[发明专利]一种叠合式盾构法隧道结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及异形断面盾构法隧道，具体涉及一种叠合式盾构法隧道结构及其施工方法。

背景技术

伴随着中国城市化的进程，城市的车辆保有量以及人口随之不断增长，为此需要建设越来越多的地下通道和城市地下快速路以解决或缓解城市居民“过街难”和车辆交通拥挤等问题。同时随着地铁的大规模建设，城市地下空间利用效率的问题也逐渐凸显。如何在有限的地下空间中实现地下空间的最大化利用，成为目前的热点。

在软土地区，盾构法施工作为一种对周边环境影响较小的方法，被广泛应用于地铁工程建设。常用的盾构隧道掘进机多为圆形，圆形隧道具有结构受力合理的优点，但也同时具有空间利用率较低的缺点。于是异形盾构逐渐成为提高城市地下空间效率的研究方向，地下空间断面利用率更高的叠合式异形断面盾构法隧道结构形式应运而生。

与传统圆形断面盾构隧道相比，叠合式异形断面的盾构隧道具有以下显著的优势。与圆形断面相比，叠合式异形盾构法隧道断面所占用的地下空间可节省20%左右。以双向两车道（可跑大客车）为例，采用圆形截面时隧道的外直径达到14.5m左右，采用叠合式异形断面隧道时隧道的宽度为11.0m，在宽度方向上可节省3.5m，如图1所示。当隧道在桩基11及邻近建筑物之间穿越时，隧道与邻近建筑物之间的净距得以增大，工程得以实施，如图2所示。

预制结构在建筑、桥梁工程中得到了大量的应用，在地下结构中也得到了应用。预制结构采用机械化施工、流水线作业，在节约人力、减少隧道内现浇施工等方面有较大的优势，是加快施工速度的重要途径。“预制化、模块化”已经成为目前设计施工的技术前沿与发展方向。对于盾构隧道来说，传统盾构隧道内部结构设计通常采用现浇混凝土结构。由于空间狭小，施工组织困难，施工速度慢。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供一种上下两层的叠合式盾构法隧道结构，以实现双向通行的道路交通及轨道交通的需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种叠合式盾构法隧道结构，其特征在于所述盾构法隧道结构由若干管片通过螺栓依次连接而成，所述盾构法隧道结构的横截面为四边形，且所述四边形结构的高宽之比为1:0~1.3，所述盾构法隧道结构的侧板、顶板和底板均为拱形结构，所述盾构法隧道结构的壁厚为高度的4~6%，所述盾构法隧道结构的两侧设置预制牛腿，车道板安装在预制牛腿上，将该盾构法隧道结构分成了上车道和下车道。

优选地，盾构法隧道结构沿长度方向由若干衬砌环拼接而成，每一环均由封顶块、拱底块、左拱腰块、右拱腰块，以及连接封顶块和左拱腰块、右拱腰块的转角块，以及连接拱底块和左拱腰块、右拱腰块的转角块通过螺栓连接而成；所述左拱腰块、右拱腰块的对应位置设置有预制牛腿。

优选地，所述叠合式盾构法隧道结构中相邻两衬砌环的管片拼接缝相互错开，实现错缝拼装。

在施工和使用过程中，拱腰管片中部会有向内收敛变形的可能，因此，优选地，所述车道板和预制牛腿内设置铸铁预埋件，所述车道板通过铸铁预埋件与预制牛腿连接，使得所述车道板起到横支撑的作用，使得该车道板在支撑车辆受力的基础上，还能起到抵抗拱腰管片向内收敛变形的作用。

根据本发明的一个实施例，所述一种叠合式盾构法隧道结构的施工方法，包括以下步骤：

A、制作封顶块、拱底块、左拱腰块、右拱腰块、左上转角块、右上转角块、左下转角块和右下转角块，其中左拱腰块、右拱腰块的对应位置设置有预制牛腿；

B、将左拱腰块通过左下转角块与拱底块的左侧相拼接，将右拱腰块通过右下转角块与拱底块的右侧相拼接，左拱腰块的预制牛腿和右拱腰块的预制牛腿相对设置；

C、将封顶块的左侧通过左上转角块固定在左拱腰块上，将封顶块的右侧通过右上转角块固定在右拱腰块上，形成一衬砌环；

D、将车道板通过预埋螺栓固定在左拱腰块和右拱腰块的预制牛腿上；

E、将若干衬砌环依次拼接，形成叠合式盾构法隧道结构。

根据本发明的另一实施例，所述一种叠合式盾构法隧道结构的施工方法，包括以下步骤：

A、制作封顶块、拱底块、左拱腰块、右拱腰块、左上转角块、右上转角块、左下转角块和右下转角块，其中左拱腰块、右拱腰块的对应位置设置有预制牛腿；

B、将左拱腰块通过左下转角块与拱底块的左侧相拼接，将右拱腰块通过右下转角块与拱底块的右侧相拼接，左拱腰块的预制牛腿和右拱腰块的预制牛腿相对设置；

C、将车道板通过预埋螺栓固定在左拱腰块和右拱腰块的预制牛腿上；