[实用新型]海域中部矿山盾构交接隧道叠合型接头结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及海域中部矿山盾构交接隧道叠合型接头结构，属于城市轨道交通工程设计与施工技术领域。

背景技术

海底空间利用越来越受到不同经济条件地区的人们的重视，当今世界上已经修建了许多海底隧道，正在筹建的也很多。以往跨海隧道工程一般首选矿山法施工，其机动灵活，实践经验和成功案例很多。随着隧道施工技术的发展，由于机械化程度高，施工风险、进度和安全可控，盾构法隧道已逐步成为修建跨海隧道工程的推荐工法。工法选择是海底隧道成功的关键，一般根据所处环境条件和地质条件采用不同工法。

穿越水域的海底隧道或水下隧道，一般在水域范围采用一种施工方法，选择矿山法、盾构法或者沉管法。综合考虑盾构法、矿山法等施工方法的结合可以利用各单一隧道工法的优势，目前已成为提高跨海长距离或复合地层条件下隧道施工效率的重要手段。

隧道结构一般情况下只需进行横断面设计，这是由于大多数隧道工程沿线路方向均为线性且沿纵向结构刚度基本一致，因而可以看作平面应变问题进行计算设计。而对于跨海隧道采用盾构和矿山相连接的区段，矿山法一般采用复合式衬砌，初期支护为喷射混凝土结构，二次衬砌为现浇钢筋混凝土结构，结构刚度大；盾构法一般为圆形单层管片结构，结构厚度较薄且是拼装形成，结构刚度较小。两者相接处刚度变化较大，结构刚度变化段是典型的三维结构分析问题，是工程设计施工的薄弱环节，成为制约结构安全的关键控制点。尤其是结构刚度变化段的抗震性能，隧道对接刚度过大则会产生局部应力集中，威胁结构安全；对接刚度过小则会出现过大的变形，不利于结构防水和正常使用。为此，跨海地铁隧道矿山法和盾构法对接将成为制约工程结构安全的重要因素

我国也出版了《城市轨道交通结构抗震设计规范》，这些工作为开展地铁车站及隧道结构抗震设计奠定了基础，但这些规范均未设计针对跨海地铁隧道工法对接刚度变化段的处理措施。

目前矿山法和盾构法对接接头连接型式一般有两种。一种是矿山法隧道和盾构法隧道处设置竖井过渡，但隧道两种工法连接点位于海域中部，若在海中设置竖井需要填海施工人工岛，基本不可行。另一种一般是在海底先用矿山法施工一个扩大接收洞室，在洞室的端墙上开洞与盾构法隧道连接，连接处设置洞门圈梁封堵，此种方法对接位置两种结构刚度变化大，对抗震不利，同时在海域设置大型接收洞室和空推盾构施工风险高，另外防水性能差、地下水处理简单，海域若一旦地下水封堵出现失误，会发生涌水造成灾难性事故。

从上面的分析可以看出，一般采用盾构法和矿山法施工水下隧道，其连接接头存在刚度变化大、抗震性能差、防水效果差和施工风险大等明显缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、构受力合理、施工方便快捷的海域中部矿山盾构交接隧道叠合型接头结构。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：海域中部矿山盾构交接隧道叠合型接头结构包括正常矿山法段、盾构机接收段、箱体过渡段、盾构加强段和正常盾构段，所述正常矿山法段、盾构机接收段、箱体过渡段、盾构加强段和正常盾构段依次相连通形成渐变刚度接头结构；所述矿山盾构交接隧道叠合型渐变刚度接头结构，采用喷射混凝土初期支护、预制钢筋混凝土管片、机壳钢板结构、现浇混凝土多次衬砌和注浆填充多次叠合分段形成刚度渐变，保证防水牢靠和受力性能良好。

作为优选，所述正常矿山法段包括超前支护、初期支护、柔性防水层和二次衬砌，所述正常矿山法段二次衬砌结构与初期支护结构之间设置有贯通的柔性防水层，所述初期支护结构由格栅钢架、钢筋网和喷射混凝土组成，所述二次衬砌结构为钢筋混凝土结构。

作为优选，所述盾构机接收段包括超前支护、初期支护结构、柔性防水层、模筑箱体、豆砾石混凝土回填层、盾构机壳钢板和模筑衬砌结构，所述接收段超前支护结构设置于隧道开挖轮廓的上方，所述接收段初期支护结构设置于隧道开挖轮廓的外缘，所述柔性防水层设置于所述接收段初期支护结构和其内部所述模筑箱体之间，所述模筑箱体内留设有所述盾构机壳钢板，所述豆砾石混凝土回填层填充于模筑箱体、盾构机壳钢板所夹的空间之间，所述模筑衬砌结构紧贴设置于所述盾构机壳钢板的内部。

作为优选，所述盾构机接收段中，所述接收段初支结构和模筑箱体采用马蹄形断面，模筑箱体内缘比盾构机外轮廓大至少150mm；所述模筑箱体为钢筋混凝土结构，初期为封闭模筑箱体，盾构机到达接收后破除两端端墙。所述盾构机壳钢板为接收后的盾构机的外壳，埋置于后续模筑衬砌结构之内。所述模筑衬砌结构为钢筋混凝土结构，为圆环形结构。