[发明专利]一种预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构及其施工方法

权利要求书

1.一种预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构，包括盾构管环和环向预应力构造，各盾构管环包括多片盾构管片，多片盾构管片通过环向预应力构造连接为一环形整体，通过所述环向预应力构造对各盾构管片施加环向预应力，所述环向预应力构造包括环向预埋于所述盾构管环内的环向波纹管，其特征在于，所述盾构管片由钢纤维混凝土浇筑成型，所述钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种多相复合材料。

2.根据权利要求1所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构，其特征在于，所述环向波纹管依盾构隧道的模拟弯矩和欲施加的环向预应力预埋于所述盾构管环内，按照如下公式实施：M1＝M0-pe；其中，M1为施加预应力后的实际弯矩，实际弯矩趋于0；M0为模拟弯矩；p为环向预应力；e为沿盾构管环法线方向、方向向内为正向的偏心距。

3.根据权利要求2所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构，其特征在于，当模拟弯矩为正弯矩时，所述环向波纹管预埋于所述盾构管环的厚度方向靠内的一侧；当模拟弯矩为负弯矩时，所述环向波纹管预埋于所述盾构管环的厚度方向靠外的一侧；当模拟弯矩为0时，所述环向波纹管预埋于所述盾构管环的厚度方向的中心。

4.根据权利要求2所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构，其特征在于，所述盾构管环内设有多个所述环向波纹管，多个所述环向波纹管沿所述盾构管环的长度方向间隔分布，一个所述环向波纹管内穿设有环向预应力构造的预应力钢绞线，其余所述环向波纹管为预留的空置管孔。

5.根据权利要求1所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构，其特征在于，所述盾构管环包括弧度相同的多片底部管片、多片连接管片和一片封顶管片，多片所述底部管片位于盾构隧道的底部，所述封顶管片位于盾构隧道的左侧或右侧，多片所述连接管片位于盾构隧道的剩余位置；其中，所述底部管片设有预留槽口。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构的施工方法，其特征在于，包括：

步骤S1，在模具内预设环向预应力构造的环向波纹管和纵向预应力构造的纵向波纹管，然后采用钢纤维混凝土浇筑形成所述盾构管片；各盾构管片内的环向波纹管在预埋时依照如下公式实施：M1＝M0-pe；其中，M1为施加预应力后的实际弯矩，实际弯矩趋于0，M0为盾构隧道的模拟弯矩，p为环向预应力；e为沿盾构管环法线方向、方向向内为正向的偏心距，当各盾构管片首尾相连形成盾构管环时，这些环向波纹管能够相连通形成环形贯通孔道；在多个盾构管片内预埋纵向预应力构造的纵向波纹管，当多个盾构管环纵向设置且相邻盾构管环的端面相贴时，这些纵向波纹管能够相连通形成线形贯通孔道；

步骤S2，沿盾构隧道结构的环向，将多片盾构管片首尾相连而形成盾构管环，环向预应力构造的预应力钢绞线贯穿环形贯通孔道后利用锚固齿块进行预应力张拉锚固，使构成同一盾构管环的多片盾构管片成为一个整体；

步骤S3，多个盾构管环沿纵向铺设，纵向预应力构造的预应力钢绞线贯穿线形贯通孔道后利用锚固齿块进行预应力张拉锚固，使形成盾构隧道结构的多个盾构管环成为一个整体。

7.根据权利要求6所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构的施工方法，其特征在于，各盾构管环内均设有多个所述环向波纹管，多个所述环向波纹管沿所述盾构管环的长度方向间隔分布，仅其中一个所述环向波纹管内穿设有环向预应力构造的预应力钢绞线并配合环向预应力构造的其余结构形成环向预应力构造，其余的环向波纹管为备用的预留空置管孔。

8.根据权利要求6所述的预应力钢纤维混凝土盾构隧道结构的施工方法，其特征在于，构成同一盾构管环的盾构管片分为底部管片、封顶管片以及连接管片，所述底部管片设有预留槽口；在步骤S2或S3中，各盾构管环的底部管片均在盾构隧道的底部，各盾构管环的封顶管片交替出现在盾构隧道的左侧或右侧，连接管片位于盾构隧道的剩余位置。