一种用于小转弯的复合管片及隧道衬砌结构的制作方法

1.本实用新型属于盾构施工领域，具体涉及一种用于小转弯的复合管片及隧道衬砌结构。


背景技术：

2.盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力，地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片的质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能以及耐久性能。随着城市的发展，地面的建（构）筑物越来越多。为避让现有建（构）筑物，小曲率半径隧道越来越多的被采用。目前，国内外在30-50m之间的曲率半径隧道工程极少。因为目前采用的传统式混凝土的管片无法做成高质量的小宽度，大楔形量的结构，所以在隧道工程中无法使用传统的混凝土管片来进行小曲率半径转弯，因此在隧道工程中迫切需要一种适用于小曲率半径转弯的管片。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种用于小转弯的复合管片。
4.同时，本实用新型提供一种包含有本实用新型的用于小转弯的复合管片的隧道衬砌结构。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种用于小转弯的复合管片，包括钢结构的外框，所述钢结构的外框包括圆弧背板，所述圆弧背板为圆弧形的等腰梯形板，所述等腰梯形板的两腰上均固定连接有侧板，所述等腰梯形板的两底上均固定连接有端板，所述侧板和所述端板相连并围成弧形腔体；所述端板包括端板一和端板二；所述端板一的宽度为b
∆
l；所述端板二的宽度为b
‑∆
l；b为所述等腰梯形板中部的宽度，
∆
l为复合管片的楔形量。
7.所述
∆
l的计算公式为：
∆
l=b
×
φd/2r，其中，φd为隧道直径，r为隧道转弯半径。
8.每6个所述复合管片拼成一个圆环。
9.所述圆弧背板的中部设置有吊装孔，所述吊装孔的外周连接有吊装孔镶件；所述吊装孔镶件的中部外壁上连接有横向筋板，所述吊装孔镶件位于所述横向筋板的中部，所述横向筋板的两端均连接有竖向筋板；所述竖向筋板的侧面与所述侧板相连，两个所述竖向筋板之间的部分为所述圆弧背板的中间段，所述竖向筋板与所述端板之间的部分为所述圆弧背板的弯曲段；两所述弯曲段的所述侧板上均设置有第一手孔，所述端板上均设置有第二手孔，所述第一手孔处由第一弧形筋板围成第一手孔区，所述第二手孔处由第二弧形筋板围成第二手孔区，所述第一弧形筋板和所述第二弧形筋板的顶端相连，所述第一弧形筋板和所述竖向筋板之间设置有用于浇筑混凝土的空隙。
10.所述侧板和所述端板的外壁上均设置有用于安装密封条的止水槽。
11.所述端板与所述竖向筋板之间、两所述竖向筋板之间、相对的两所述第二弧形筋
板之间以及相对的两所述第一弧形筋板之间均连接有加固钢筋。
12.所述第一弧形筋板的顶端高于所述竖向筋板的顶端。
13.采用本实用新型的一种用于小转弯的复合管片拼装而成的小曲率半径转弯隧道衬砌结构。
14.本实用新型提供的一种用于小转弯的复合管片及隧道衬砌结构，具有以下优点：本实用新型的复合管片为钢结构的外框，复合管片的钢结构外框是采用焊接成型，这样衬砌的复合管片环的楔形量和宽度可以根据小曲率半径的弧线进行设计，盾构机姿态容易控制，且不容易出现困死状态。另外，浇筑混凝土和加固钢筋的设置，可以增加复合管片环的强度和耐久性。止水槽的设置，可以有效起到防水的作用。
附图说明
15.图1为本实用新型中外框的结构示意图；
16.图2为本实用新型的结构示意图；
17.图3为图2的俯视图；
18.图4为本实用新型中两相邻复合管片的侧板相连后的结构示意图；
19.图5为本实用新型中两相邻复合管片的端板相连后的结构示意图；
20.图6为本实用新型中竖向筋板的结构示意图；
21.图7为本实用新型的安装结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作更进一步地说明。
23.实施例1
24.一种用于小转弯的复合管片，主要包括钢结构的外框1，混凝土填充层和钢筋层。钢结构的外框1主要包括两个侧板3，两个端板4，一块圆弧背板2，内部筋板和吊装孔镶件6等。
25.如图1所示，两个端板4和侧板3均有可以安装密封条的止水槽18，可以起到防水的作用。
26.复合管片的钢结构的外框1是采用焊接成型，这样衬砌的复合管片环的楔形量和宽度可以根据小曲率半径的弧线进行设计，若隧道直径φd和隧道转弯半径r已知，则复合管片环的宽度b越小，楔形量
∆
l也越小，则衬砌出的隧道越接近理论隧道弧线，这样盾构机姿态容易控制，且不容易出现困死状态。若复合管片环的宽度b，隧道直径φd和楔形量
∆
l已知，则可以算出隧道转弯半径r，如实例：复合管片环的宽度b为500mm，隧道直径φd为2500mm和楔形量
∆
l为20mm，则转弯半径r=(0.5
×
2.5)/(2
×
0.02)=31.25m，相关公式及示意图，见图7，具体地，tanθ=b/2r=
∆
l/φd；r= b
×
φd/2
∆
l；
∆
l=b
×
φd/2r；混凝土填充层和钢筋层可以增加复合管片环的强度和耐久性，结构示意如图2~图3和图6。
27.实施例2
28.如图1所示，一种用于小转弯的复合管片，包括钢结构的外框1，所述钢结构的外框1包括圆弧背板2，所述圆弧背板2为圆弧形的等腰梯形板，所述等腰梯形板的两腰上均固定连接有侧板3，所述等腰梯形板的两底上均固定连接有端板4，所述侧板3和所述端板4相连
并围成弧形腔体；所述端板4包括端板一16和端板二17；所述端板一16的宽度为b
∆
l；所述端板二17的宽度为b
‑∆
l；b为所述等腰梯形板中部的宽度，
∆
l为复合管片的楔形量。
29.所述
∆
l的计算公式为：
∆
l=b
×
φd/2r，其中，φd为隧道直径，r为隧道转弯半径。本实施例中，端板一16的宽度和端板二17的宽度差别特别小，一般
∆
l不超过80mm。
30.每6个所述复合管片拼成一个圆环，该圆环为复合管片环。若干复合管片环拼装为小曲率半径转弯隧道衬砌结构。
31.实施例3
32.本实施例与实施例2的区别仅在于：如图2所示，所述圆弧背板2的中部设置有吊装孔5，所述吊装孔5的外周连接有吊装孔镶件6；所述吊装孔镶件6的中部外壁上连接有横向筋板7，所述吊装孔镶件6位于所述横向筋板7的中部，所述横向筋板7的两端均连接有竖向筋板8；所述竖向筋板8的侧面与所述侧板3相连，两个所述竖向筋板8之间的部分为所述圆弧背板2的中间段，所述竖向筋板8与所述端板4之间的部分为所述圆弧背板2的弯曲段；两所述弯曲段的所述侧板3上均设置有第一手孔9，所述端板4上均设置有第二手孔10，所述第一手孔9处由第一弧形筋板11围成第一手孔区12，所述第二手孔10处由第二弧形筋板13围成第二手孔区14，所述第一弧形筋板11和所述第二弧形筋板13的顶端相连，所述第一弧形筋板11和所述竖向筋板8之间设置有用于浇筑混凝土20的空隙15。
33.所述侧板3和所述端板4的外壁上均设置有用于安装密封条的止水槽18。
34.如图3所示，所述端板4与所述竖向筋板8之间、两所述竖向筋板8之间、相对的两所述第二弧形筋板13之间以及相对的两所述第一弧形筋板11之间均连接有加固钢筋19。
35.如图5所示，6个相邻复合管片的端板相连后，拼成一个复合管片环；如图4所示，相邻复合管片环通过侧板相连后，形成纵向相连的两个复合管片环，若干复合管片环相连后，形成如图7所示的小曲率半径转弯隧道衬砌结构。
36.所述第一弧形筋板11的顶端高于所述竖向筋板8的顶端。
37.实施例4
38.如图7所示，采用实施例1~3任意一个所述的一种用于小转弯的复合管片拼装而成的小曲率半径转弯隧道衬砌结构。
39.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
40.尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。
41.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。