[实用新型]一种地层交界段盾构隧道管片衬砌结构

说明书

本实用新型公开了一种地层交界段盾构隧道管片衬砌结构，所述结构其包括交界段，交界段的两侧为常规管段；所述交界段上相邻管片环间的纵向接头螺栓刚度大于常规管段的纵向接头螺栓刚度。本实用新型能够有效解决现有技术中软硬地层交界段的盾构隧道管片衬砌结构纵向变形过大、不均匀应力集中、环间纵向接头发生破坏的问题。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程领域，具体涉及一种地层交界段盾构隧道管片衬砌结构。

背景技术

盾构隧道是在纵断方向上通过环间接头将管片环连接起来的柔性结构，在隧道由坚硬地层向软弱地层过渡区间，由于不同性质的下卧层沉降固结程度存在差异，容易使隧道发生较大的纵向不均匀沉降。

混凝土管片在不同大小的沉降变形作用下相互之间发生挤压、扭转，导致管片局部应力过大、边角碎裂、环间产生错台和张开变形等问题。现有研究指出隧道纵向沉降半径R越小，环间错台量越大，当半径小于1000m时环缝张开量过大造成止水措施失效，引发隧道渗漏水问题。

此外，错台变形超过容许值时，道床易与管片发生局部脱离，地铁运行引发的共振效应会加速道床破坏，对行车安全造成极大威胁，且纵向不均匀沉降引起的管片环间张开变形易使环间纵向接头螺栓所承受的拉力和剪切力急剧增大，当应力水平超过螺栓材料的极限强度后会发生接头屈曲破坏。因此，在盾构隧道研究和应用中不能忽视盾构隧道纵向不均匀沉降问题，尤其是隧道所处地层特性突变处。

针对盾构隧道在软硬地层交界段易产生不均匀沉降的问题，现有的应对措施和方法可归为三类：一是采取地层加固处理措施，如从隧道内使用袖阀管注浆加固技术对洞周软弱地层进行处理，降低工后沉降；二是采取衬砌刚度加强措施，包括在管片内壁增设横纵钢骨架支撑等，提高整体刚度；三是采取主动适应纵向变形措施，如在混凝土管片环中每间隔一段距离布设一环钢板复合管片，增大区间隧道局部纵向柔度。

但现有解决措施仍存在明显不足：一、地层加固需准确控制注浆压力、浆液配比及浆液耗量等参数，避免出现涌水、涌砂事故，施工难度较高；二、管片内增加支撑骨架会占用一定的内部净空，可能发生地铁限界不达标问题，且刚度增强后纵向变形引起的不均匀应力无法有效释放，易使混凝土管片出现裂缝；三、在地层交界处管片环间接头螺栓易因刚度不足而发生破坏，局部设置一环钢管片没有解决这一根本性问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中软硬地层交界段的盾构隧道管片衬砌结构纵向变形过大、不均匀应力集中、环间纵向接头发生破坏的问题的地层交界段盾构隧道管片衬砌结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了下列技术方案：

提供了一种地层交界段盾构隧道管片衬砌结构，其包括交界段，交界段的两侧为常规管段；交界段上相邻管片环间的纵向接头螺栓刚度大于常规管段的纵向接头螺栓刚度。

上述技术方案中，优选的，交界段上相邻管片环间的纵向接头螺栓的数量大于常规管段的纵向接头螺栓数量。

上述技术方案中，优选的，交界段上相邻管片环间的纵向接头螺栓的纵向截面面积大于常规管段的纵向接头螺栓的纵向截面面积。

上述技术方案中，优选的，交界段管片为钢管片，所述常规管段为混凝土管片。

本实用新型提供的上述地层交界段盾构隧道管片衬砌结构的主要有益效果在于：

通过将与软硬地层交界段的盾构隧道管片衬砌结构设置为交界段，并通过调整交界段上相邻管片环间的纵向接头螺栓的数量，有效提高管片纵向接头刚度，从而减少管片纵向接头变形，避免产生纵向不均匀沉降时接头螺栓失效破坏，提高隧道结构安全性。