隧道襯砌的製作方法

2023-05-17 14:26:01 2

專利名稱：隧道襯砌的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種隧道襯砌，包括在隧道長度方向上連續設置的弧形預製井圈，每一個弧形預製井圈都由鋼筋水泥扇形豎井襯組成，這些扇形段在隧道的圓周方向上連續設置。
在惡劣的基礎土條件下，尤其是在有地下水而限制了新奧地利隧道建築方法的情況下，這種通常已知的豎井襯形式的隧道襯砌的優點是豎井襯適於有黏性和無黏性土壤條件，其前提條件是這種土壤具有不太易變的黏度。在鬆散的巖石和有地下水的情況下，在以盾構隧道掘進原理工作的隧道鑽機之下安裝豎井襯。在隧道向前推進的時候，支撐巖石並封堵地下水的盾構必須立即由豎井襯所取代。這樣，豎井襯就必須具有一種立即承載的功能，而且在某些情況下還要具有立即密封的功能。在固體巖石中，在全斷面掘進機或局部斷面掘進機之後可以安裝豎井襯來代替噴漿處理。在任一種情況中，通過使用豎井襯可以得到一個整體隧道襯砌，這種內襯即是內襯同時又是固定裝置。
豎井襯是預製件，目前這種預製件通常由鋼筋水泥製成。隧道管包括單獨的豎井襯磚，特別是磚的數量取決於隧道的直徑。豎井襯相互相間半塊磚的長度設置，以便避免很難密封的交叉連接。現在，普通類型豎井襯的形狀都是塊型或箱型豎井襯。箱型豎井襯與塊型豎井襯相反，為了減少重量並便於將磚相互連接，便使磚中部的橫截面大大縮小。對隧道襯砌的要求則是在無明顯變形的情況下承載，即內襯必須針對與隧道結構相對應的所有載荷保持其尺寸不變。已完成的結構必須承受土壤載荷、地下水自重和工作載荷或交通載荷。在構築狀態下，有運輸方式、推進載荷、噴漿壓力和壓縮空氣的影響。以上例舉的載荷清楚地表明內襯必須主要針對垂直壓力和彎曲力矩保持不變的尺寸。只有在壓縮空氣載荷的情況下，隧道中的壓縮空氣可以形成垂直壓力，這種垂直壓力在頂板稍有搭接的情況下被抵消；在某些情況下這對於尺寸而言是決定性的。只有在構築狀態下才在隧道襯砌中出現拉應力。在這些區域中可以利用預加載的螺紋連接來密封縱向接頭。弧形預製井圈上的垂直壓力和推進壓力保證擠壓縱向和環向接頭。在這種方法中，插入接頭中的密封件是完全可以操作的。在有內部水壓力分量的情況下，例如壓力水隧道，垂直拉應力的出現取決於土壤的硬度。然而，利用普通的豎井襯不能夠形成密封，對於縱向接頭尤其如此。因為在縱向接頭中不能保證密封性，所以隧道襯砌中的高拉應力不能由普通的鋼筋水泥豎井襯系統來控制。
類似地，非常軟的、黏性的或流體的土壤都會給豎井襯帶來諸多麻煩，這是因為近似液壓靜力的土壤條件使得土壤喪失所起的假設的彈性襯墊作用。
本發明的目的在於提供一種隧道襯砌，這種隧道襯砌除上述可能的用途之外還可以用於非常軟的黏性土壤中，並且可以用於隧道殼體具有明顯的拉應力的情況下。
為了解決上述問題，根據本發明，在每一個弧形預製井圈的內表面上至少設置一個圓周下部凹槽，並在現場充填該凹槽。
如上所述，在建築過程中主要是由於變形土壤載荷和地下水造成的垂直壓力和彎曲力矩作用在固定裝置或內襯上。為此，在豎井襯上設置凹槽和類似於T型梁的結構。然後，以其支撐正在掘進的橫斷面並對其予以固定。
由於可以利用例如大約為40cm的磚厚以結構合理的方式構築縱向接頭，所以加強梁區域可以很好傳輸環形力。在任何情況下，在相應的尺寸固定的凹槽中的現場澆築水泥環都可以接收傳來的垂直拉應力並防止縱向接頭開裂。
根據上下文所述的本發明還有多種可能的結構。例如，根據一個優選的實施例，在每一個弧形預製井圈的兩個內環邊緣部分都設有一個下部凹槽，相鄰弧形預製井圈的相鄰凹槽相互組合構成一個凹槽腔；當凹槽或凹槽腔為燕尾槽形橫截面時尤為可取。在本實施例中，環形接頭密封得特別好。這種燕尾形結構的凹槽使得可以由一個完整的橫截面來承受有可能在連接區域中建立起來的任何外部的水壓並將其耗散。如果將隧道掘入非常鬆軟的黏性土壤，在建造弧形預製井圈的時候可以在縱向接頭的水平上於凹槽中設置金屬板型材段，用以保證弧形預製井圈的瞬時彎曲剛度。將金屬板型材段用螺栓間接於弧形預製井圈上，如果要求的話，將其相互連接。然後，根據靜力要求在後續步驟中對凹槽進行加固和灌注水泥。
另外，根據本發明的另一個優選實施例，填充凹槽的水泥為現場澆築水泥的內襯殼體外凸緣的形式，所述的現場澆築的水泥沿著隧道的縱向連續延伸而形成內襯殼體。內襯殼體還可以具有附加的加強物。由於要接著對弧形預製井圈接頭澆築水泥並且內襯殼體的現場澆築的水泥密封了縱向接頭的區域，所以可以省去相互移動豎井襯來進行安裝，這將簡化在現場安裝豎井襯。
下面將結合附圖中表示的一個實施例詳細描述本發明，其中

圖1為通過內襯的橫截面和縱截面；圖2為圖1中A部分的另一個實施例的局部放大圖；圖3至6表示圖1中B部分的不同實施例。
每一個圖中所示的隧道襯砌基本上都包括弧形預製井圈1，這些弧形預製井圈在隧道的長度方向上連續設置並且都是由鋼筋水泥扇形豎井襯2組成，所述的豎井襯在隧道的圓周方向上連續設置。每一個弧形預製井圈1的內表面上至少設有一個圓周下部凹槽3，這些圓周下部凹槽3在現場由水泥填堵。在圖3和4所示的實施例中，下部燕尾形凹槽3設在弧形預製井圈1的中部。另一方面，在圖1，5和6所示的實施例中，在每一個弧形預製井圈1的兩個內環邊緣的區域中都設有下部凹槽3，這樣相鄰的弧形預製井圈1的凹槽3相互組合形成一個燕尾形截面的凹槽腔4。
圖2表示，在現場灌注水泥之前，可以通過金屬板製成的型材段5用螺栓連接弧形預製井圈1的相鄰豎井襯2，所述的型材段5插入凹槽3中。
圖中並沒有表示可以對凹槽3中的水泥進行加固，也沒有表示在巖石和弧形預製井圈之間有一個環形間隙，該間隙在組裝豎井襯之前或之後可以用砂漿、水泥或人工汙垢對其進行充填。
圖4和6表示了一個實施例，這種實施例可以承受特別高的載荷，其特徵是在現場填充到凹槽3中的水泥沿著隧道的長度方向連續延伸從而形成內襯殼體7的外凸肋6。另外，連續澆築的內襯殼體7保證了鋼筋水泥連接結構方法的特別高的密封性，特別是使用具有中心凹槽的豎井襯。雖然沒有表示，但是這種內襯殼體7可以具有附加加強件。
權利要求
1.隧道襯砌，包括沿隧道縱向連續延伸的弧形預製井圈，各個弧形預製井圈由沿著隧道的圓周方向連續延伸的鋼筋水泥扇形豎井襯組成，其特徵在於，每一個弧形預製井圈(1)的內表面上至少設有一個圓周下部凹槽(3)並在現場用水泥填充圓周下部凹槽(3)。
2.如權利要求1所述的隧道襯砌，其特徵在於，每一個弧形預製井圈(1)的兩個內環邊緣中每一個上設有一個下部凹槽(3)，相鄰弧形預製井圈(1)的相鄰凹槽(3)相互組成一個凹槽腔(4)。
3.如權利要求2所述的隧道襯砌，其特徵在於，凹槽腔(4)具有燕尾形橫截面。
4.如權利要求1至3之一所述的隧道襯砌，其特徵在於，在現場澆築水泥之前，用螺栓通過金屬板型材段(5)將弧形預製井圈(1)的相鄰豎井襯(2)相互連接在一起，所述金屬板型材段(5)插在凹槽(3)中。
5.如權利要求1至4之一所述的隧道襯砌，其特徵在於，填充凹槽(3)的水泥是鋼筋加固的。
6.如權利要求1至5之一所述的隧道襯砌，其特徵在於，填充凹槽(3)的水泥構成沿著隧道的縱向連續延伸的在現場澆築的水泥的內襯殼體(7)的外凸肋(6)。
7.如權利要求6所述的隧道襯砌，其特徵在於，內襯殼體(7)具有附加的加強物。
全文摘要
隧道襯砌由弧形預製井圈(1)構成，弧形預製井圈(1)沿著隧道的縱向連續設置並且每一個均由沿著隧道圓周方向連續設置的扇形鋼筋水泥豎井襯(2)構成。一個特別是承受全部載荷的實施例的特徵在於在每一個弧形預製井圈(1)的內表面上設有至少一個圓周下部凹槽(3)並用水泥填充該凹槽(3)。
文檔編號E21D21/00GK1160809SQ9710286
公開日1997年10月1日 申請日期1997年3月3日 優先權日1997年3月3日
發明者羅伯特·海茵奇, 博多·比利希 申請人:霍蒂夫股份公司霍夫曼兄弟公司