适用于类矩形盾构隧道的管片结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其是指一种适用于类矩形盾构隧道的管片结 构。
【背景技术】
[0002] 在隧道盾构中，目前常规的隧道断面一般分为单洞单线隧道与单洞线双线隧道， 其中，单洞单线隧道包括小直径圆隧道，单洞线双线隧道包括大直径圆隧道、双圆隧道与矩 形隧道。
[0003] 但是，小直径圆隧道的双线隧道的线间距较大，隧道至建筑物的距离也较大，隧道 占用地下空间范围也较大，盾构施工对周边建筑物的影响也相对较大，而且需要同时开挖 两条隧道，工期较长。大直径圆隧道的开挖空间利用率较小，隧道占用地下空间范围也较 大。双圆隧道的顶部存在海鸥形凹槽，土体不容易稳定，不利于地表沉降的施工控制，盾构 纠偏加剧此处土体扰动，并容易产生背土导致地表隆起，对于地表沉降的施工控制难度极 大。其次，双圆隧道的同步注浆孔设在盾构中心上下两凹槽处，浆液需填满整环双圆盾构后 部建筑空隙所经过的路径相对较长，在软土地层中，浆液无法及时填充建筑空隙，最终导致 地面变形较大。矩形隧道的管片混凝土用量较大。
[0004] 因此，有必要对现有的隧道盾构管片结构进行改进。
【发明内容】
[0005] 有鉴于上述问题，本发明提供了一种适用于类矩形盾构隧道的管片结构，所述管 片结构的断面呈类矩形状，所述管片结构包括:位于所述断面拱底位置的拱底圆弧段、位于 所述断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于所述断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段;两 个所述拱腰圆弧段的半径相等，且均小于所述拱底圆弧段的半径以及所述拱顶圆弧段的半 径;所述拱底圆弧段分别与两个所述拱腰圆弧段光滑相切连接，所述拱顶圆弧段分别与两 个所述拱腰圆弧段光滑相切连接。
[0006] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构，通过所述拱底圆弧段分别与两个所述 拱腰圆弧段光滑相切连接，所述拱顶圆弧段分别与两个所述拱腰圆弧段光滑相切连接，具 有良好的成拱效果，有利于减小衬砌管片所受的弯矩和偏心距，从而减少需要的钢筋用量 和衬砌厚度，相应的土体开挖量、混凝土用量也较少。另外还有利于盾构设备全断面切削土 体，对周边环境的影响更小。
[0007] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，所述拱底圆弧段的 半径等于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段 所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应的圆 内切连接。
[0008] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，所述拱底圆弧段的 半径大于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段 所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应的圆 内切连接。
[0009] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，所述拱底圆弧段的 半径小于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段 所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应的圆 内切连接。
[0010] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，所述拱底圆弧段的 半径为10000mm~20000mm，所述拱顶圆弧段的半径为10000mm~20000mm，所述拱腰圆弧段 的半径为2500mm~3000mm。
[0011] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，所述管片结构由多 个管片分块拼接而成。
[0012] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的进一步改进在于，还包括中间立柱 段，支撑于所述拱底圆弧段与所述拱顶圆弧段之间，两个所述拱腰圆弧段相对于所述中间 立柱段呈对称布置。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第一种断面形式示意图。
[0014] 图2是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第一种断面形式的原理图。
[0015] 图3是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第二种断面形式的原理图。
[0016] 图4是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第三种断面形式的原理图。
[0017] 图5是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的管片分块方式的较佳示意图。
[0018] 图6是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的较佳断面形式示意图。
[0019] 图7是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的较佳结构示意图。
[0020] 图8是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的受力分析示意图。
[0021 ]图9是现有的适用于矩形盾构的管片结构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0023] 配合参看图1所示，图1是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第一种断面 形式示意图。本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构1，管片结构1的断面呈类矩形状，管 片结构1包括:位于所述断面拱底位置的拱底圆弧段10、位于所述断面拱顶位置的拱顶圆弧 段20、以及位于所述断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段30;两个拱腰圆弧段30的半径相 等，且均小于拱底圆弧段10的半径以及拱顶圆弧段20的半径；拱底圆弧段10分别与两个拱 腰圆弧段30光滑相切连接，拱顶圆弧段20分别与两个拱腰圆弧段30光滑相切连接。
[0024] 本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构，通过所述拱底圆弧段分别与两个所述 拱腰圆弧段光滑相切连接，所述拱顶圆弧段分别与两个所述拱腰圆弧段光滑相切连接，具 有良好的成拱效果，有利于减小衬砌管片所受的弯矩和偏心距，从而减少需要的钢筋用量 和衬砌厚度，相应的土体开挖量、混凝土用量也较少。另外还有利于盾构设备全断面切削土 体，对周边环境的影响更小。
[0025] 参阅图2所示，图2是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第一种断面形式 的原理图。拱底圆弧段10的半径为心，拱顶圆弧段20的半径为1? 2，两个拱腰圆弧段30的半径 均为R3,在该实施例中，拱底圆弧段10的半径心等于拱顶圆弧段20的半径R 2。拱底圆弧段10 所对应的圆为圆110，拱顶圆弧段20所对应的圆为圆210，拱腰圆弧段30所对应的圆为圆 310。拱底圆弧段10所对应的圆110分别与两个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接，拱顶 圆弧段20所对应的圆210分别与两个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接。即，拱底圆弧 段10分别与两个拱腰圆弧段30内切连接，拱顶圆弧段20分别与两个拱腰圆弧段30内切连 接。优选地，拱底圆弧段10的半径Ri为1000 Omm~20000mm，拱顶圆弧段20的半径R 2为1000 Omm ~20000mm，拱腰圆弧段30的半径R3为2500mm~3000mm。
[0026] 参阅图3所示，图3是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第二种断面形式 的原理图。拱底圆弧段10的半径为心，拱顶圆弧段20的半径为1? 2，两个拱腰圆弧段30的半径 均为R3,在该实施例中，拱底圆弧段10的半径心大于拱顶圆弧段20的半径R 2。拱底圆弧段10 所对应的圆为圆110，拱顶圆弧段20所对应的圆为圆210，拱腰圆弧段30所对应的圆为圆 310。拱底圆弧段10所对应的圆110分别与两个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接，拱顶 圆弧段20所对应的圆210分别与两