技术领域
[0001] 本发明属于盾构隧道技术领域，具体涉及一种大直径盾构隧道复合式结构及施工方法。
相关背景技术
[0002] 随着国家基础建设规模不断扩大，盾构法隧道工程不断向超大断面、超长距离、超高水压方向发展，穿江越海大直径盾构隧道工程越来越多，此类工程经常面临更为复杂多变的地质条件和外部环境，对大直径盾构隧道结构体系的安全性、稳定性提出了更高的要求。
[0003] 近些年来，在软土地层和水下环境采用盾构法修建的长大隧道工程中设置二次衬砌的情况日益增多，二次衬砌作为盾构隧道穿越地震多发、富水软弱地层、大埋深水下环境等情况下提高隧道整体稳定性、纵向刚度的一种结构措施。
[0004] 因此，提供一种结构安全可靠、整体好且机械化施工程度高的大直径盾构隧道复合结构体系及施工方法对进一步完善盾构隧道建造技术具有重要意义。
具体实施方式
[0019] 以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1至图5所示，一种大直径盾构隧道复合式结构，包括预制管片衬砌1，所述预制管片衬砌1中设置有位于底部的预制箱涵3，所述预制箱涵3的两个侧顶面均与锁脚纵向联系梁4相连，两个锁脚纵向联系梁4上设置有拱墙内衬2。
[0020] 所述预制箱涵3底部形成预制箱涵底弧板8，所述预制箱涵底弧板8与预制管片衬砌1之间设置安装调节间隙。
[0021] 所述拱墙内衬2的横截面轮廓为圆弧状，所述圆弧为沿竖向左右对称的优弧。
[0022] 所述预制箱涵3的上侧面、两个锁脚纵向联系梁4的相对侧之间设置有后浇混凝土叠合层5。
[0023] 所述预制箱涵3为三孔两跨的箱式结构，所述预制箱涵3包括位于顶部的上侧面、与上侧面倾斜相交的两个侧顶面、连接两个侧顶面的预制箱涵底弧板8，两个侧顶面左右对称。
[0024] 所述上侧面中设置有箱涵钢筋接驳器12，所述上侧面中的箱涵钢筋接驳器12用于与后浇混凝土叠合层5相连。
[0025] 所述侧顶面中设置有箱涵钢筋接驳器12，所述侧顶面中的箱涵钢筋接驳器12用于与锁脚纵向联系梁4相连。
[0026] 所述预制箱涵底弧板8与预制管片衬砌1之间形成安装调节间隙，通过浇筑对安装调节间隙填充，实现预制箱涵底弧板8、预制管片衬砌1的固定。
[0027] 具体的，所述预制箱涵3之间还设置有相邻连接的连接结构。
[0028] 更为具体的，所述预制箱涵3的上侧面中设置有预留的通孔，相邻的预制箱涵3侧壁处设置有螺纹孔，纵向螺栓13穿过上述预留的通孔后拧入到螺纹孔中，从而将相连的两个预制箱涵3连接为一个整体。
[0029] 具体的，所述上侧面中的箱涵钢筋接驳器12均匀布设，从而便于与后浇混凝土叠合层5进行固定，所述后浇混凝土叠合层5在浇筑过程前需要布设钢筋网片，通过箱涵钢筋接驳器12将钢筋网片与预制箱涵3相连，再浇筑后浇混凝土叠合层5后，实现后浇混凝土叠合层5、预制箱涵3的相连。
[0030] 具体的，顶侧面中的箱涵钢筋接驳器12布设在靠近预制箱涵底弧板8的一侧。
[0031] 优选的，顶侧面中的箱涵钢筋接驳器12采用双排布设的方式，所述顶侧面中的箱涵钢筋接驳器12与拱墙内衬2中得到拱墙内衬环向主筋7成环。
[0032] 具体的，所述预制管片衬砌1的内壁处设置有管片钢筋接驳器6，所述管片钢筋接驳器6用于拱墙内衬2钢筋的定位安装和贴合固定。
[0033] 所述拱墙内衬2中的钢筋在环向上与预制箱涵3中的箱涵钢筋接驳器12相连成环。
[0034] 具体的，所述预制箱涵3包括三孔，所述三孔包括两侧的侧孔和位于中心的中孔。
[0035] 所述侧孔的预制箱涵底弧板8中设置有灌浆孔10，所述灌浆孔10用于向预制箱涵底弧板8与预制管片衬砌1之间的安装调节间隙浇筑；所述预制箱涵底弧板8中还设置有排气孔11，所述排气孔11用于浇筑过程的排气。
[0036] 具体的，所述预制箱涵底弧板8的弧形外壁处形成局部凸起，所述凸起用于形成安装调节间隙。
[0037] 具体的，所述中孔的预制箱涵底弧板8中设置有镂空腔9，所述镂空腔9为条形，同样能够利用镂空腔9进行安装调节间隙的浇筑。
[0038] 具体的，锁脚纵向联系梁4包括顶侧面、垂侧面、装配面和弧形面，由上述面围合形成，所述顶侧面与后浇混凝土叠合层5平行，所述垂侧面与后浇混凝土叠合层5垂直，换言之后浇混凝土叠合层5设置在两个垂侧面之间，所述装配面与预制箱涵3的顶侧面贴合，所述弧形面与预制管片衬砌1相贴合。
[0039] 具体的，所述锁脚纵向联系梁4中设置有拱墙内衬环向主筋7，所述拱墙内衬环向主筋7与拱墙内衬2中的拱墙内衬环向主筋7一致成环。
[0040] 具体的，所述锁脚纵向联系梁4位于拱墙内衬2底部与预制箱涵3连接部位；所述后浇混凝土叠合层5位于预制箱涵3上侧面、锁脚纵向联系梁4之间；所述预制箱涵3与拱墙内衬2通过锁脚纵向联系梁4形成环向封闭的结构整体。所述预制箱涵3通过锁脚纵向联系梁4和后浇混凝土叠合层5沿纵向形成整体，保证下部结构的纵向整体刚度和稳定性。
[0041] 具体的，所述拱墙内衬2中的环向钢筋锚入锁脚纵向联系梁4，环向施工缝与管片衬砌环缝对齐。
[0042] 具体的，所述预制箱涵3为环向整体结构，纵向长度与管片环宽一致或比管片环宽略小。
[0043] 具体的，所述预制箱涵3沿纵向相邻两块之间采用纵向螺栓13连接，环缝间设置橡胶类调节和传力衬垫。
[0044] 具体的，所述预制箱涵3中预制箱涵底弧板8为与盾构管片内表面同心的圆弧形，与盾构管片内表面之间预留安装调节间隙。
[0045] 具体的，所述预制箱涵3采用自密实灌浆料填筑预制箱涵与盾构管片内表面之间间隙。
[0046] 具体的，所述锁脚纵向联系梁4沿隧道纵向贯通设置，采用现浇施工。
[0047] 具体的，所述后浇混凝土叠合层5内置钢筋网片，钢筋两端锚入锁脚纵向联系梁4，采用现浇施工。
[0048] 一种大直径盾构隧道复合式结构的施工方法，包括以下步骤：A.预制加工预制箱涵3，并预埋箱涵钢筋接驳器12；
B.随着拼装预制管片衬砌1，同步拼装预制箱涵3；
C.填充预制管片衬砌1、拼装预制箱涵3之间的安装调节间隙；
D.绑扎锁脚纵向联系梁4的钢筋，施工锁脚纵向联系梁4；
E.绑扎拱墙内衬2的钢筋，施工拱墙内衬2；
F.重复步骤A‑步骤E，完成盾构隧道中预制管片衬砌、拱墙内衬2、预制箱涵3和锁脚纵向联系梁4施工；
G.施工后浇混凝土叠合层5，完成施工。
[0049] 步骤A中的长度不大于隧道管片环的宽度。
[0050] 具体的，步骤A预制加工预制箱涵3，并预埋箱涵钢筋接驳器12，具体过程如下：首先，在工厂内生产预制箱涵3；
然后，预制箱涵3纵向长度与预制管片衬砌1环宽一致或比预制管片1环宽略小；
再后，在预制箱涵3的上侧面和侧顶面处进行粗糙面处理；
最后，在预制箱涵3的上侧面和侧顶面中预埋箱涵钢筋接驳器12。
[0051] 具体的，步骤B随着拼装预制管片衬砌1，同步拼装预制箱涵3，具体过程如下：首先，进行隧道盾构掘进作业；
然后，在掘进过程中，紧随拼装预制管片衬砌1之后，同步拼装预制箱涵3；
再后，将预制箱涵3环向拼装接缝与装预制管片衬砌1的环缝对齐布置；
最后，将预制箱涵3纵向通过环缝螺栓13连接，连接相邻的预制箱涵3。
[0052] 具体的，步骤C填充预制管片衬砌1、拼装预制箱涵3之间的安装调节间隙，具体过程如下：首先，从预制箱涵底弧板8中的镂空腔9灌注自密实混凝土，充填预制箱涵3与预制管片衬砌1接触面之间的安装调节间隙；
然后，从预制箱涵底弧板8中的灌浆孔10灌注自密实混凝土，充填预制箱涵3与预制管片衬砌1接触面之间的安装调节间隙。
[0053] 具体的，步骤D绑扎锁脚纵向联系梁4的钢筋，施工锁脚纵向联系梁4，具体过程如下：首先，根据隧道内现场施工条件、组织计划，且在预制箱涵3超前拼装完成长度不小于拱墙内衬2模板台车作业长度后；
然后，绑扎锁脚纵向联系梁4的钢筋；
再后，安装与预制箱涵3中预制箱涵接驳器12连接的拱墙内衬环向主筋7；
最后，浇筑锁脚纵向联系梁4混凝土，完成锁脚纵向联系梁4的施工。
[0054] 具体的，步骤E绑扎拱墙内衬2的钢筋，施工拱墙内衬2，具体过程如下：首先，绑扎拱墙内衬2的钢筋；
然后，预制管片衬砌1内表面预留钢筋接驳器6进行钢筋定位和固定安装；
最后，采用全液压自动行走衬砌台车整体浇筑拱墙内衬2混凝土。
[0055] 具体的，重复上述步骤A‑步骤E，完成预制管片衬砌1、拱墙内衬2、预制箱涵3和锁脚纵向联系梁4施工。
[0056] 具体的，现浇混凝土叠合层5混凝土内布设钢筋网片，钢筋两端锚入锁脚纵向联系梁4，并通过钢筋接驳器12与下方预制箱涵3连接。
[0057] 本发明在预制管片衬砌内侧形成环向封闭、纵向连续的钢筋混凝土内部结构，有效提高了大直径盾构隧道的结构纵向刚度、整体稳定性和防水效果，可广泛应用于穿越软土不良地质、高水压、水下河床冲淤变化、高地震烈度等复杂环境修建的大直径盾构隧道工程，有效提高了大直径盾构隧道的整体刚度、纵向稳定性和防水密封性能，同时具有机械化程度高、整体性好、施工质量可控等优势。
[0058] 本发明预制箱涵采用整体三孔箱式结构，并设置锁脚纵向联系梁、现浇混凝土叠合层，内部结构施工机械化程度高、整体性好。
