[发明专利]一种螺线形走向盾构隧道衬砌管片及其施工方法

说明书

本发明公开了一种螺线形走向盾构隧道衬砌管片及其施工方法，其中管片呈弧形，且管片包括：相互平行的轴向侧边，以及相互平行的环向侧边；其中，所述轴向侧边和所述环向侧边之间呈锐角α，且所述轴向侧边与隧道中轴线平行；其中，其中，D为设计隧道的直径，H为管片的宽度。本发明提供的管片既能达到快速制作、快速安装的目的，又能提高隧道结构的整体受力性能，方便实用，安全可靠。

技术领域

本发明涉及隧道技术领域，更具体的说是涉及一种螺线形走向盾构隧道衬砌管片及其施工方法。

背景技术

由于盾构隧道管片的外径比内径大，为了能够从盾构内部顺利安装管片，现有的隧道管片通常以一环为基本单位，每环均设计成标准环(A环)、邻接环(B环)和封顶环(K环)三种构型，并使用螺栓对管片进行轴向与环向的连结，最后再对管片后侧进行注浆，密实空隙，使管片与地层连为一体。

这种构型设计虽然较为简单，但以一环为基本单位使得隧道整体结构所受的径向外力主要由连结螺栓承担，导致结构的抗剪、抗弯折性能较差，受此影响的结构错位会对如地铁之类对沉降差异要求极小的工程产生重大损害。而除改进管片结构以外的其他传统的预防措施则又会极大地提升工程造价，经济型较差。

同时，三种不同构型的管片(A环、B环和K环)会使施工过程变得较为复杂，涉及到多处技术问题，具体包括：

1、管片的预制：需要用到三种不同类型的模板和钢筋笼进行浇筑，不同类型管片的需求进行较为繁琐的计算。

2、管片的运输存放：不同类型的管片运输堆放需要有特定的次序和布置方式，错误的堆放和运输方式易导致构件损坏。

3、管片的安装：管片安装有特定的顺序要求，封顶环(K环)需要最后安装。安装分为通缝和错缝，错缝随着轴向推进需要不断变更管片位置，同时还需要保证管节的螺栓孔对齐，安装的技术难度较高。

因此，传统的盾构隧道管片虽然原理简单，但施工工艺复杂，需要有较高的安装技术，以确保各节管片安装到位，其施工安装工艺有待进一步简化。

因此，如何提供一种结构和施工过程均比较简单的管片是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种螺线形走向盾构隧道衬砌管片及施工方法，所有管片结构均相同，避免出现传统多种不同构型的管片，预制调配更加方便，安装更加简便；螺线形管片可以使管片与螺栓共同承担隧道整体的径向力，较传统盾构隧道结构，其结构没有贯通接缝，整体的抗剪、抗弯折性能更好；本发明的管片可以替代盾构小直径隧道的传统管片，既能达到快速制作、快速安装的目的，又能提高隧道结构的整体受力性能，方便实用，安全可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种螺线形走向盾构隧道衬砌管片，所述管片呈弧形，且所述管片包括：相互平行的轴向侧边，以及相互平行的环向侧边；其中，所述轴向侧边和所述环向侧边之间呈锐角α，且所述轴向侧边与隧道中轴线平行；

其中，其中，D为设计隧道的直径，H为管片的宽度。

优选的，所述锐角α为83.5°～88.5°。

优选的，所述管片内侧且靠近所述轴向侧边处设置有环向手孔；所述轴向侧边上设置有环向螺栓孔；且所述环向手孔和所述环向螺栓孔位置相对应。

优选的，所述管片内侧且靠近所述环向侧边处设置有轴向手孔；所述环向侧边上设置有轴向螺栓孔；且所述轴向手孔和所述轴向螺栓孔位置相对应。

优选的，沿环向相邻的且分别位于不同所述管片上的两个所述环向手孔和沿轴向相邻的分别位于不同所述管片上的两个所述轴向手孔均通过螺栓连接。

优选的，所述管片所形成的环向接缝绕隧道中轴线呈螺线形走向，且轴向接缝不贯通。