一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构.pdf

摘要
申请专利号：	CN201120134800.4	申请日：	2011.04.29
公开号：	CN202117688U	公开日：	2012.01.18
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权
IPC分类号：	E21D11/10; E21D11/38; E21D11/08	主分类号：	E21D11/10
申请人：	中铁第四勘察设计院集团有限公司
发明人：	肖明清; 邓朝辉; 鲁志鹏; 季大雪; 王腾飞; 焦齐柱
地址：	430080 湖北省武汉市武昌区杨园和平大道745号铁四院技术中心
优先权：
专利代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司 42104	代理人：	黄行军
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内容摘要

本实用新型涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。本实用新型可根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置非封闭二次衬砌，避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面直径，降低工程造价，改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。

权利要求书

1：
     一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。
2：
     根据权利要求 1 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述二次衬砌是采用现浇方式修建的。
3：
     根据权利要求 1 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述二次衬砌设置在盾构隧道断面底部或 / 和侧部富余空间，对于受隧道使用功能控制的部分不设置二次衬砌。
4：
     根据权利要求 1 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的至少一个内部结构连接为整体结构，共同承受荷载。
5：
     根据权利要求 4 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式为一次整体浇注方式。
6：
     根据权利要求 4 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式为铰接方式。
7：
     根据权利要求 1 所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构为各自独立的结构。
8：
     根据权利要求 1-7 中任一一项权利要求所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接采用叠合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起。
9：
     根据权利要求 1-7 中任一一项权利要求所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接采用复合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置具有防水功能的隔离层或不设隔离层。

说明书

一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构
    【技术领域】
     本实用新型涉及隧道类，具体涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构。背景技术
     盾构隧道是一种采用盾构机掘进同时拼装管片形成的结构，该结构一般为圆形。目前世界上已有的盾构隧道结构有单层管片衬砌和双层衬砌，其中双层衬砌的二次衬砌是在管片衬砌内采用现浇的方式修建全封闭钢筋混凝土结构。
     管片衬砌是在盾构机盾体内将管片拼装成环并推出盾体而成。管片衬砌由若干管片环组成，每个管片环由若干块管片拼成 ( 如附图 1 中 1 所示 )。
     双层衬砌的二次衬砌设置在管片衬砌的内侧，一般是在管片衬砌拼装完成，且对盾构机施工基本无干扰的情况下施工。目前已采用的双层衬砌的二次衬砌一般沿盾构隧道圆形横截面圆周方向成封闭环状设置 ( 如附图 1 中 2 所示 )。
     上述双层衬砌的盾构隧道在实际使用过程中存在如下问题：
     1、二次衬砌成环状布置时，隧道直径需要增加。如附图 1 中的隧道断面布置控制点 4 所示，其中隧道功能使用空间 3 距离隧道的最近距离 L 需满足施工、运营等要求。二次衬砌成环布置时较不设置二次衬砌时需增加隧道断面直径。
     2、隧道外径增大，工程投资增加。由于盾构隧道二次衬砌结构往往比管片结构滞后较长时间才能施工，施工期仍然需要依靠管片衬砌承受外部荷载，隧道断面增大将使管片衬砌结构受力更为不利，有可能需要增大结构厚度和增加配筋量，与此同时隧道直径增大必然造成盾构机直径更大，工程投资自然更多。
     3、施工质量较难控制。二次衬砌结构一般在管片衬砌拼装完成后现场浇注而成，受施工工艺制约往往在隧道拱部会出现浇注不密实的情况，影响了双层衬砌结构整体受力的效果。实用新型内容
     本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，使其能避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面，同时改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。
     为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。
     优选地，所述二次衬砌是采用现浇方式修建的。
     优选地，所述二次衬砌设置在盾构隧道断面底部或 / 和侧部富余空间，对于受隧道使用功能控制的部分不设置二次衬砌。
     在上述方案中，所述非封闭二次衬砌与隧道内部的至少一个内部结构可以连接为整体结构，共同承受荷载，在这种情况下所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式可以为一次整体浇注方式，也可以为铰接方式。
     在上述方案中，所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构也可以不连接为整体结构，即非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构为各自独立的结构。
     在上述方案中，所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接可以采用叠合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起；也可以采用复合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置具有防水功能的隔离层或不设隔离层。
     本实用新型采用在隧道功能所需的空间范围外设置非封闭的二次衬砌方式，其非封闭二次衬砌可根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置。一方面隧道直径与不设置任何二次衬砌时完全相同，避免因全环设置二次衬砌引起隧道断面直径增大，大幅度降低了双层衬砌盾构隧道的施工成本。另一方面，隧道内设置的横向、竖向内部结构 ( 如行车道板及支撑墙、烟道板等 ) 可以与非封闭二次衬砌连接为整体，共同承受荷载，改善了运营期结构受力状态，提高了结构的整体稳定性，增强隧道防水效果。附图说明图 1 为现有盾构隧道二次衬砌横截面结构示意图；
     图 2 为本实用新型实施例 1 非封闭二次衬砌横截面结构示意图；
     图 3 为本实用新型实施例 2 非封闭二次衬砌横截面结构示意图； ( 顶部有横向内部结构时 )
     图 4 为本实用新型实施例 3 非封闭二次衬砌横截面结构示意图；
     在图中， 1- 管片衬砌、 2- 全封闭二次衬砌、 3- 限界、 4- 隧道断面布置控制点、 5- 下部内部结构、 6- 上部内部结构、 7- 隔离层、 8- 非封闭二次衬砌。
     具体技术方案
     以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及相关特征做进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
     实施例 1 ：如图 2 所示，本实施例涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构。隧道断面由满足隧道使用功能要求的限界 3 控制，其中在限界 3 的控制点 4 与隧道结构最近距离 L 由隧道施工、运营要求控制。非封闭二次衬砌 8 设置在盾构隧道管片衬砌 1 内底部和侧向富余空间。非封闭二次衬砌 8 不影响隧道断面布置。
     为达到隧道功能要求在隧道限界 3 下设置的下部内部结构 5 与非封闭二次衬砌 8 连接，形成整体受力结构。下部内部结构 5 可以是行车道板，它与非封闭二次衬砌 8 之间连接方式可采用铰接方式。所谓铰接方式连接是指下部内部结构 5 与非封闭二次衬砌 8 之间可以微量转动，以适应结构变形的需要。
     本实施例的非封闭二次衬砌 8 与管片衬砌 1 之间的连接采用叠合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起。
     实施例 2 ：如图 3 所示，本实施例与实施例 1 基本相同，不同之处在于，当隧道顶部设置横向布置的上部内部结构 6 时，上部内部结构 6 与管片衬砌 1 连接，与非封闭二次衬砌
     8 共同形成整体受力体系。上部内部结构 6 可以是烟道板等。本实施例的非封闭二次衬砌 8 不与上部内部结构 6 连接，只与下部内部结构 5 铰接。
     实施例 3，：如图 4 所示，本实施例与实施例 1 基本相同，不同之处在于，非封闭二次衬砌 8 与管片衬砌间 1 采用复合式的连接方式，即在非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置的由土工布制成的具有防水功能的隔离层 7。
     本实施例的非封闭二次衬砌 8 与下部内部结构 5 采用一次整体浇注方式连接，所谓一次整体浇注方式连接是指下部内部结构 5 与非封闭二次衬砌 8 之间为刚性连接，不能转动。
     综上所述，本实用新型是在盾构隧道采用双层衬砌时，根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置非封闭二次衬砌，避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面直径，降低工程造价，改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。

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1、(10)授权公告号 CN 202117688 U(45)授权公告日 2012.01.18CN202117688U*CN202117688U*(21)申请号 201120134800.4(22)申请日 2011.04.29E21D 11/10(2006.01)E21D 11/38(2006.01)E21D 11/08(2006.01)(73)专利权人中铁第四勘察设计院集团有限公司地址 430080 湖北省武汉市武昌区杨园和平大道745号铁四院技术中心(72)发明人肖明清邓朝辉鲁志鹏季大雪王腾飞焦齐柱(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司 42104代理人黄行军(54) 实用新型。

2、名称一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构(57) 摘要本实用新型涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。本实用新型可根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置非封闭二次衬砌，避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面直径，降低工程造价，改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页说明书 3 页附图 2 页CN 20211769。

3、1 U 1/1页21.一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。2.根据权利要求1所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述二次衬砌是采用现浇方式修建的。3.根据权利要求1所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述二次衬砌设置在盾构隧道断面底部或/和侧部富余空间，对于受隧道使用功能控制的部分不设置二次衬砌。4.根据权利要求1所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的至少一个内部结构连接为整。

4、体结构，共同承受荷载。5.根据权利要求4所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式为一次整体浇注方式。6.根据权利要求4所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式为铰接方式。7.根据权利要求1所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构为各自独立的结构。8.根据权利要求1-7中任一一项权利要求所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接采用叠合方式，即非封闭二次。

5、衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起。9.根据权利要求1-7中任一一项权利要求所述的一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，其特征在于所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接采用复合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置具有防水功能的隔离层或不设隔离层。权利要求书CN 202117688 UCN 202117691 U 1/3页3一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构技术领域0001 本实用新型涉及隧道类，具体涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构。背景技术0002 盾构隧道是一种采。

6、用盾构机掘进同时拼装管片形成的结构，该结构一般为圆形。目前世界上已有的盾构隧道结构有单层管片衬砌和双层衬砌，其中双层衬砌的二次衬砌是在管片衬砌内采用现浇的方式修建全封闭钢筋混凝土结构。0003 管片衬砌是在盾构机盾体内将管片拼装成环并推出盾体而成。管片衬砌由若干管片环组成，每个管片环由若干块管片拼成(如附图1中1所示)。0004 双层衬砌的二次衬砌设置在管片衬砌的内侧，一般是在管片衬砌拼装完成，且对盾构机施工基本无干扰的情况下施工。目前已采用的双层衬砌的二次衬砌一般沿盾构隧道圆形横截面圆周方向成封闭环状设置(如附图1中2所示)。0005 上述双层衬砌的盾构隧道在实际使用过程中存在如下问题：00。

7、06 1、二次衬砌成环状布置时，隧道直径需要增加。如附图1中的隧道断面布置控制点4所示，其中隧道功能使用空间3距离隧道的最近距离L需满足施工、运营等要求。二次衬砌成环布置时较不设置二次衬砌时需增加隧道断面直径。0007 2、隧道外径增大，工程投资增加。由于盾构隧道二次衬砌结构往往比管片结构滞后较长时间才能施工，施工期仍然需要依靠管片衬砌承受外部荷载，隧道断面增大将使管片衬砌结构受力更为不利，有可能需要增大结构厚度和增加配筋量，与此同时隧道直径增大必然造成盾构机直径更大，工程投资自然更多。0008 3、施工质量较难控制。二次衬砌结构一般在管片衬砌拼装完成后现场浇注而成，受施工工艺制约往往在隧道拱。

8、部会出现浇注不密实的情况，影响了双层衬砌结构整体受力的效果。实用新型内容0009 本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，使其能避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面，同时改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。0010 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构，包括管片衬砌和二次衬砌，其特征在于所述二次衬砌是在管片衬砌内表面修建的沿盾构隧道圆形横截面圆周方向非封闭的钢筋混泥土结构。0011 优选地，所述二次衬砌是采用现浇方式修建的。0012 优选地，所述二次衬砌设置在盾构隧道断面底部或/和侧部富余空。

9、间，对于受隧道使用功能控制的部分不设置二次衬砌。0013 在上述方案中，所述非封闭二次衬砌与隧道内部的至少一个内部结构可以连接为说明书CN 202117688 UCN 202117691 U 2/3页4整体结构，共同承受荷载，在这种情况下所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构的连接方式可以为一次整体浇注方式，也可以为铰接方式。0014 在上述方案中，所述非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构也可以不连接为整体结构，即非封闭二次衬砌与隧道内部的内部结构为各自独立的结构。0015 在上述方案中，所述的非封闭二次衬砌与管片衬砌之间的连接可以采用叠合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间。

10、直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起；也可以采用复合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置具有防水功能的隔离层或不设隔离层。0016 本实用新型采用在隧道功能所需的空间范围外设置非封闭的二次衬砌方式，其非封闭二次衬砌可根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置。一方面隧道直径与不设置任何二次衬砌时完全相同，避免因全环设置二次衬砌引起隧道断面直径增大，大幅度降低了双层衬砌盾构隧道的施工成本。另一方面，隧道内设置的横向、竖向内部结构(如行车道板及支撑墙、烟道板等)可以与非封闭二次衬砌连接为整体，共同承受荷载，改善了运营期结构受力状。

11、态，提高了结构的整体稳定性，增强隧道防水效果。附图说明0017 图1为现有盾构隧道二次衬砌横截面结构示意图；0018 图2为本实用新型实施例1非封闭二次衬砌横截面结构示意图；0019 图3为本实用新型实施例2非封闭二次衬砌横截面结构示意图；(顶部有横向内部结构时)0020 图4为本实用新型实施例3非封闭二次衬砌横截面结构示意图；0021 在图中，1-管片衬砌、2-全封闭二次衬砌、3-限界、4-隧道断面布置控制点、5-下部内部结构、6-上部内部结构、7-隔离层、8-非封闭二次衬砌。0022 具体技术方案0023 以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及相关特征做进一步详细说明，以便于同行业技术。

12、人员的理解：0024 实施例1：如图2所示，本实施例涉及一种采用非封闭二次衬砌的盾构隧道衬砌结构。隧道断面由满足隧道使用功能要求的限界3控制，其中在限界3的控制点4与隧道结构最近距离L由隧道施工、运营要求控制。非封闭二次衬砌8设置在盾构隧道管片衬砌1内底部和侧向富余空间。非封闭二次衬砌8不影响隧道断面布置。0025 为达到隧道功能要求在隧道限界3下设置的下部内部结构5与非封闭二次衬砌8连接，形成整体受力结构。下部内部结构5可以是行车道板，它与非封闭二次衬砌8之间连接方式可采用铰接方式。所谓铰接方式连接是指下部内部结构5与非封闭二次衬砌8之间可以微量转动，以适应结构变形的需要。0026 本实施例。

13、的非封闭二次衬砌8与管片衬砌1之间的连接采用叠合方式，即非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间直接接触，并设置抗剪钢筋将管片衬砌中的钢筋与非封闭二次衬砌中的钢筋连接在一起。0027 实施例2：如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，当隧道顶部设置横向布置的上部内部结构6时，上部内部结构6与管片衬砌1连接，与非封闭二次衬砌说明书CN 202117688 UCN 202117691 U 3/3页58共同形成整体受力体系。上部内部结构6可以是烟道板等。本实施例的非封闭二次衬砌8不与上部内部结构6连接，只与下部内部结构5铰接。0028 实施例3，：如图4所示，本实施例与实施例1。

14、基本相同，不同之处在于，非封闭二次衬砌8与管片衬砌间1采用复合式的连接方式，即在非封闭二次衬砌与管片衬砌之间对应的接触面之间设置的由土工布制成的具有防水功能的隔离层7。0029 本实施例的非封闭二次衬砌8与下部内部结构5采用一次整体浇注方式连接，所谓一次整体浇注方式连接是指下部内部结构5与非封闭二次衬砌8之间为刚性连接，不能转动。0030 综上所述，本实用新型是在盾构隧道采用双层衬砌时，根据隧道功能、断面布置、结构受力及结构防水等要求设置非封闭二次衬砌，避免因全环设置二次衬砌增加隧道断面直径，降低工程造价，改善运营期结构受力，增强隧道防水效果。说明书CN 202117688 UCN 202117691 U 1/2页6图1图2说明书附图CN 202117688 UCN 202117691 U 2/2页7图3图4说明书附图CN 202117688 U。

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