[发明专利]盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构型式的构建方法

说明书

本发明公开了盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构型式的构建方法，本发明通过剪切键将外衬盾构管片与内衬钢筋混凝土管片连接在一起共同受力，可以提高衬砌结构的抗弯刚度，同时增加衬砌承受内水压力，本发明结构型式明确，施工方便，且具有较高的经济效益，可为大直径输水隧洞，尤其是高内水压力输水隧洞提供一种有效可行的结构型式，可广泛应用于基建工程技术领域。

技术领域

本发明涉及基建工程技术领域，尤其是盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构型式的构建方法。

背景技术

当前大直径输水隧洞通常采用的型式有：盾构外衬+钢管内衬(内夹混凝土填充)；盾构外衬+钢筋混凝土内衬；盾构外衬+预应力钢筋混凝土内衬等数种型式。

其中，盾构外衬+钢管内衬(内夹混凝土填充)的衬砌型式虽然能够承担高内水压力，但是存在几个问题：1)钢管需要在隧洞内焊接施工不方便；2)由于混凝土硬化体积收缩，填充层较难填满；3)钢管内衬容易生长淡水壳菜，影响过水条件。

盾构外衬+钢筋混凝土内衬这种衬砌型式可以用于低压力输水，对于高内水压力，内衬混凝土易开裂，当裂缝较大时，水压力直接作用于盾构管片上容易破坏整个衬砌型式。

盾构外衬+预应力钢筋混凝土内衬这种结构型式可以用于承担高内水压力，但是工艺复杂，造价较高，且预应力会随着时间松弛，对于输水隧洞的耐久性不利。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种新型的盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构型式的构建方法，以提高衬砌结构的抗弯刚度，同时增加衬砌承受内水压力。

本发明实施例提供了一种盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构型式的构建方法，包括以下步骤：

对盾构管片进行植筋处理，或者，在盾构管片内预留连接钢筋位；

将连接钢筋与内衬钢筋混凝土的钢筋笼进行绑扎或焊接，形成剪切键；

对钢筋笼进行支模并浇筑混凝土，形成钢筋混凝土内衬；

通过剪切键构建盾构—混凝土内衬复合结构。

进一步，还包括以下步骤：

通过剪切键承受盾构—混凝土内衬复合结构的内水压力和外水土压力。

进一步，还包括以下步骤：

通过剪切键对盾构—混凝土内衬复合结构的截面高度进行提高。

进一步，通过剪切键限制外衬盾构管片的变形。

进一步，所述通过剪切键承受盾构—混凝土内衬复合结构的内水压力和外水土压力这一步骤，包括以下步骤：

根据Lame公式，计算厚壁圆筒结构位移；

根据计算得到的厚壁圆筒结构位移，确定内衬钢筋混凝土与外衬盾构管片的径向变形结果。

进一步，所述通过剪切键对盾构—混凝土内衬复合结构的截面高度进行提高这一步骤，包括以下步骤：

根据盾构—混凝土内衬复合结构的受力特征，计算复合结构的抗弯刚度；

根据计算得到的抗弯刚度，确定剪切键对盾构—混凝土内衬复合结构的截面高度提高结果。

进一步，所述通过剪切键限制外衬盾构管片的变形这一步骤，包括以下步骤：

计算厚壁圆筒结构的环向应力；

根据计算得到的环向应力，确定外衬盾构管片的变形结果。