本实用新型涉及盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构。
背景技术：
随着我国城市的发展建设，城市内用于交通建设的空间变得越发的苛刻。在新建公路线路和新建地铁线路线型选择受到约束且施工规模受到限制的情况下，采用公铁共用重叠式隧道不失为一种解决方案。此外在下穿河流等工况下，也可以采用公铁共用重叠式隧道，通过一个隧道能同时通过交通车辆和地铁车辆，空间使用率高，具有较好的经济性。重叠式隧道与小径距分离式隧道相比，不存在两隧道开挖的相互影响问题、同时结构整体性更强、能更好的控制地面沉降，减少对周围建筑的影响、并且一次开挖一次拼装施工效率更高。
目前随着盾构机的发展，出现了双圆盾构、三圆盾构、椭圆形盾构和矩形盾构等异性盾构。盾构施工具有自动化程度高、施工速度快、施工安全等优点。适合在城市内进行隧道开挖。采用盾构法进行公铁共用重叠式隧道的修建，相较于矿山法等工法有较大的优势。在可预见的未来，公铁共用重叠式盾构隧道将会有较多的使用场景，针对这一需要，设计出一种适用于公铁共用重叠式盾构隧道砌结构。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，能实现减小大直径隧道断面的情况下将地铁和公路双线合一，以解决现有的如何让一个盾构隧道分别通行地铁车辆和公路车辆的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型的有益效果是：
一种公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，包括公路衬砌环、地铁衬砌环和箱型隔离板，所述箱型隔离板包括2块边缘箱型块和2块对称箱型块，2块所述边缘箱型块分别设于2块所述对称箱型块的两端，所述边缘箱型块和对称箱型块上均开设有弧形螺栓孔，弧形螺栓穿设于所述弧形螺栓孔将边缘箱型块和对称箱型块连接成箱型隔离板，2块所述边缘箱型块上下两侧边缘开设有斜螺栓孔，斜螺栓穿设于所述斜螺栓孔将公路衬砌环和地铁衬砌环分别错缝安装在所述箱型隔离板的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
公路衬砌环和地铁衬砌环上均设有多个纵向螺栓孔，纵向螺栓穿设于所述纵向螺栓孔将多个所述共用盾构隧道结构环纵向拼装形成公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构。
进一步地，所述公路衬砌环由7个第一公路环管片和1个第二公路环管片组成，1个所述第二公路环管片和7个所述第一公路环管片依次连接，所述第二公路环管片安装在箱型隔离板左侧的边缘箱型块的上端，其中一个所述第一公路环管片安装在箱型隔离板右侧的边缘箱型块的上端。
进一步地，所述地铁衬砌环由5个第一地铁环管片和1个第二地铁环管片组成，1个所述第二地铁环管片和5个所述第一地铁环管片依次连接，所述第二地铁环管片安装在箱型隔离板右侧的边缘箱型块的下端，其中一个所述第一公路环管片安装在箱型隔离板左侧的边缘箱型块的下端。
进一步地，所述第一公路环管片、第二公路环管片、第一地铁环管片和第二地铁环管片的纵向方向上均设置有2排斜螺栓孔，每排2个斜螺栓孔，斜螺栓穿过所述斜螺栓孔将第一公路环管片及第二公路环管片连接成公路衬砌环、将第一地铁环管片及第二地铁环管片连接成地铁衬砌环，所述第一公路环管片和第一地铁环管片上的各自的斜螺栓倾斜方向相同，所述第二公路环管片和所述第二地铁环管片上的各自的斜螺栓倾斜方向相反。
进一步地，所述公路衬砌环的外半径ru为5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一公路环管片的圆心角θ1＝37°44'28”，所述第二公路环管片的圆心角θ2＝18°52'15”。
进一步地，所述第一公路环管片上开设有2个纵向螺栓孔，所述第二公路环管片开设1个纵向螺栓孔，公路衬砌环上相邻的纵向螺栓孔对应的圆心角α1＝18°52'14”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为α1的一半。
进一步地，所述地铁衬砌环的外半径rl为3.5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一地铁环管片的圆心角θ3＝52°21'20”，所述第二地铁环管片的圆心角θ4＝26°10'38”。
进一步地，所述第一地铁环管片上开设有三个纵向螺栓孔，所述第二地铁环管片开设一个纵向螺栓孔，地铁衬砌环上相邻纵向螺栓对应的圆心角α2＝26°10'38”，螺栓距衬砌边缘的角度均为α2的一半。
进一步地，所述箱型隔离板的幅宽2m。
进一步地，所述边缘箱型块的上侧开设2个纵向螺栓孔，下侧开设1个纵向螺栓孔；所述对称箱型块的上侧和下侧均开设2个纵向螺栓孔；所述箱型隔离板相邻的纵向螺栓孔之间的间距均为994mm，所述边缘箱型块设有弧形空心，所述对称箱型块设有矩形空心。
1)本实用新型的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构是一体式结构，与小径距分离式盾构隧道相比，去掉了分离式盾构隧道之间的夹层土，一体式结构的整体性更强，结构更稳定牢固；单个圆环的大直径盾构隧道衬砌结构，其盾构直径须达到14.6m才能实现公铁隧道运营的要求，盾构隧道直径过大不但导致盾构机刀盘扭矩急剧增加，而且隧道管片需要明显加厚，还会显著增加开挖的土方量，施工成本增加的幅度是不可想象的；该隧道衬砌结构采用直径为5m和3.5m的隧道相组合，将大直径隧道化整为零，既能显著减小施工时盾构机的扭矩，节约能源，又能减小管片厚度，节约材料，还能减小开挖面积，节约成本和施工时间。
2)本实用新型的公路衬砌环和地铁衬砌环的环管片类型均只有两种，但只需要通过两种环管片就可实现管片环的错缝拼装，提高结构整体的刚度，并且能提高整个结构的防水性能；箱型隔离板的边缘箱型块和对称箱型块通过其上侧和下侧的弧形螺栓连接为一体，箱型隔离板能够承受上部车辆荷载，既起到了连接公路衬砌环和地铁衬砌环的作用，也起到了作为公路基础的作用，每块隔离板中部为空心，能够显著减小隔离板的重量。
3)本实用新型公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，只需经过一次性开挖，结构便能一次性拼装成形，即可得到本实用新型公铁共用重叠式盾构隧道砌结构；与现有技术中的两次开挖、两次拼装相比，施工效率更高，更经济，且减少了施工对地层的扰动，施工对地层的影响较小，也能更好地控制地面沉降，更好的保证周边建构筑物的安全。
附图说明
图1为本实用新型的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构的整体结构图；
图2为实用新型的箱型隔离板的俯视图；
图3为实用新型的箱型隔离板的仰视图；
图中，1-公路衬砌环，101-第一公路环管片，102-第二公路环管片，2-地铁衬砌环，201-第一地铁环管片，202-第二地铁环管片，3-箱型隔离板，301-边缘箱型块，302-对称箱型块，4-弧形螺栓孔，5-斜螺栓孔，6-纵向螺栓孔，7-弧形空心，8-矩形空心。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：
请参照图1，一种公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，包括公路衬砌环1、地铁衬砌环2和箱型隔离板3，所述箱型隔离板3包括2块边缘箱型块301和2块对称箱型块302，2块所述边缘箱型块301分别设于2块所述对称箱型块302的两端，所述边缘箱型块301和对称箱型块302上均开设有弧形螺栓孔4，弧形螺栓穿设于所述弧形螺栓孔4将边缘箱型块301和对称箱型块302连接成箱型隔离板3，2块所述边缘箱型块301上下两侧边缘开设有斜螺栓孔5，公路衬砌环1和地铁衬砌环2与边缘箱型块301的连接部亦开设有斜螺栓孔5，斜螺栓穿设于所述斜螺栓孔5将公路衬砌环1和地铁衬砌环2分别错缝安装在所述箱型隔离板3的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
公路衬砌环1和地铁衬砌环2上均设有多个纵向螺栓孔6，纵向螺栓穿设于所述纵向螺栓孔6将多个所述共用盾构隧道结构环纵向拼装形成公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构。
本实用新型的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，将公路衬砌环1和地铁衬砌环2分别安装在所述箱型隔离板3的上下两侧连接构成一体式通道结构，采用地公路衬砌环1和地铁衬砌环2相重叠，减小了大直径隧道断面的情况下将地铁与公路双线合一，不仅提高了结构的可靠度，较小对围岩的扰动，又减小施工时盾构机的扭矩，减小了地铁环管片和高铁环管片厚度，节约了成本和施工时间，对城市轨道交通建设具有较大的现实意义。
箱型隔离板3的边缘箱型块301和对称箱型块302通过其上侧和下侧的弧形螺栓连接为一体，箱型隔离板3能够承受上部车辆荷载，既起到了连接公路衬砌环1和地铁衬砌环2的作用，也起到了作为公路基础的作用。
请参照图1，所述公路衬砌环1由7个第一公路环管片101和1个第二公路环管片102组成，1个所述第二公路环管片102和7个所述第一公路环管片101依次连接，所述第二公路环管片102安装在箱型隔离板3左侧的边缘箱型块301的上端，其中一个所述第一公路环管片101安装在箱型隔离板3右侧的边缘箱型块301的上端。
所述的箱型隔离板3既起到了连接公路衬砌环1和地铁衬砌环2的作用，也起到了作为公路基础的作用。
请参照图1，所述地铁衬砌环2由5个第一地铁环管片201和1个第二地铁环管片202组成，1个所述第二地铁环管片202和5个所述第一地铁环管片201依次连接，所述第二地铁环管片202安装在箱型隔离板3右侧的边缘箱型块301的下端，其中一个所述第一公路环管片101安装在箱型隔离板3左侧的边缘箱型块301的下端。
请参照图1，所述第一公路环管片101、第二公路环管片102、第一地铁环管片201和第二地铁环管片202的纵向方向上均设置有2排斜螺栓孔5，每排2个斜螺栓孔5，斜螺栓穿过所述斜螺栓孔5将第一公路环管片101及第二公路环管片102连接成公路衬砌环1、将第一地铁环管片201及第二地铁环管片202连接成地铁衬砌环2，所述第一公路环管片101和第一地铁环管片201上的各自的斜螺栓倾斜方向相同，所述第二公路环管片102和所述第二地铁环管片202上的各自的斜螺栓倾斜方向相反。所述的斜螺栓孔5共32颗。
本实用新型的公路衬砌环1和地铁衬砌环2的环管片类型均只有两种，但只需要通过两种环管片就可实现管片环的错缝拼装，提高结构整体的刚度，并且能提高整个结构的防水性能。
请参照图1，所述公路衬砌环1的外半径ru为5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一公路环管片101的圆心角θ1＝37°44'28”，所述第二公路环管片102的圆心角θ2＝18°52'15”。
请参照图1，所述第一公路环管片101上开设有2个纵向螺栓孔6，所述第二公路环管片102开设1个纵向螺栓孔6，公路衬砌环1上相邻的纵向螺栓孔6对应的圆心角α1＝18°52'14”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为α1的一半。
请参照图1，所述地铁衬砌环2的外半径rl为3.5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一地铁环管片201的圆心角θ3＝52°21'20”，所述第二地铁环管片202的圆心角θ4＝26°10'38”。
请参照图1，所述第一地环管片上开设有三个纵向螺栓孔6，所述第二地铁环管片202开设一个纵向螺栓孔6，地铁衬砌环2上相邻纵向螺栓对应的圆心角α2＝26°10'38”，螺栓距衬砌边缘的角度均为α2的一半。
进一步地，所述箱型隔离板3的幅宽2m。
请参照图2-3，所述边缘箱型块301的上侧开设2个纵向螺栓孔6，下侧开设1个纵向螺栓孔6；所述对称箱型块302的上侧和下侧均开设2个纵向螺栓孔6；所述箱型隔离板3相邻的纵向螺栓孔6之间的间距均为994mm，所述边缘箱型块301设有弧形空心7，所述对称箱型块302设有矩形空心8，设置成空心结构，能够显著减小隔离板的重量。
本实用新型公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，只需经过一次性开挖，结构便能一次性拼装成形，即可得到本实用新型公铁共用重叠式盾构隧道砌结构；具体地，第二公路环管片102一端与第一公路环管片101相连，另一端与边缘箱型块301相连，第二地铁环管片202与第一地铁环管片201相连，另一端也与边缘箱型块301相连，如图1所示，在下一环管片拼装时，将第二公路环管片102放置在公路衬砌环1的右下方，同时将第二地铁环管片202放置在地铁衬砌环2的左上方，即可实现管片环与管片环之间的一次性错缝拼装；与现有技术中的两次开挖、两次拼装相比，施工效率更高，更经济，且减少了施工对地层的扰动，施工对地层的影响较小，也能更好地控制地面沉降，更好的保证周边建构筑物的安全。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
1.一种公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：包括公路衬砌环(1)、地铁衬砌环(2)和箱型隔离板(3)，箱型隔离板(3)包括2块边缘箱型块(301)和2块对称箱型块(302)，2块所述边缘箱型块(301)分别设于2块所述对称箱型块(302)的两端，所述边缘箱型块(301)和对称箱型块(302)上均开设有弧形螺栓孔(4)，弧形螺栓穿设于所述弧形螺栓孔(4)将边缘箱型块(301)和对称箱型块(302)连接成箱型隔离板(3)，2块所述边缘箱型块(301)上下两侧边缘开设有斜螺栓孔(5)，斜螺栓穿设于所述斜螺栓孔(5)将公路衬砌环(1)和地铁衬砌环(2)分别错缝安装在所述箱型隔离板(3)的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
公路衬砌环(1)和地铁衬砌环(2)上均设有多个纵向螺栓孔(6)，纵向螺栓穿设于所述纵向螺栓孔(6)将多个所述共用盾构隧道结构环纵向拼装形成公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构。
2.根据权利要求1所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述公路衬砌环(1)由7个第一公路环管片(101)和1个第二公路环管片(102)组成，1个所述第二公路环管片(102)和7个所述第一公路环管片(101)依次连接，所述第二公路环管片(102)安装在箱型隔离板(3)左侧的边缘箱型块(301)的上端，其中一个所述第一公路环管片(101)安装在箱型隔离板(3)右侧的边缘箱型块(301)的上端。
3.根据权利要求2所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述地铁衬砌环(2)由5个第一地铁环管片(201)和1个第二地铁环管片(202)组成，1个所述第二地铁环管片(202)和5个所述第一地铁环管片(201)依次连接，所述第二地铁环管片(202)安装在箱型隔离板(3)右侧的边缘箱型块(301)的下端，其中一个所述第一公路环管片(101)安装在箱型隔离板(3)左侧的边缘箱型块(301)的下端。
4.根据权利要求2或3所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述第一公路环管片(101)、第二公路环管片(102)、第一地铁环管片(201)和第二地铁环管片(202)的纵向方向上均设置有2排斜螺栓孔(5)，每排2个斜螺栓孔(5)，斜螺栓穿过所述斜螺栓孔(5)将第一公路环管片(101)及第二公路环管片(102)连接成公路衬砌环(1)、将第一地铁环管片(201)及第二地铁环管片(202)连接成地铁衬砌环(2)，所述第一公路环管片(101)和第一地铁环管片(201)上的各自的斜螺栓倾斜方向相同，所述第二公路环管片(102)和所述第二地铁环管片(202)上的各自的斜螺栓倾斜方向相反。
5.根据权利要求2所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述公路衬砌环(1)的外半径ru为5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一公路环管片(101)的圆心角θ1＝37°44'28”，所述第二公路环管片(102)的圆心角θ2＝18°52'15”。
6.根据权利要求2所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述第一公路环管片(101)上开设有2个纵向螺栓孔(6)，所述第二公路环管片(102)开设1个纵向螺栓孔(6)，公路衬砌环(1)上相邻的纵向螺栓孔(6)对应的圆心角α1＝18°52'14”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为α1的一半。
7.根据权利要求3所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述地铁衬砌环(2)的外半径rl为3.5m，厚度为0.5m，幅宽2m，所述第一地铁环管片(201)的圆心角θ3＝52°21'20”，所述第二地铁环管片(202)的圆心角θ4＝26°10'38”。
8.根据权利要求3所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述第一地铁环管片(201)上开设有三个纵向螺栓孔(6)，所述第二地铁环管片(202)开设一个纵向螺栓孔(6)，地铁衬砌环(2)上相邻纵向螺栓对应的圆心角α2＝26°10'38”，螺栓距衬砌边缘的角度均为α2的一半。
9.根据权利要求1所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述箱型隔离板(3)的幅宽2m。
10.根据权利要求1所述的公路地铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述边缘箱型块(301)的上侧开设2个纵向螺栓孔(6)，下侧开设1个纵向螺栓孔(6)；所述对称箱型块(302)的上侧和下侧均开设2个纵向螺栓孔(6)；所述箱型隔离板(3)相邻的纵向螺栓孔(6)之间的间距均为994mm，所述边缘箱型块(301)设有弧形空心(7)，所述对称箱型块(302)设有矩形空心(8)。
技术总结