[发明专利]一种环向预应力加固隧道管片及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通工程相关领域，具体的说，是涉及一种环向预应力加固隧道管片及制作方法。

背景技术

随着我国交通运输业的飞速发展，隧道建设中因盾构施工具有高效、安全、环保等优点，盾构施工法被应用的情况愈来愈多。

盾构隧道在管片拼装时，环向之间的管片通过螺栓连接，相邻环向管片之间的缝隙很难进行有效挤紧。在隧道后期运营期间，由于地下水的侵蚀、地层不均匀沉降及列车运行产生的动荷载，使得环向管片的缝隙成为渗水漏水的脆弱部位，并且管片会发生挤压产生错台等现象，给盾构隧道的安全带来威胁。

现有技术中，已经有部分关于隧道管片的研究，但是整体来说效果均不尽人意。

例如，申请号为2011101251817的中国专利公开了盾构隧洞预应力复合衬砌输水隧洞，它包括盾构施工形成的拼装式管片环为普通钢筋混凝土外衬，同环各块管片通过连接螺栓相连，在拼装式管片环手孔上安装插筋，在外衬上直接浇筑混凝土形成内衬和混凝土填入外衬手孔形成的剪力键，内衬与外衬通过插筋和混凝土剪力键结合为复合衬砌结构。该方法费时、费力，材料消耗大，且现浇内衬混凝土由内部钢筋、波纹管较多造成混凝土不密实，整体效果较差。

又如说，申请号为201210235474一种预应力管片，管片上设有多个沿轴线分布的钢绞线孔道，多个管片组成的圆周上，相应的钢绞线孔道之间互相联通，每条钢绞线孔道上设有一锚具槽。还提供了一种采用上述的预应力管片进行盾构隧道预应力衬砌施工方法，包括以下步骤：一、盾构掘进管片拼装的步骤；二、通过管片上的锚具槽沿钢绞线孔道张拉钢绞线的步骤；三、混凝土回填的步骤；通过上述步骤实现盾构隧道预应力衬砌施工。此方法在管片之间穿钢绞线比较困难，并且预留槽孔会削弱管片的强度。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种环向预应力加固隧道管片，其能够有效的提高管片的整体性及抵抗围岩压力的能力。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案

一种环向预应力加固隧道管片，包括拱底块，拱底块的两端分别设有一相邻块，任一相邻块的端部均紧贴一连接块，两连接块之间为封顶块；

所述拱底块、相邻块、连接块和封顶块的外侧均设有预留凹槽，封顶块内部具有预留孔道；

钢绞线通过预留凹槽将拱底块、相邻块、连接块和封顶块预紧后，端部贯穿并凸出于封顶块，凸出于封顶块的钢绞线被锁具固定实现预应力的施加；

所述拱底块、相邻块、连接块和封顶块共同构成封闭的圆筒型结构。

优选的，所述封顶块的内侧具有凸肋，预留孔道的一部分位于凸肋内部，锁具受到的与预应力相反的作用力施加在凸肋上。

优选的，所述预留凹槽至少为三条。

优选的，所述预留凹槽的直径大于钢绞线的直径，来使得钢绞线嵌入预留凹槽后不高于被嵌入物体的表面。

优选的，位于封顶块内部相对应的预留孔道交叉连通。

优选的，相邻预留凹槽之间的距离相同，来使得预应力被均匀的施加在拱底块、相邻块、连接块和封顶块上。

优选的，所述凸肋与所述封顶块为一体成型的结构。

在隧道管片结构方案的同时，本发明还提供了一种制造上述环向预应力加固隧道管片方法，主要包括如下步骤：

A、在拱底块、相邻块及连接块的背部等间距设置预留凹槽；

B、在封顶块上设置凸肋，并在凸肋上设置预留孔道和预留凹槽；

C、将钢绞线提前按照管片凹槽的位置布置好，通过拉拔钢绞线的两端确保钢绞线位于预留凹槽内；

D、将钢绞线的两端分别插入封顶块内部相应的预留孔道中；

E、插入封顶块，并对钢绞线施加预应力，利用锁具将钢绞线固定在凸肋上；

F、对隧道管片进行背后注浆，完成预应力的施加。

本发明的有益效果为：

(1)通过钢绞线缩紧了环向相邻管片之间的缝隙，能较好的保持住相邻管片之间的应力，有效防止管片之间出现张开或错台，提高了环向管片之间缝隙的抗渗水性能；

(2)通过将预应力钢绞线固定在封顶块上，钢绞线的预应力对封顶块有向上的拉力，抵消一部分作用在封顶块上的围岩压力，提高了管片的稳定性；

(3)钢绞线布置在管片外侧，在张拉锁定钢绞线完成时，通过管片背部注浆，使钢绞线与管片整合为一体，加强了管片预应力的效果，并同时节省了额外的钢绞线注浆材料，节省了人力、工时。

附图说明

图1为本发明的隧道管片的侧视图；