[发明专利]强刚度低配筋预应力盾构隧道结构及其施工方法

说明书

一种强刚度低配筋预应力盾构隧道结构及其施工方法，隧道结构包括多块盾构管环、环向预应力构造和纵向预应力构造，各盾构管环由多片盾构管片通过环向预应力构造连接为一整体，多块盾构管环通过纵向预应力构造连接为预应力盾构隧道结构的整体构架，通过所述环向预应力构造对各盾构管片施加环向预应力，通过纵向预应力构造将多块纵向盾构管片连接成整体并对其施加纵向预应力；由此，本发明能提高隧道结构的环向和纵向的整体刚度，能有效解决现有盾构隧道结构的刚度低、抗变形能力不足的缺陷，从根本上提高隧道结构的整体刚度、稳定性、承载能力、抗变形能力、防水能力，保证了结构安全，且受力合理，施工方便。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通、市政工程地下结构工程的技术领域，尤其涉及一种强刚度低配筋预应力盾构隧道结构及其施工方法。

背景技术

盾构法隧道因其具有机械化程度高、作业速度快、现场湿作业少、节省人力成本等优势，在我国城市轨道交通、市政地下工程中被广泛应用。然而，在正在运营的盾构隧道结构工程中，出现了盾构隧道结构渗漏、不均匀沉降、净空收敛不符合要求等诸多病害。尤其是在江浙沪地区，轨道交通区间隧道大多处于淤泥质软土层，具有孔隙比大、含水量高、压缩性大、灵敏度高、抗剪强度低、渗透系数小、固结和次固结沉降变形时间长及流变形等不利条，加之轨道交通安全保护区众多的近距离施工和列车长期运营振陷，结构病害已日趋严重和复杂。究其原因，除了在施工和运营期间的人为因素之外，产生病害的根本原因在于现有盾构隧道结构的特点。

目前，盾构法隧道管片均采用常规的机械拼装螺栓连接，由于螺栓连接强度有限，且盾构隧道结构横向和纵向均有多块管片通过螺栓连接而成，结构整体刚度低，抗变形能力弱。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种强刚度低配筋预应力盾构隧道结构及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强刚度低配筋预应力盾构隧道结构及其施工方法，其能提高隧道结构的环向和纵向的整体刚度，能有效解决现有盾构隧道结构的刚度低、抗变形能力不足的缺陷，从根本上提高隧道结构的整体刚度、稳定性、承载能力、抗变形能力、防水能力，保证了结构安全，且受力合理，施工方便。

为实现上述目的，本发明公开了一种强刚度低配筋预应力盾构隧道结构，包括多块盾构管环、环向预应力构造和纵向预应力构造，其特征在于：

各盾构管环由多片盾构管片通过环向预应力构造连接为一整体，多块盾构管环通过纵向预应力构造连接为预应力盾构隧道结构的整体构架，通过所述环向预应力构造对各盾构管片施加环向预应力，通过纵向预应力构造将多块纵向盾构管片连接成整体并对其施加纵向预应力。

其中：所述盾构管片的端面采用平面，在盾构管片的两侧靠近迎水面处设置防水胶条预留沟槽，以容置防水胶条进行密封。

其中：所述环向预应力构造包括环向预埋于盾构管环内的金属波纹管、贯穿整个金属波纹管的预应力钢绞线以及锚固组件，所述预应力钢绞线从金属波纹管的两端伸出并分别通过一锚固组件固定于盾构管环的内壁上。

其中：所述锚固组件包含预设于盾构管环内壁上的预留槽口、位于预应力钢绞线末端的锚固齿块以及封闭张拉锚具于混凝土内以形成永久结构的封锚混凝土。

其中：所述预留槽口为一朝向预应力钢绞线倾斜的楔形槽，所述楔形槽的末端垂直面供预应力钢绞线张拉和锚固以及封锚混凝土将张拉锚具进行稳定有效的封固卡固，从而形成预留槽口、锚固齿块和封锚混凝土共同形成的受力构造。

其中：所述锚固齿块上还设有扁形张拉端锚具以锚固预应力钢绞线并节省锚固空间，所述锚固组件还包含抵抗锚后牵拉开裂配筋、抗拉局部受弯配筋、抗拉锚下局部承压钢筋锚片、抗拉锚下劈裂配筋和抵抗径向力配筋。