一种用于真空磁浮的隧道合成管片结构的制作方法

1.本发明涉及隧道建设设备技术领域，更具体的说，它涉及一种用于真空磁浮的隧道合成管片结构。


背景技术：

2.由于空气阻力、轮轨摩擦等的限制，轮轨式交通在现有的技术水平下，难以经济地实现运营速度大幅度提高。而利用磁悬浮技术，构建真空运行环境可以减小空气阻力和噪声，满足更高经济运行速度的需求，即真空管道磁浮运输技术，管道结构作为真空磁浮运输的承载主体，其力学特性、保真度的维持至关重要，也是构建安全真空管道环境、发展高速交通的关键技术之一。
3.隧道结构不受天气影响，可节约稀缺的地面土地资源，因此管道结构修建于地下具有较高的可行性。传统的盾构隧道一般采用拼装式钢筋混凝土管片结构，管片之间通过螺栓连接成整体，除了管片混凝土本身易出现微裂缝、局部磕损等质量问题外，接头部位的受力和密封也是薄弱环节，隧道中出现管片拼装错台、接缝渗漏水也是常有的现象，由于真空磁浮运输对管道环境的要求极高，现有的隧道结构无法满足承载和密封的可靠性要求。
4.因此，研发一种适用于真空磁浮隧道使用环境的管片结构至关重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种用于真空磁浮的隧道合成管片结构，采用钢和混凝土合成结构提高管片强度和接头的密封性能，实现盾构拼装式单层管片结构，使其有效提高施工效率的同时，能够降低建造的经济成本。
6.为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于真空磁浮的隧道合成管片结构，包括拼接组合的管片钢壳，所述管片钢壳环向采用插销式快速接头进行连接，且管片钢壳纵向采用滑动快速接头连接，在所述管片钢壳外弧面周边焊接有翼缘板，其内部布设焊接有若干轴向纵肋，在所述管片钢壳的外弧面布设有环向钢筋，所述环向钢筋穿过轴向纵肋靠近外弧面的边缘，在所述管片钢壳内的中间部位焊接有注浆管，所述注浆管用于壁后注浆；管片钢壳之间的外弧与内弧的环缝均采用弧形榫槽配合，且管片钢壳之间外弧与内弧的纵缝为凹凸榫配合安装。
7.与普通的混凝土管片相比，合成管片强度高、厚度小、密封性能好，隧道的长期耐久性显著提高，合成管片可省略二次衬砌，降低施工成本，缩短施工时间。
8.进一步的，所述插销式快速接头包括分别安装在拼接的两个管片钢壳环间侧壁上的公端和母端，所述母端包括安装在管片钢壳环间侧壁上两个对称设置的导向柱，在所述导向柱的上下两端均安装有固定块，在所述导向柱上均开设有上导槽和下导槽，在对应的两个上导槽以及下导槽之间均滑动安装有锥口卡块，在锥口卡块与上导槽的上顶部以及下导槽的下底部之间均连接有压缩弹簧；
所述公端为双面倒钩，当管片钢壳环间纵向拼接，锥口卡块在压缩弹簧的作用力下复位，所述双面倒钩卡紧在对应的两个锥口卡块之间。
9.进一步的，所述滑动快速接头包括分别设置在环向拼接的两个管片钢壳的纵向侧壁上的异型槽和t型凸件，所述异型槽包括开设在管片块间侧壁上的t型凹槽以及安装t型凹槽底部与其相连通的方形槽，当管片钢壳环向拼接时，t型凸件径向对接t型凹槽滑入方形凹槽中，再轴向滑入方形凹槽的滑道中。
10.以上拼接方式，使得管片钢壳拼装无需螺栓拧紧作业，避免手孔处的局部削弱问题，减少了管片的渗漏通道，使得拼装省力化、自动化，显著提高隧道拼装质量，轴向管片钢壳拼接时，仅需轴向推压即可完成管片环间闭合，无需复紧作业，管片环紧固后立即出现抗拔力，可防止拼装后出现的松弛现象。
11.进一步的，管片钢壳纵缝侧壁的外弧与内弧各有一条断面为直角梯形的凸榫一，凸榫一断面靠近管片内外弧面侧为楔形面，靠近管片断面中间位置一侧为梯形直角边，与其环向拼接的另一管片钢壳的纵缝有内外两条断面为直角梯形的凹槽一，当管片钢壳之间相互拼接时，凸榫一配合安装在相应的凹槽一中。
12.进一步的，所述管片钢壳环缝侧壁上的外弧与内弧各有一条断面为等腰梯形的凸榫二，与其纵向拼接的另一管片钢壳的环缝设有内外两条断面为直角梯形的凹槽二，所述凹槽二靠近外弧面一侧为与等腰梯形的外侧斜面相匹配的楔形边，当管片钢壳之间纵向拼接时，凸榫二配合安装在相应的凹槽二中。
13.合成管片钢壳四周接头的凹凸榫槽嵌合设计，可增强管片块间及环间的抗剪力及密封性能，提高拼装精度，凹凸榫槽断面的楔形边设计方便相邻管片的无缝拼接。
14.进一步的，在所述凹槽一的楔形面上开设有楔形面沟槽一，在所述凸榫一外侧的侧角部开设有侧角部沟槽一，在内外两组楔形面沟槽一和侧角部沟槽一中分别连续嵌入有密封条一，密封条一在沟槽角处采用胶将其粘成圈，使密封条一整圈镶嵌在对应的楔形面沟槽一和侧角部沟槽一中。
15.进一步的，在所述凹槽二的楔形面上开设有楔形面沟槽二，在所述凸榫二外侧的侧角部开设有侧角部沟槽二，在内外两组楔形面沟槽二和侧角部沟槽二中连续嵌入有密封条二，密封条二在沟槽角处采用胶将其粘成圈，使密封条二整圈镶嵌在对应的楔形面沟槽二和侧角部沟槽二中。
16.管片钢壳拼装后纵缝和环缝处均有四道密封防护，两道为凸榫侧楔形面角部密封，两道为凹槽侧楔形面密封，可以达到可靠的多重密封效果，单块管片钢壳上下两个矩形密封条均嵌入密封槽内，方便施工安装，可避免密封垫在管片拼装过程中受扰动错位，确保密封无死角，提高管片整体刚度和承载能力的同时，可加强管片钢壳和混凝土的整体性。
17.进一步的，在所述注浆管内弧面端头开设有螺纹，注浆管注浆完毕时，在注浆管的管口安装有堵头。
18.便于管片施工过程中的拼装机抓取以及壁后注浆。
19.进一步的，在注浆完毕的管片钢壳外漏部分均涂覆有防腐涂层。
20.有效防腐，提高隧道的耐久性和使用寿命。
21.通过在纵缝和环缝处均设置四道密封防护，两道为凸榫侧楔形面角部密封，两道为凹槽侧楔形面密封，可以达到可靠的多重密封效果，单块管片钢壳上下两个矩形密封条
均嵌入密封槽内，方便施工安装，可避免密封垫在管片拼装过程中受扰动错位，确保密封无死角，提高管片整体刚度和承载能力的同时，可加强管片钢壳和混凝土的整体性；通过在注浆管内弧面端头开设螺纹，当注浆管注浆完毕时，在注浆管的管口安装有堵头，可用堵头进行封堵，防止漏浆；通过在注浆完毕的管片钢壳外漏部分均涂覆防腐涂层，此设置能够有效防腐，提高隧道的耐久性和使用寿命。
附图说明
22.图1是本发明实施例合成管片结构图；图2是本发明实施例合成管片侧视图a；图3是本发明实施例合成管片侧视图b；图4是本发明实施例管片环缝处母端插头；图5是本发明实施例管片纵缝组合侧视图；图6是本发明实施例管片环缝凹槽侧视图。
23.其中：1、管片钢壳；2、翼缘板；3、纵肋；4、环向钢筋； 5、注浆管；6、导向柱；7、固定块；8、上导槽；9、下导槽；10、锥口卡块；11、压缩弹簧、12、双面倒钩；13、异型槽；14、t型凸件；15、侧角部沟槽二；16、密封条二；17、凸榫一；18、凹槽一；19、凸榫二；20、凹槽二；21、楔形面沟槽一；22、侧角部沟槽一；23、密封条一；24、楔形面沟槽二。
具体实施方式
24.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：实施例：参见图1至图6所示，一种用于真空磁浮的隧道合成管片结构，包括拼接组合的管片钢壳1，管片钢壳1环向采用插销式快速接头进行连接，且管片钢壳1纵向采用滑动快速接头连接，在管片钢壳1外弧面周边焊接有翼缘板2，其内部布设焊接有若干轴向纵肋3，在管片钢壳1的外弧面布设有环向钢筋4，环向钢筋4穿过轴向纵肋3靠近外弧面的边缘，在管片钢壳1内的中间部位焊接有注浆管5，注浆管5用于壁后注浆，管片钢壳1之间的外弧与内弧的环缝均采用弧形榫槽配合，且管片钢壳1之间外弧与内弧的纵缝为凹凸榫配合安装。
25.插销式快速接头包括分别安装在拼接的两个管片钢壳1环间侧壁上的公端和母端，母端包括安装在管片钢壳1环间侧壁上两个对称设置的导向柱6，在导向柱6的上下两端均安装有固定块7，在导向柱6上均开设有上导槽8和下导槽9，在对应的两个上导槽8以及下导槽9之间均滑动安装有锥口卡块10，在锥口卡块10与上导槽8的上顶部以及下导槽9的下底部之间均连接有压缩弹簧11，公端为双面倒钩12，如图5所示，当管片钢壳1环间纵向拼接，锥口卡块10在压缩弹簧11的作用力下复位，双面倒钩12卡紧在对应的两个锥口卡块10之间。
26.滑动快速接头包括分别设置在环向拼接的两个管片钢壳1的纵向侧壁上的异型槽13和t型凸件14，异型槽13包括开设在管片块间侧壁上的t型凹槽以及开设在t型凹槽底部与其相连通的方形槽，当管片钢壳1环向拼接时，t型凸件14径向对接t型凹槽滑入方形凹槽中，再轴向滑入方形凹槽的滑道中，且异型槽13与t型凸件14在每个管片钢壳1的纵缝处交
错设置为一对。
27.管片钢壳1纵缝侧壁的外弧与内弧各有一条断面为直角梯形的凸榫一17，凸榫一17断面靠近管片内外弧面侧为楔形面，靠近管片断面中间位置一侧为梯形直角边，与其环向拼接的另一管片钢壳1的纵缝有内外两条断面为直角梯形的凹槽一18，当管片钢壳1之间相互拼接时，凸榫一17配合安装在相应的凹槽一18中。
28.管片钢壳1环缝侧壁上的外弧与内弧各有一条断面为等腰梯形的凸榫二19，与其纵向拼接的另一管片钢壳1的环缝设有内外两条断面为直角梯形的凹槽二20，凹槽二20靠近外弧面一侧为与等腰梯形的外侧斜面相匹配的楔形边，当管片钢壳1之间纵向拼接时，凸榫二19配合安装在相应的凹槽二20中。
29.在凹槽一18的楔形面上开设有楔形面沟槽一21，在凸榫一17外侧的侧角部开设有侧角部沟槽一22，在内外两组楔形面沟槽一21和侧角部沟槽一22中分别连续嵌入有密封条一23，密封条一23在沟槽角处采用胶将其粘成圈，使密封条一23整圈镶嵌在对应的楔形面沟槽一21和侧角部沟槽一22中。在凹槽二20的楔形面上开设有楔形面沟槽二24，在凸榫二19外侧的侧角部开设有侧角部沟槽二15，在内外两组楔形面沟槽二24和侧角部沟槽二15中连续嵌入有密封条二16，密封条二16在沟槽角处采用胶将其粘成圈，使密封条二16整圈镶嵌在对应的楔形面沟槽二24和侧角部沟槽二15中，钢管片加工完后，将整根密封条连续嵌入到管片四周沟槽里，然后在角部密封条对接处，用胶粘成整圈。管片钢壳1边缘整圈密封条嵌入到密封槽内，可保证密封无死角，同时在纵缝和环缝的密封位置均有四道密封防护，两道为凸榫侧楔形面角部密封，两道为凹槽侧楔形面密封，可以达到较好的密封效果。
30.管片钢壳1拼装后纵缝和环缝处均有四道密封防护，两道为凸榫侧楔形面角部密封，两道为凹槽侧楔形面密封，可以达到可靠的多重密封效果，单块管片钢壳1上下两个矩形密封条均嵌入密封槽内，方便施工安装，可避免密封垫在管片拼装过程中受扰动错位，确保密封无死角，提高管片整体刚度和承载能力的同时，可加强管片钢壳1和混凝土的整体性。
31.在注浆管5内弧面端头开设有螺纹，注浆管5注浆完毕时，在注浆管5的管口安装有堵头，可用堵头进行封堵，防止漏浆。
32.在注浆完毕的管片钢壳1外漏部分均涂覆有防腐涂层，此设置能够有效防腐，提高隧道的耐久性和使用寿命。
33.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。