[发明专利]盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道管片衬砌与锚杆共同作用的结构体系，属于地下建筑结构领域。

背景技术

随着社会经济的发展，各种大规模基础设施建设不断地展开。在铁路、公路、水利、市政、轨道交通、磁悬浮等隧道建设中，隧道盾构技术以其特有的优势在该类工程中得到了越来越广泛的应用。

现有的盾构隧道结构主要是指钢筋混凝土管片衬砌结构。该结构是通过钢螺栓等先将若干片弧形管片连接成管片环，然后将管片环再连接到已完成的管片衬砌结构上，随着盾构机在土中的向前掘进，其后方完成的管状的管片衬砌结构也不断延伸，直至掘进施工结束。该结构的主要缺点为：一是管片之间的连接刚度较之管片本身的刚度小很多，致使盾构隧道结构的纵向抗变形能力——纵向刚度不高，盾构隧道在薄弱地层易产生沉降，或者地下水位变化时易发生上浮；二是盾构隧道的管片衬砌结构受隧道附近土体尤其是其下垫层的土体的性状影响很大，当这些土体性状恶劣时，势必对隧道稳定性产生不利影响；三是盾构隧道的管片衬砌结构的刚度无法因地调节，在荷载过大的隧道局部，如隧道路线拐弯处，或者土体性状发生突变的地方，如土层变化处，隧道易发生变形。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系，该结构体系纵向抗变形能力强，受周围土体不利性状影响小，可以调节局部刚度，以满足交通运输的高速趋势对隧道结构稳定性的更高要求。

为达到上述目的，本发明的构思是：管片环连接到已完成的管片衬砌结构上之后，在新装的管片环上通过预留的锚固孔向土体中打入锚杆。根据设计要求，确定打入锚杆的数量、长度和方向以及锚固孔的位置。然后通过钢螺栓将锚杆与管片衬砌结构有效连接，为了进一步提高锚杆的锚固效果，可以采用预应力锚杆、中空注浆锚杆等。这样，管片衬砌结构与锚杆组成了一个共同作用体系，以提高隧道结构的稳定性。

锚杆与盾构隧道管片衬砌的几种典型的组合方式如下：

(1)每个锚固孔一根锚杆；

(2)每个锚固孔多根锚杆；

(3)锚杆横向定角度打入；

(4)锚杆纵向定角度打入；

(5)以上方式的组合及其他。

盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系的建立，是将较为成熟的岩土锚固技术和隧道盾构技术相结合，所以该结构体系的实施重点是建立锚杆与管片衬砌结构的有效连接。可以单独在管片上预留锚固孔，也可以将锚固孔与注浆孔合二为一。然后通过钢螺栓等方式，将锚杆与管片衬砌连接在一起。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种隧道盾构管片衬砌—锚杆结构体系，包括由管片砌成的管片衬砌和锚杆，管片上有预留的锚固孔，锚杆通过锚固孔打入到土体中，并在锚固孔内侧处用螺母与锚杆端部螺栓旋接而建立起管片与锚杆间有效连接。

在上述的盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系中，通过单个锚固孔的锚杆的个数从1个到若干个，实现一片管片与1个到若干个锚杆间的连接。

在上述的盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系中，锚杆轴线与锚固孔中心线之间，在隧道的横向或纵向上形成0°到90°的夹角。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明将锚杆的锚固作用引入到盾构隧道管片衬砌结构中，可以增强盾构隧道的纵向抗变形能力，减小隧道的下沉或上浮，减轻周围土体不利性状的影响，能够调节隧道局部刚度，增强隧道拐弯处、地层突变处等不利部位的刚度，提高隧道整体和局部的稳定性。

附图说明

图1为盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系示意图。

图2为本发明的典型组合——每个锚固孔单根锚杆的示意图。

图3为本发明的典型组合——每个锚固孔多根锚杆的示意图。

图4为本发明的典型组合——锚杆横向定角度打入的示意图。

图5为本发明的典型组合——锚杆纵向定角度打入的示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

参见图1，本盾构隧道管片衬砌—锚杆结构体系，包括管片1砌成的管片衬砌4和锚杆2，管片1上留有预留的锚固孔3，锚杆2通过锚固孔3打入到土体中，并在锚固孔3内侧处用螺母与锚杆2端部螺栓旋接而建立起管片1与锚杆2间有效连接。

参见图2，本实施例的一个典型组合是：一片管片1上的一个锚固孔3中仅穿过一个锚杆2。

参见图3，本实施例的另一个典型组合是：一片管片1上的一个锚固孔3中穿过三个锚杆2。