本實用新型涉及一種高內壓過水盾構隧洞的可預應力鋼構混凝土管片。

背景技術：

由于盾構法施工隧道，無需拆遷地面建筑物，不影響地面交通，對環(huán)境影響小，能適應大多數地質條件，施工速度快、質量好、作業(yè)安全，在水利水電工程隧洞建設中應用逐漸得到推廣。但由于水利水電工程中的隧洞，一般都是用于過水的，且為有內壓隧洞，尤其是一些長距離跨流域調水工程中的跨海引水隧洞以及高水頭發(fā)電工程中的引水隧洞，其過水隧洞內壓可達到0.5～1.0MPa（相當于50～100m水頭壓力），而目前盾構法施工隧洞的內襯管片，只能承擔抵抗隧道外土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用，而不能抵抗隧洞內的水壓力，尤其是高水壓力，為解決這個問題，目前普遍采用的方法是在過水有壓隧洞管片的洞內側再襯砌混凝土，或者在盾構隧洞內另行安裝輸水鋼管，這樣為保證一定的過水面積，需加大隧洞的斷面面積，且隧洞施工完后才能進行內初混凝土施工、輸水鋼管安裝，使工程建設工期大大延長、投資大大增加。

技術實現要素：

本實用新型的目的，在于提供一種可預應力鋼構混凝土管片，通過鋼構混凝土管片和預應力鋼絞線聯合承擔抵抗隧洞內高水壓作用，克服了現有管片不能抵抗高水壓的不足，無需再在管片洞內側澆筑二次襯砌鋼筋混凝土或者在隧洞內另外鋪設輸水管道，鋼構混凝土管片的貼面鋼板還可防止管片滲漏、提高管片耐久性，這樣可大大縮短盾構法施工過水高內壓隧洞的建設工期、降低其工程投資，又可提高過水隧洞的使用壽命。

本實用新型解決其技術問題的解決方案是：一種可預應力鋼構混凝土管片，包括由若干片鋼構混凝土管片拼接成環(huán)狀的管片本體，所述鋼構混凝土管片包括混凝土本體以及固定在混凝土本體內側面的貼面鋼板，所述混凝土本體上布置有至少一條鋼絞線孔道，相鄰的兩片鋼構混凝土管片中相對應的鋼絞線孔道相互連通，其中一片鋼構混凝土管片的內側布置有鋼構錨具槽，所述鋼構錨具槽的底壁和內壁固定有貼面鋼板。

作為上述技術方案的進一步改進，每條所述鋼絞線孔道的兩端布置有喇叭口導向環(huán)，所述喇叭口導向環(huán)的開口內徑從外側往其內側逐漸變小。

作為上述技術方案的進一步改進，所述鋼構錨具槽將鋼絞線孔道分割成第一孔道和第二孔道，其中一個所述喇叭口導向環(huán)布置在第一孔道中遠離鋼構錨具槽的一端，余下一個喇叭口導向環(huán)布置在第二孔道中遠離鋼構錨具槽的一端。

作為上述技術方案的進一步改進，所述喇叭口導向環(huán)外側布置有遇水膨脹止水環(huán)。

作為上述技術方案的進一步改進，所述貼面鋼板通過錨爪嵌在混凝土本體內后固定在混凝土本體上。

本實用新型的有益效果是：本實用新型為了克服現有盾構管片的不足，通過鋼構混凝土管片和預應力鋼絞線聯合承擔抵抗隧洞內高水壓作用，克服了現有管片不能抵抗高水壓的不足，無需再在管片洞內側澆筑二次襯砌鋼筋混凝土或者在隧洞內另外鋪設輸水管道，鋼構混凝土管片的貼面鋼板還可防止管片滲漏、提高管片耐久性，這樣可大大縮短盾構法施工過水高內壓隧洞的建設工期、降低其工程投資，又可提高過水隧洞的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。

圖1是本實用新型中鋼構混凝土管片的正視圖；

圖2是圖1中A-A向的剖視圖；

圖3是本實用新型中帶鋼構錨具槽的鋼構混凝土管片的正視圖；

圖4是圖3中B-B向的剖視圖；

圖5是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護的范圍。另外，文中所提到的所有聯接/連接關系，并非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優(yōu)的聯接結構。

參照圖1～圖5，一種可預應力鋼構混凝土管片，包括由若干片鋼構混凝土管片1拼接成環(huán)狀的管片本體，所述鋼構混凝土管片1包括混凝土本體10以及固定在混凝土本體10內側面的貼面鋼板11，所述混凝土本體10上布置有至少一條鋼絞線孔道2，相鄰的兩片鋼構混凝土管片1中相對應的鋼絞線孔道2相互連通，其中一片鋼構混凝土管片1的內側布置有鋼構錨具槽5，所述鋼構錨具槽5的底壁和內壁固定有貼面鋼板11。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，每條所述鋼絞線孔道2的兩端布置有喇叭口導向環(huán)3，所述喇叭口導向環(huán)3的開口內徑從外側往其內側逐漸變小。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述鋼構錨具槽5將鋼絞線孔道2分割成第一孔道和第二孔道，其中一個所述喇叭口導向環(huán)3布置在第一孔道中遠離鋼構錨具槽5的一端，余下一個喇叭口導向環(huán)3布置在第二孔道中遠離鋼構錨具槽5的一端。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述喇叭口導向環(huán)3外側布置有遇水膨脹止水環(huán)4。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述貼面鋼板11通過錨爪嵌在混凝土本體10內后固定在混凝土本體10上。

一種可預應力鋼構混凝土管片1施工方法，包括以下步驟，

1）根據盾構隧洞的所承受的內外荷載，進行預應力鋼構混凝土管片1設計，確定管片厚度、混凝土強度、鋼筋用量、貼面鋼板11厚度以及預應力鋼絞線的用量和布置間距；

2）制作鋼構混凝土管片1，并且制作相應數量的帶鋼構錨具槽5的鋼構混凝土管片1，每片鋼構混凝土管片1上布置有相應數量的喇叭口導向環(huán)3；

3）安裝管片時，將兩種鋼構混凝土管片1運輸至工作面進行安裝，安裝前在喇叭口導向環(huán)3外側固定好遇水膨脹止水環(huán)4，在安裝過程中，采用管片連接螺栓穿過預埋的螺栓孔將鋼構混凝土管片1連接成整體，并通過預埋的灌漿孔進行鋼構混凝土管片1背側灌漿，填充鋼構混凝土管片1和圍巖之間的空隙；

4）當隧道掘進施工完成，具備預應力鋼絞線安裝條件后，進行預應力鋼絞線的穿索施工，在預應力鋼絞線穿索過程中，當預應力鋼絞線從鋼構混凝土管片1出來后，沿著下一個鋼構混凝土管片1中的喇叭口導向環(huán)3進入到下一個鋼構混凝土管片1的鋼絞線孔道2中，喇叭口導向環(huán)3在穿索過程中主要起導向作用；

5）預應力鋼絞線6根據設計并預留張拉和錨固長度進行下料，按設計的數量，通過埋預的鋼構錨具槽5以及鋼構混凝土管片1中的鋼絞線孔道2進行安裝；

6）預應力鋼絞線6安裝就位后，按設計及相關規(guī)范進行環(huán)錨張拉，達到設計及規(guī)范要求后，進行鎖定。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，在步驟2）中，在貼面鋼板11上焊接錨爪，將貼面鋼板11在鋼構混凝土管片1制作模具中安放好后，進行鋼構混凝土管片1的鋼筋安裝，然后預埋管片連接螺栓孔、灌漿孔以及預應力鋼絞線穿索孔波紋管以及喇叭口導向環(huán)3成型模具，預應力鋼絞線穿索孔波紋管的內部孔為所述鋼絞線孔道2。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，在步驟6）之后，預應力鋼絞線6張拉鎖定后，對鋼絞線孔道2進行灌漿施工，待鋼絞線孔道2內的灌漿體達到一定強度后對鋼構錨具槽5內的錨頭7進行封錨施工，封錨混凝土達到一定強度后，進行鋼構錨具槽5封口鋼板的焊接施工，使錨具槽封口鋼板與鋼構混凝土管片1的貼面鋼板11焊為一體。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，在步驟6）之前或步驟6）之后，將相鄰兩個所述鋼構混凝土管片1中的貼面鋼板11焊接成一體，并將相鄰的貼面鋼板11之間的間隙封堵。

以下是本實用新型優(yōu)選的一個實施例，具體步驟如下：

1）根據盾構隧洞的所承受的內外荷載，進行預應力鋼構混凝土管片1設計，確定管片厚度、混凝土強度、鋼筋用量、貼面鋼板11厚度以及預應力鋼絞線6的用量和布置間距；

（2）進行鋼構混凝土管片1制作。為使貼面鋼板11與管片鋼筋混凝土緊密連接，在貼面鋼板11上焊接錨爪；將貼面鋼板11在鋼構混凝土管片1制作模具中安放好后，進行鋼構混凝土管片1的鋼筋安裝，然后預埋管片連接螺栓孔、灌漿孔以及預應力鋼絞線穿索孔波紋管、喇叭口導向環(huán)3成型模具；當管片為帶鋼構錨具槽5的鋼構混凝土管片1時，還應預埋鋼構錨具槽5成型模具；最后澆筑混凝土，制成鋼構混凝土管片1、帶鋼構錨具槽5的鋼構混凝土管片1；按要求養(yǎng)護到一定齡期，混凝土達到的脫模強度后，將鋼構混凝土管片1內預埋的管片連接螺栓孔、灌漿孔、喇叭口導向環(huán)3鋼構錨具槽5成型模具等取出，并將鋼構混凝土管片1吊出制作模具待用；

（3）盾構掘進隧洞安裝管片時，將所需鋼構混凝土管片1、帶鋼構錨具槽5的鋼構混凝土管片1運輸至工作面進行安裝，一個封閉環(huán)配置一片帶鋼構錨具槽5的鋼構混凝土管片1，安裝前在喇叭口導向環(huán)3外側安裝并固定好遇水膨脹止水環(huán)4，遇水膨脹止水環(huán)4可防止管片背側灌漿時，漿液流入預應力鋼絞線穿索孔波紋管，堵塞預應力鋼絞線穿索孔波紋管，在安裝過程中，采用管片連接螺栓通過預埋的螺栓孔將鋼構混凝土管片1連接成整體；并通過預埋的灌漿孔進行鋼構混凝土管片1背側灌漿，填充鋼構混凝土管片1和圍巖之間的空隙；

（4）當隧道掘進施工完成，具備預應力鋼絞線6安裝條件后，進行預應力鋼絞線6的穿索施工；

（5）預應力鋼絞線6根據設計并預留張拉和錨固長度進行下料，按設計的數量，通過埋預的鋼構錨具槽5，經鋼構混凝土管片1中的預應力鋼絞線穿索孔波紋管進行安裝；預應力鋼絞線6可使用有粘結或無粘結鋼絞線；

（6）預應力鋼絞線6安裝就位后，按設計及相關規(guī)范進行環(huán)錨張拉，達到設計及規(guī)范要求后，進行鎖定；

（7）預應力鋼絞線6張拉鎖定后，對鋼絞線孔道2進行灌漿施工，待鋼絞線孔道2灌漿體達到一定強度后對鋼構錨具槽5內的錨頭7進行封錨施工；

（8）封錨混凝土達到一定強度后，進行鋼構錨具槽5封口鋼板的焊接施工，使錨具槽封口鋼板與鋼構混凝土管片1的貼面鋼板11焊為一體。

以上是對本實用新型的較佳實施方式進行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。