CN112324468B - 一种盾构隧道装配式内部结构的模型及其试验制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型，本发明还提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，其步骤包括在木板上根据构件尺寸切割出两套相同尺寸的第一木质模板和第二木质模板，所述第一木质模板和第二木质模板在竖直方向上正对且间隔设置，用有一定厚度的铝片包围切割好的第一木质模板和第二木质模板，在棱角处对铝片进行弯折使其与第一木质模板、第二木质模板贴合，并用铁丝固定住铝片与第一木质模板底部接触部分，在铝片围合成的模具内注入石膏，然后在铝片顶部放入第二木质模板，并用有预紧力的拉紧装置固定好两套木板模板和铝片，待石膏凝固后，取下两套木板模板和铝片，打磨石膏表面进行拼装，完成制作。

Description

一种盾构隧道装配式内部结构的模型及其试验制作方法

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道内部结构领域，尤其涉及一种盾构隧道装配式内部结构的模型及其试验制作方法。

背景技术

多层隧道是可实现公路和地铁两种方式综合利用的高效资源整合方式，也是充分利用我国主城区隧道资源的根本需要。由于欧美发达国家地铁隧道路网形成较早，因此基本不存在实现多层的综合利用问题。在当前的中国，随着城市交通基础建设的进一步发展，公路隧道与地铁隧道之间具有同址、同时的综合建设利用条件越来越多，届时需要更综合地考虑各种因素，进行多层的隧道方式选择。本发明依托于某多层盾构隧道，该隧道分为上下两层，上层为公路车道101，下层为轨道交通202，隧道断面图如附图1所示，图中包括管片衬砌303、非封闭内衬404、车道板505、“口”型构件606(有时为“π”型构件)，其中，非封闭内衬404、车道板505、“口”型构件606构成盾构隧道的内部结构。

盾构施工法是暗挖法隧道施工构筑过程中的一种全机械化施工方法，与传统的明挖法施工相比，拥有对地表环境影响小、施工过程不受复杂的地表环境和自然条件的影响、节约地表构筑空间、构筑抗震性好等众多的优点，在城市隧道的施工构筑中长期占领主导地位。

盾构隧道内部结构施工是对隧道成环管片在横向纵向的二次约束，可补强长距离大直径隧道的整体强度、刚度、稳定性，最大程度减少因卸载导致的隧道上浮。内部结构施工的及时性对保证隧道的整体性有很好的效果。当前，盾构隧道内部双层车道结构以半预制化施工为主，即预制构件与现浇混凝土相结合的方法。下层车道采用“口”型预制构件或“π”型预制构件，在施工期形成施工通道，满足管片等相关材料的运输，实现同步施工工艺，其余结构以现浇施工为主，预制化程度低。

当前隧道内部结构现浇施工主要存在以下缺陷：

(1)不可控：工人技术水平参差不齐、施工方式粗放、现场环境复杂导致隧道内部结构施工质量、安全、效率可控性差；

(2)不环保：混凝土现浇作业高能耗、高物耗、高污染，且施工环境恶劣，施工噪声扰民。

装配式结构是用预制构件在工地上装配而成的结构，相较于预制结构，拥有以下优点：

(1)施工进度快：装配式结构可以在工厂制作出所需要的基本构件，在施工现场完成组合安装的工作，既可以减少工人的工作量，又可以减少现场湿作业量，在短时间可以完成构建；

(2)环保：全部采用工厂化生产使施工现场的建筑垃圾大量减少，对环境更友好；

(3)易于搬运：现如今盾构隧道越来越大，结构尺寸增大，相同结构采用装配式较采用预制式构件尺寸更小，方便搬运和安装；

(4)降低工程造价：有效的提升建筑速度，减少现如今越来越昂贵的人力花销。

针对上述现有多层隧道内部结构现浇、预制方案存在的问题，有必要合理对大盾构隧道内部结构进行制备，降低工程造价，保护环境，加快建设速度，在保证结构安全的同时兼顾施工方便快捷等需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种盾构隧道装配式内部结构的模型及其试验制作方法，实现了降低工程造价，保护环境，加快建设速度，在保证结构安全的同时兼顾施工方便快捷的需求。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型，包括第一木质模板、第二木质模板、铁丝，所述第一木质模板和第二木质模板的尺寸相同，所述第一木质模板和第二木质模板在竖直方向上正对且间隔设置，所述第一木质模板和第二木质模板均包括两个第一构件、两个第二构件和一个第三构件，所述第一构件的形状与盾构隧道内部结构中的非封闭内衬相同，所述第二构件的形状与盾构隧道内部结构中的车道板相同，所述第三构件的形状与盾构隧道内部结构中的“口”型构件或“π”型构件相同，所述第一木质模板的第一构件与第二木质模板的第一构件通过第一铝片柱相连且构成封闭空间，第一铝片柱的水平截面与第一构件的水平截面相同，所述第一木质模板的第二构件与第二木质模板的第二构件通过第二铝片柱相连且构成封闭空间，第二铝片柱的水平截面与第二构件的水平截面相同，所述第一木质模板的第三构件与第二木质模板的第三构件通过第三铝片柱相连且构成封闭空间，第三铝片柱的水平截面与第三构件的水平截面相同，所述第一铝片柱的底部、第二铝片柱的底部和第三铝片柱的底部均通过铁丝与第一木质模板绑扎固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的外部均通过具有预紧力的拉紧装置缠绕固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的内填充有石膏。

作为优选，所述第三铝片柱外的“口”型缺口内填充有细沙。

本发明还提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，在木板上根据构件尺寸切割出两套相同尺寸的第一木质模板和第二木质模板，所述第一木质模板和第二木质模板在竖直方向上正对且间隔设置，用有一定厚度的铝片包围切割好的第一木质模板和第二木质模板，在棱角处对铝片进行弯折使其与第一木质模板、第二木质模板贴合，并用铁丝固定住铝片与第一木质模板底部接触部分，在铝片围合成的模具内注入石膏，然后在铝片顶部放入第二木质模板，并用有预紧力的拉紧装置固定好两套木板模板和铝片，待石膏凝固后，取下两套木板模板和铝片，打磨石膏表面进行拼装，完成制作。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的盾构隧道装配式内部结构的模型及其试验制作方法，降低了工程造价，保护了环境，加快了建设速度，在保证结构安全的同时兼顾了施工方便快捷的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为多层盾构隧道示意图；

图2为本发明实施例提供的第一木质模板和第二木质模板的示意图；

图3为本发明实施例提供的盾构隧道装配式内部结构的模型的局部示意图；

图4为本发明实施例提供的盾构隧道装配式内部结构的模型的示意图；

图5为本发明实施例提供的脱模制作好的内部结构的各个组成部分；

图6为本发明实施例提供的拼装好后的内部结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-图6，本发明实施例一提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型，包括第一木质模板1、第二木质模板2、铁丝3，所述第一木质模板1和第二木质模板2的尺寸相同，所述第一木质模板1和第二木质模板2在竖直方向上正对且间隔设置，所述第一木质模板1和第二木质模板2均包括两个第一构件、两个第二构件和一个第三构件，所述第一构件的形状与盾构隧道内部结构中的非封闭内衬相同，所述第二构件的形状与盾构隧道内部结构中的车道板相同，所述第三构件的形状与盾构隧道内部结构中的“口”型构件或“π”型构件相同，所述第一木质模板1的第一构件与第二木质模板2的第一构件通过第一铝片柱相连且构成封闭空间，第一铝片柱为图中的第一铝片4和第五铝片8，第一铝片柱的水平截面与第一构件的水平截面相同，所述第一木质模板1的第二构件与第二木质模板2的第二构件通过第二铝片柱相连且构成封闭空间，第二铝片柱为图中的第二铝片5和第四铝片7，第二铝片柱的水平截面与第二构件的水平截面相同，所述第一木质模板1的第三构件与第二木质模板2的第三构件通过第三铝片柱相连且构成封闭空间，第三铝片柱由图中的第三铝片6和第六铝片9构成，第三铝片柱的水平截面与第三构件的水平截面相同，所述第一铝片柱的底部、第二铝片柱的底部和第三铝片柱的底部均通过铁丝3与第一木质模板1绑扎固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的外部均通过具有预紧力的拉紧装置12缠绕固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的内填充有石膏11。

第六铝片9围合成的“口”型缺口内填充有细沙10，用以固定第六铝片9。

本发明实施例二提供一种盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，在木板上根据构件尺寸切割出两套相同尺寸的第一木质模板1和第二木质模板2，用有一定厚度的铝片包围切割好的第一木质模板1，在棱角处对铝片进行弯折使其与第一木质模板1贴合，并用铁丝3固定住铝片与第一木质模板1底部接触部分，在铝片围合成的模具内注入石膏11，然后在铝片顶部放入第二木质模板2，并用有预紧力的拉紧装置12固定好两套木板模板和铝片，待石膏11凝固后，取下两套木板模板和铝片，打磨石膏表面进行拼装，完成制作。

本发明提出了一种多层盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，所述方法通过制作装配式内部结构模型用于试验，研究内部结构计算理论，明确隧道在内部结构情况下的受力变化规律。

本发明提供的多层盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，以试验装配式内部结构对于盾构隧道刚度的影响，从而便于研究内部结构计算理论，明确隧道在内部结构情况下的受力变化规律。该方法能使现有盾构隧道工程内部结构模型试验质量易于控制、施工速度快，为内部结构构造提供新型式，丰富工程经验。

多层盾构隧道装配式内部结构的模型试验对实际情况的模拟更精准、可靠，使试验具备更好的准确性、安全性和泛用性，为盾构隧道的设计、施工、运营提供更全面、准确、经济、安全、可靠的试验数据。

本发明提供的多层盾构隧道装配式内部结构的模型试验制作方法，包括第一木质模板1、第二木质模板2、铁丝3、第一铝片4、第二铝片5、第三铝片6、第四铝片7、第五铝片8、第六铝片9、细砂10、石膏11、拉紧装置12。其主要制作方法为：

在木板上根据构件尺寸切割出两套相同尺寸的第一木质模板1和第二木质模板2。用有一定厚度的铝片包围切割好的第一木质模板1，在棱角处对铝片进行弯折使其与第一木质模板1贴合，并用铁丝3固定住第一铝片4、第二铝片5、第三铝片6、第四铝片7、第五铝片8与第一木质模板1底部接触部分，对于“口”字型构件内部第六铝片9贴合后采用细砂10固定，如图所示，铝片的高度略高于模型管片幅宽。在模具内注入石膏11至高度模型管片幅宽处，放入第二木质模板2，并用有一定预紧力的拉紧装置12固定好两套木板模板和铝片。待石膏11凝固后，取下模具，打磨石膏表面进行拼装，完成制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、解决了长期以来令人困扰的工程难题，即内部结构装配式模型制备型式问题。

2、生产工艺简单。只需利用石膏、铝片、木板模具浇筑内部结构，组装完成后装入衬砌环内即可通过相应数据测算得到目标受力，成本低且便于操作。

3、工程适应能力强：在基本假设一致的条件下，本发明可用于多种复杂情况。

4、本发明的测量思路简洁清晰、易于理解，有望在其他工程问题中实现应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种盾构隧道装配式内部结构的模型，其特征在于：包括第一木质模板、第二木质模板、铁丝，所述第一木质模板和第二木质模板的尺寸相同，所述第一木质模板和第二木质模板在竖直方向上正对且间隔设置，所述第一木质模板和第二木质模板均包括两个第一构件、两个第二构件和一个第三构件，所述第一构件的形状与盾构隧道内部结构中的非封闭内衬相同，所述第二构件的形状与盾构隧道内部结构中的车道板相同，所述第三构件的形状与盾构隧道内部结构中的“口”型构件或“π”型构件相同，所述第一木质模板的第一构件与第二木质模板的第一构件通过第一铝片柱相连且构成封闭空间，第一铝片柱的水平截面与第一构件的水平截面相同，所述第一木质模板的第二构件与第二木质模板的第二构件通过第二铝片柱相连且构成封闭空间，第二铝片柱的水平截面与第二构件的水平截面相同，所述第一木质模板的第三构件与第二木质模板的第三构件通过第三铝片柱相连且构成封闭空间，第三铝片柱的水平截面与第三构件的水平截面相同，所述第一铝片柱的底部、第二铝片柱的底部和第三铝片柱的底部均通过铁丝与第一木质模板绑扎固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的外部均通过具有预紧力的拉紧装置缠绕固定，所述第一铝片柱、第二铝片柱和第三铝片柱的内填充有石膏。

2.如权利要求1所述的盾构隧道装配式内部结构的模型，其特征在于：所述第三铝片柱外的“口”型缺口内填充有细沙。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的盾构隧道装配式内部结构的模型的试验制作方法，其特征在于：在木板上根据构件尺寸切割出两套相同尺寸的第一木质模板和第二木质模板，所述第一木质模板和第二木质模板在竖直方向上正对且间隔设置，用有一定厚度的铝片包围切割好的第一木质模板和第二木质模板，在棱角处对铝片进行弯折使其与第一木质模板、第二木质模板贴合，并用铁丝固定住铝片与第一木质模板底部接触部分，在铝片围合成的模具内注入石膏，然后在铝片顶部放入第二木质模板，并用有预紧力的拉紧装置固定好两套木板模板和铝片，待石膏凝固后，取下两套木板模板和铝片，打磨石膏表面进行拼装，完成制作。