个实施例详细描述本发明，其中
图1为通过内衬的横截面和纵截面；图2为图1中A部分的另一个实施例的局部放大图；图3至6表示图1中B部分的不同实施例。
每一个图中所示的隧道衬砌基本上都包括弧形预制井圈1，这些弧形预制井圈在隧道的长度方向上连续设置并且都是由钢筋水泥扇形竖井衬2组成，所述的竖井衬在隧道的圆周方向上连续设置。每一个弧形预制井圈1的内表面上至少设有一个圆周下部凹槽3，这些圆周下部凹槽3在现场由水泥填堵。在图3和4所示的实施例中，下部燕尾形凹槽3设在弧形预制井圈1的中部。另一方面，在图1，5和6所示的实施例中，在每一个弧形预制井圈1的两个内环边缘的区域中都设有下部凹槽3，这样相邻的弧形预制井圈1的凹槽3相互组合形成一个燕尾形截面的凹槽腔4。
图2表示，在现场灌注水泥之前，可以通过金属板制成的型材段5用螺栓连接弧形预制井圈1的相邻竖井衬2，所述的型材段5插入凹槽3中。
图中并没有表示可以对凹槽3中的水泥进行加固，也没有表示在岩石和弧形预制井圈之间有一个环形间隙，该间隙在组装竖井衬之前或之后可以用砂浆、水泥或人工污垢对其进行充填。
图4和6表示了一个实施例，这种实施例可以承受特别高的载荷，其特征是在现场填充到凹槽3中的水泥沿着隧道的长度方向连续延伸从而形成内衬壳体7的外凸肋6。另外，连续浇筑的内衬壳体7保证了钢筋水泥连接结构方法的特别高的密封性，特别是使用具有中心凹槽的竖井衬。虽然没有表示，但是这种内衬壳体7可以具有附加加强件。
权利要求
1.隧道衬砌，包括沿隧道纵向连续延伸的弧形预制井圈，各个弧形预制井圈由沿着隧道的圆周方向连续延伸的钢筋水泥扇形竖井衬组成，其特征在于，每一个弧形预制井圈(1)的内表面上至少设有一个圆周下部凹槽(3)并在现场用水泥填充圆周下部凹槽(3)。
2.如权利要求1所述的隧道衬砌，其特征在于，每一个弧形预制井圈(1)的两个内环边缘中每一个上设有一个下部凹槽(3)，相邻弧形预制井圈(1)的相邻凹槽(3)相互组成一个凹槽腔(4)。
3.如权利要求2所述的隧道衬砌，其特征在于，凹槽腔(4)具有燕尾形横截面。
4.如权利要求1至3之一所述的隧道衬砌，其特征在于，在现场浇筑水泥之前，用螺栓通过金属板型材段(5)将弧形预制井圈(1)的相邻竖井衬(2)相互连接在一起，所述金属板型材段(5)插在凹槽(3)中。
5.如权利要求1至4之一所述的隧道衬砌，其特征在于，填充凹槽(3)的水泥是钢筋加固的。
6.如权利要求1至5之一所述的隧道衬砌，其特征在于，填充凹槽(3)的水泥构成沿着隧道的纵向连续延伸的在现场浇筑的水泥的内衬壳体(7)的外凸肋(6)。
7.如权利要求6所述的隧道衬砌，其特征在于，内衬壳体(7)具有附加的加强物。
全文摘要
隧道衬砌由弧形预制井圈(1)构成，弧形预制井圈(1)沿着隧道的纵向连续设置并且每一个均由沿着隧道圆周方向连续设置的扇形钢筋水泥竖井衬(2)构成。一个特别是承受全部载荷的实施例的特征在于在每一个弧形预制井圈(1)的内表面上设有至少一个圆周下部凹槽(3)并用水泥填充该凹槽(3)。
文档编号E21D21/00GK1160809SQ9710286
公开日1997年10月1日 申请日期1997年3月3日 优先权日1997年3月3日
发明者罗伯特·海茵奇, 博多·比利希 申请人:霍蒂夫股份公司霍夫曼兄弟公司