一种装配式地铁车站预制顶板连接结构

本发明涉及地铁车站建造，具体涉及一种装配式地铁车站预制顶板连接结构。

背景技术：

1、传统地铁车站多采用明挖现浇工法建造，存在施工周期长、现场湿作业多、质量控制离散度大等问题。装配式地铁车站采用工厂预制、现场拼装的建造模式，可显著提升施工效率与结构质量稳定性，已成为地下工程建造技术的重要发展方向。

2、在现有的装配式地铁车站预制顶板连接方案中，较为常见的做法是：两个半拱形预制顶板在拱顶对接拼合后，在拼接缝两侧预埋的拉筋孔或张拉槽内穿入环向拉筋或预应力钢绞线，通过张拉后锚固锁定，将两个半拱构件拉结固定。这一连接方式存在以下突出缺陷：

3、1.连接形式单一，缺乏永久性固结机制。 拉筋拉紧属于纯机械紧固连接，仅依靠拉筋的预拉力使拼接面保持接触挤压，拼接面之间并无化学粘结或灌浆充填形成的整体固结体。在长期围岩压力、水压力及列车循环振动荷载的耦合作用下，拉筋的预应力会因钢材松弛、混凝土徐变而逐渐衰减，拼接面由初始的压紧状态退化为松弛接触，节点刚度持续下降，导致接缝张开、结构整体性削弱。

4、2.拼接缝防水防线薄弱，渗漏风险高。 拉筋拉紧方案中，拼接缝的防水主要依赖缝内嵌设的单道遇水膨胀止水条或弹性密封垫。此类防水构造属于“被动贴合”式防水，其密封效果高度依赖拼接面持续保持压紧状态。一旦拉筋预拉力松弛导致拼接面张开，止水条将无法补偿缝隙增量，形成渗水通道。此外，拱顶拼接缝在长期运营中承受反复的弯剪变形，单道防水构造缺乏冗余防护，一旦失效即产生直接渗漏，影响车站运营安全。

5、3.缺乏结构纵向连接，整体性不足。 拉筋拉紧仅解决了单榀拱形顶板的环向连接，沿车站纵向相邻的各榀拱形顶板之间通常为独立拼装，彼此之间无有效的传力与连接构造。这使得拱顶在纵向呈“并列简支”状态，纵向整体刚度低，对地层不均匀沉降、地震作用等不利工况的适应能力差，易在纵向拼缝处产生错台与渗漏。

6、4.结构受力与防水功能耦合，易发生连锁失效。 拉筋拉紧方案中，拼接缝既是主要受力界面，又是唯一的防水界面。结构受力引起的接缝相对位移、转角变形，会直接作用于防水构造层，长期反复作用下易导致止水条撕裂、剥离，造成“结构变形→防水失效→渗漏加剧”的连锁反应，难以满足地铁工程百年服役周期的耐久性要求。

7、因此，亟需开发一种兼具高可靠承载、长效防水与结构纵向整体性的预制顶板连接结构，以克服现有拉筋拉紧方案的上述不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种装配式地铁车站预制顶板连接结构，通过采用榫卯自导向预压紧对接、带倒刺金属锚杆与注浆楔形体复合锚固、顶部压盖集成防水与纵向串联的一体化结构，同步提升了装配式地铁车站预制顶板的拼装强度、节点承载可靠性、防水耐久性与结构纵向整体性，有效弥补了现有连接方案受力冗余不足、防水防线薄弱、施工质量可控性差的技术短板。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种装配式地铁车站预制顶板连接结构，包括两个半拱形预制顶板，两个所述半拱形预制顶板在拱顶处对接拼合形成拱形顶板，两个所述半拱形预制顶板的拼接缝上方覆盖有压盖构件，所述压盖构件将拼接缝完整覆盖，沿隧道纵向相邻的多个所述拱形顶板之间通过所述压盖构件相连，形成连续的装配式拱顶；

4、两个所述半拱形预制顶板的对接端部分别设有相互配合的榫头与卯眼，所述榫头与卯眼拼接后在其拼接面形成沿拱厚方向延伸的锁孔，所述压盖构件内对应每个锁孔位置设有上大下小的锁止孔；

5、所述锁孔内插装有金属锚杆，所述金属锚杆的外表面设置有螺纹段，其螺纹谷与锁孔壁共同形成注浆通道，用以向锁孔内高压注入无收缩高强灌浆料，以增强固化后的灌浆料与金属锚杆之间的握裹力；所述金属锚杆的上端设置有可展开的倒刺结构，所述金属锚杆的上端穿入所述锁止孔，倒刺结构在锁止孔内展开形成单向锁止；所述灌浆料固化后，在所述金属锚杆的上端及周围形成与锁止孔内壁紧密咬合的楔形体，所述楔形体的横截面呈上大下小的形态。

6、进一步的，所述榫头与卯眼的配合面为梯形截面，沿拱轴线方向所述榫头呈渐变厚度，使得两个半拱形预制顶板在重力作用下拼接时，榫头沿厚度递增方向产生预压紧位移。

7、进一步的，所述锁孔的内壁设有用于与固化后灌浆料形成机械咬合的凹槽或粗糙面结构，使得灌浆料固化后形成的楔形体与锁孔壁之间具备抗拔与抗剪能力。

8、进一步的，所述注浆通道与榫头和卯眼的拼接缝连通，高压注入的灌浆料同时填充锁孔及榫卯拼接缝，固化后使两个半拱形预制顶板在锁孔区域与榫卯拼接区域形成连续的整体固结体。

9、进一步的，所述榫头与卯眼的配合面上粘接有密封垫，所述密封垫为丁晴软木橡胶材质，通过氯丁酚醛胶粘剂粘结在所述配合面上，所述密封垫覆盖除所述锁孔区域以外的整个配合面；所述榫头与卯眼的配合面上各粘接有一片所述密封垫，两个半拱形预制顶板拼接时，两片所述密封垫相对贴合；两个所述半拱形预制顶板在榫卯拼接缝的外缘设有遇水膨胀止浆条，所述密封垫延伸至榫卯拼接缝的外缘，所述遇水膨胀止浆条设置在所述密封垫的边缘处。

10、进一步的，所述密封垫上预制有过浆孔，所述注浆通道通过所述过浆孔与榫卯拼接缝连通，高压注入的灌浆料经所述过浆孔填充所述榫卯拼接缝；所述密封垫的表面设有粗糙处理层，用以增强密封垫与固化后灌浆料之间的界面粘结力。

11、进一步的，所述金属锚杆上套设有弧形锚固垫板，所述弧形锚固垫板与拱顶内弧面之间设有弹性密封垫圈。

12、进一步的，所述压盖构件包括下层结构板与上层防水板，所述下层结构板为金属材料或纤维增强复合材料制成，所述上层防水板为橡胶或改性沥青卷材，其边缘设有导水槽。

13、进一步的，所述压盖构件为沿隧道纵向延伸的整体构件，所述压盖构件的底面沿纵向设置有卡接槽，各所述拱形顶板的顶部对应设有与所述卡接槽相配合的凸起，所述卡接槽与凸起对应嵌合，所述卡接槽内沿纵向间隔设置有至少两个向下凸出的定位挡块，所述拱形顶板的顶部凸起上对应设有与所述定位挡块配合的定位凹槽，压盖构件下落安装时，所述定位挡块嵌入所述定位凹槽内形成纵向限位，使所述锁止孔与所述锁孔对位，覆盖连续布置的拱形顶板的拼接缝，将多个所述拱形顶板串连固定为一体。

14、进一步的，所述压盖构件与半拱形预制顶板外弧面之间，沿拼接缝周边设有止浆密封垫，用以在注浆施工时防止浆料外泄。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、1.本发明通过榫卯对接结构与带倒刺金属锚杆、注浆楔形体的协同配合，构建了“预压紧定位—机械锁止—永久固结” 的三级承载体系。榫卯结构可实现大尺寸半拱构件的自导向拼装，配合渐变厚度设计形成拼接面主动预压紧，既降低了现场对位难度、又消除了接缝初始间隙、保障节点初始传力刚度；金属锚杆上端的倒刺结构可在压盖锁止孔内展开形成单向锁止，注浆固化前即可提供临时锚固力，固化后与上小下大的灌浆楔形体形成双向机械嵌固，配合锁孔内壁粗糙面的咬合作用，大幅提升节点的抗拔、抗剪承载力与抗疲劳性能，突破了传统纯粘结灌浆连接承载冗余度低、长期服役易退化的局限。

17、2.本发明通过集成化的压盖构件设计，同步实现了锚固承载、防水防护与纵向串联的多重功能，解决了传统方案防水与受力耦合失效、纵向整体性弱的问题。压盖完整覆盖拱顶拼接缝，既可作为锚杆锁止的反力承载基础，又通过表层防水板、导水槽形成表层导排防水屏障，与接缝内部的注浆充填体、止水条共同构成多道防水防线；压盖采用分层结构实现受力层与防水层的功能解耦，避免结构受力变形拉扯防水构造，同时其端部的卡接槽可将相邻拱形顶板纵向串联为连续整体，显著提升结构的纵向整体性与抗不均匀沉降能力。

18、3.本发明通过注浆系统与施工工艺的优化设计，实现了施工工序集约与质量可控性的统一，同时兼顾了长期服役耐久性与运维便捷性。注浆通道与榫卯拼接缝连通，单次高压注浆即可同步完成锁孔锚固充填、拼缝填充与接缝密封，减少了现场湿作业工序；配合限流构造、分级注浆工艺与多点排气系统，可精准控制浆料填充顺序，有效避免锚固区充填不饱满与憋气空腔问题，配套预埋检测点位可实现隐蔽工程质量的可追溯验证；核心构件配套防腐处理与后期补浆通道设计，既提升了地下腐蚀环境下的服役寿命，又可在运营期从内部完成渗漏修补，大幅降低了长期运维成本。

19、4.本发明通过在榫卯配合面设置丁晴软木橡胶密封垫，构建了拼装缓冲与弹性防水的新型连接方案。密封垫在榫头插入卯眼的拼装过程中起到缓冲垫层作用，避免大尺寸混凝土构件配合面直接硬摩擦磕碰造成的边角破损与混凝土掉渣，降低了拼装对位难度与构件废品率；拼装完成后密封垫在榫卯预压紧力作用下被压缩填充拼接缝，与外缘遇水膨胀止浆条形成双重防水防线，弹性密封垫可适应结构长期微变形与振动荷载，避免了刚性灌浆充填体在反复弯剪作用下易开裂、界面剥离的问题。该方案无需向拼接缝内注入灌浆料，简化了现场施工工序，同时丁晴软木橡胶具备优良的耐水、耐老化与弹性恢复性能，满足地下工程长期服役的耐久性要求。

20、5.本发明进一步提供了密封垫与注浆组合的复合连接方案，通过在密封垫上预制过浆孔，使灌浆料能够经锁孔、过浆孔进入榫卯拼接缝，实现了弹性密封垫与刚性灌浆料的复合固结。密封垫表面的粗糙处理层增强了丁晴软木橡胶与水泥基灌浆料之间的界面粘结力，避免了两种异质材料界面剥离的风险；二者协同形成"弹性密封+刚性固结"的复合界面，密封垫在施工期提供缓冲保护与初步止浆，灌浆料固化后提供结构固结强度与附加防水，实现了施工便利性与结构可靠性的统一，进一步提升了节点的承载冗余度与防水耐久性。