[发明专利]一种可适应大变形的盾构隧道衬砌管片

说明书

本发明公开了一种可适应大变形的盾构隧道衬砌管片，包括钢箱体、第一钢筋混凝土部分和第二钢筋混凝土部分，所述钢箱体包括第一环向肋板、第二环向肋板、波纹钢板、L形抗剪止推键和一字形抗剪止推键，L形抗剪止推键包括平行于第一环向肋板的第一段和垂直于第一环向肋板的第二段，该一字形抗剪止推键与该第一段之间均存在间距Δh，该一字形抗剪止推键与该第二段之间的间距为Δv；所述第一环向肋板远离第二环向肋板的一侧与第一钢筋混凝土部分固定在一起，所述第二环向肋板远离第一环向肋板的一侧与第二钢筋混凝土部分固定在一起。本发明既允许衬砌管片产生适度的拉伸、压缩和剪切变形，又能控制其变形量，其控制简单方便，可以有效降低成本。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，更具体地，涉及一种盾构隧道衬砌管片。

背景技术

盾构法隧道中，混凝土衬砌管片具有刚度大、耐久性好、费用低的显著优点，是目前世界范围内盾构隧道衬砌结构的主要材料。但是传统的通过纵向螺栓连接的混凝土管片适应变形能力较差，当盾构隧道穿越地震活动断层时，需采取能适应较大变形能力的管片结构,以防止衬砌结构破损。结构可允许的变形包括拉伸、压缩和剪切三个方面。

国内尚未见穿越活动断层的盾构隧道设置适应较大变形衬砌环的工程先例，国外的案例也很少，代表性案例为土耳其的亚欧海底隧道，其处理措施为设置大变形钢管片衬砌环。该结构是通过很多个可适应拉压和剪切变形的钢套筒将两个箱形钢结构连接起来，为了解决管片防水问题，在钢套筒外侧设置两道波形橡胶防水板，橡胶板通过螺栓和钢压板与钢箱固定。该大变形衬砌管片的优点是可以适应一定的拉伸、压缩以及剪切变形量，缺点是管片主体全部为钢结构，且结构及防水构造复杂，费用高昂、经济性差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可适应大变形的盾构隧道衬砌管片，本发明从管片结构材质、适应大变形的结构构造、防水构造上等三个方面着手，提出一种混凝土和钢结构相结合、利用钢结构实现自防水且可利用混凝土衬砌管片模具生产的新型管片结构。该发明解决了现有大变形钢管片加工工艺复杂、成本高的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可适应大变形的盾构隧道衬砌管片，其特征在于，包括钢箱体、第一钢筋混凝土部分和第二钢筋混凝土部分，其中，

所述钢箱体包括第一环向肋板、第二环向肋板、波纹钢板、L形抗剪止推键和一字形抗剪止推键，所述第一环向肋板整体呈弧形，该第一环向肋板与第二环向肋板的结构相同并且它们相互平行，所述波纹钢板位于第一环向肋板和第二环向肋板之间，并且波纹钢板的一端与第一环向肋板焊接而另一端与第二环向肋板焊接，所述L形抗剪止推键包括平行于第一环向肋板的第一段和垂直于第一环向肋板的第二段，该第一段焊接在第一环向肋板上而第二段与第二环向肋板之间存在间距，所述一字形抗剪止推键的一端焊接在第二环向肋板上，该一字形抗剪止推键的另一端与该第一段之间均存在间距Δh并且它们在第一环向肋板与第二环向肋板具有第一相对位移时可接触，该一字形抗剪止推键与该第二段之间的间距为Δv并且在第一环向肋板与第二环向肋板具有第二相对位移时可接触，其中，该第一相对位移为沿盾构隧道轴向的位移，该第二相对位移为沿盾构隧道径向的位移；

所述第一环向肋板远离第二环向肋板的一侧与第一钢筋混凝土部分固定在一起，所述第二环向肋板远离第一环向肋板的一侧与第二钢筋混凝土部分固定在一起。

优选地，所述第一环向肋板和第二环向肋板分别通过多根锚筋与第一钢筋混凝土部分和第二钢筋混凝土部分固定在一起，从而将中间的钢箱体与两侧的第一钢筋混凝土部分和第二钢筋混凝土部分连成整体。

优选地，所述钢箱体还包括外弧面钢板，该外弧面钢板的弧度与第一环向肋板的弧度一致，并且外弧面钢板连接该第一环向肋板的外弧边缘和该第二环向肋板的外弧边缘。

优选地，所述波纹钢板与外弧面钢板之间设置有密封油脂。

优选地，所述波纹钢板设置有多块。