盾构隧道结构变形的自紧式加固结构及其加固方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115492604A(43)申请公布日2022.12.20(21)申请号202211024935.4(22)申请日2022.08.25(71)申请人东南大学地址210018江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人金浩孙博旭余朔(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师王美章(51)Int.Cl.E21D11/08(2006.01)E21D21/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称盾构隧道结构变形的自紧式加固结构及其加固方法(57)摘要本发明公开一种盾构隧道结构变形的自紧式加固结构与方法。在原有管片的基础上设置锚具并穿过钢筋束进行张拉锚固的措施。当管片装配完成后，将钢筋束穿过管片预留孔，并与锚具相连，张拉预应力钢筋，再紧固锚具，完成初期加固。随着隧道使用，在自重，轨道振动，沉降等综合因素影响下，管片发生位移形变，此时，位于临接块内的锚具受到张拉后收紧，使管片间裂缝宽度减小，当管片一侧开裂程度越高，其自紧力效果越明显，实现对于管片的自紧加固。本发明创新性采用特别设计的锚具实现管片自紧固；快速形成有效的自锚式预应力加固结构，有效地抑制变形，确保盾构隧道的结构安全与椭圆度要求，并使得加固后盾构隧道具备正常的通行能力。CN115492604ACN115492604A权利要求书1/2页1.一种盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，盾构隧道包括位于上部的封顶块管片、位于隧道下部的标准块管片以及连接在所述封顶块管片和标准块管片之间的临接块管片，其特征在于：所述临接块管片内开设有第一贯通孔，所述第一贯通孔在临接块管片中从所述封顶块管片向所述标准块管片延伸设置，所述第一贯通孔中设有：外锚具组，包括第一外锚具组和第二外锚具组，其中，所述第一外锚具组设置在第一贯通孔中临近标准管片一端，所述第二外锚具组设置在第一贯通孔中临近所述封顶块管片一端；所述外锚具组包括多个外锚具，多个外锚具沿第一贯通孔轴线方向依次布置，每个外锚具中设有第二贯通孔，所述第二贯通孔具有一个大直径孔端和一个小直径孔端；第一外锚具上所述大直径孔端临近标准块管片设置，第二外锚具上所述大直径孔端临近封顶块管片设置；第一内锚具，初始时设置在所述第一外锚具组中离所述标准块管片最近的一个外锚具的所述第二贯通孔中，所述第一内锚具上设有第三贯通孔；第二内锚具，初始时设置在所述第二外锚具组中离所述封顶块管片最近的一个外锚具的所述第二贯通孔中，所述第二内锚具上设有第四贯通孔；预应力钢筋，设置在所述第一贯通孔内，一端穿设于第一内锚具上的所述第三贯通孔并与第一内锚具固定后从标准块管片的指定位置穿出并用螺栓固定；另一端穿设于第二内锚具上的所述第四贯通孔并与第二内锚具固定后从封顶块管片的指定位置穿出并用螺栓固定；当临接块管片接触面发生开裂，预应力钢筋受到张拉，带着内锚具发生移动，内锚具沿着外锚具组中多个外锚具的布置方向向前移动，从一个外锚具移动到下一个外锚具中，第一内锚具和第二内锚具之间的预应力钢筋段应力增加限制临接块管片该侧裂缝宽度。2.根据权利要求1所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述第一贯通孔位于所述临接块管片与封底块接触面上的开孔位置靠近临接块管片内壁设置，第一贯通孔位于所述临接块管片与标准快管片接触面上的开孔位置靠近临接块管片外壁设置。3.根据权利要求1所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述内锚具和外锚具之间的接触面为曲面。4.根据权利要求1所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述内锚具的外壁上开设有切口，内锚具底端具有大直径孔端，所述大直径孔端上设有单向收紧的环形收紧机构；内锚具上端为小直径孔端；内锚具的外侧面为曲线型，头部尖，腰部突起，腰部上侧曲线半径大，下侧曲线半径小，所述外锚具外侧为圆柱体，内部为曲面，曲面形状与内锚具外壁形状互补；内锚具向前相对外锚具运动时，内锚具切口两侧受到外锚具作用力而靠近，能够顺利向前移动；内锚具向后相对外锚具运动时，受到底部环形收紧机构的约束作用，挤压变形后的内锚具的直径不会再扩大，进而保证预应力钢筋与内锚具之间相对固定。5.根据权利要求1所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述环形收缩机构由内外环构成，内环外侧有卡口，外环内测有等距离凹槽；内环外环移动，卡口沿外环凹槽移动，停止移动后固定位置，环形收缩机构收紧。2CN115492604A权利要求书2/2页6.根据权利要求1所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述内锚具和外锚具皆由钢材制成。7.根据权利要求4所述的盾构隧道结构变形的自紧式加固结构，其特征在于，所述预应力钢筋与内锚具相连，当预应力钢筋相对于内锚具上端