本实用新型涉及盾构隧道施工的技术领域，具体涉及一种地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构。
背景技术：
轨道交通在城市的正常运行中承担着重要的作用，但地面的建设空间是非常宝贵有限的，独立的高铁与地面轻轨线路不仅会占据较大的地面和地上空间，还会对周边的居住和商业活动产生较大的影响，因此，将一部分交通工程引入地下已是现代化城市发展的重要趋势。但由于城市中交通线路密集成都较高，不可避免的会出现多条地下线路的交叉与并行，当地铁与高铁的选线小净距并行时，采用地铁与的高铁重叠式盾构隧道不失为一种有效的解决方案，尤其是在多条线路并行下穿江河等工程中，地铁与的高铁重叠式盾构隧道具有降低投资、缩短工期、提高地下空间利用率、避免了对地层的多次扰动等等优点。
盾构法具有安全可靠、施工时速度快、技术成熟、对周围环境影响小等优点，已经是城市轨道交通的建设中的首选施工方法。自盾构机掘进技术被引入国内后，通过十几年的消化吸收，中国已经成为盾构相关设备的制造与技术强国，根据实际需求，已经先后出现了椭圆形盾构、马蹄形盾构、矩形盾构等异性盾构机。由此可见，在可预见的未来，高铁与地铁重叠式盾构隧道在城市轨道交通建设中，将会广阔的应用市场，针对这一需求，本申请设计出一种适用于公路与铁路共用的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地铁高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高铁双线合一，以解决现有的如何让一个盾构隧道分别通行地铁车辆和高铁车辆的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，包括地铁衬砌环、高铁衬砌环和钢混组合承载梁，所述钢混组合承载梁包括两排自上而下设置的混凝土垫层和工型钢支承梁，所述工型钢支承梁的左右两端均设有上下两个嵌合部，各个所述嵌合部、地铁衬砌环与嵌合部的连接部及高铁衬砌环与嵌合部的连接部上均设有弯螺栓孔，环向弯螺栓穿设于所述弯螺栓孔将地铁衬砌环和高铁衬砌环分别错缝拼装在所述钢混组合承载梁的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
地铁衬砌环和高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地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构。
进一步地，所述地铁衬砌环由4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4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上层左侧嵌合部，其中一个所述第一地铁环管片安装在上层右侧嵌合部。
进一步地，所述高铁衬砌环由8个第一高铁环管片和1个第二高铁环管片组成，1个所述第二高铁环管片和8个所述第一地高铁环管片依次连接，所述第二高铁环管片安装在下层右侧嵌合部，其中一个所述第一地铁环管片安装在下层左侧嵌合部。
进一步地，所述第一地铁环管片、第二地铁环管片、第一高铁环管片及第二高铁环管片的纵向方向上均设置为2排环向螺栓孔，每排2个环向螺栓孔，环向螺栓穿过所述环向螺栓孔将第一地铁环管片及第二地铁环管片连接成地铁衬砌环、将第一高铁环管片及第二高铁环管片连接成高铁衬砌环。
进一步地，所述地铁衬砌环的外半径r1为3m，厚度为0.3m，幅宽1.5m，所述第一地铁环管片的圆心角α2＝60°5′0″，所述第二地铁环管片的圆心角α1＝40°3′20″。
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，地铁衬砌环上相邻的纵向螺栓孔对应的圆心角θ1＝20°1'40”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为θ1的一半。
进一步地，所述高铁衬砌环的外半径r2为5m，厚度为0.5m，幅宽1.5m，所述第一高铁环管片的圆心角β2＝36°49'28”，所述第二高铁环管片的圆心角β1＝12°16'29”。
进一步地，所述第一地高环管片上开设有三个纵向螺栓孔，所述第二高铁环管片开设一个纵向螺栓孔，高铁衬砌环上相邻纵向螺栓对应的圆心角θ2＝12°16'29.3”，螺栓距衬砌边缘的角度均为θ2的一半。
进一步地，所述工型钢支承梁的幅宽0.75m。
进一步地，所述混凝土垫层和工型钢支承梁之间浇筑连接成钢混组合承载梁。
本实用新型的有益效果是：
1)现有的单个圆型的大断面盾构隧道如果要实现地铁与高铁两用，盾构机直径须达到14m，过大不仅导致盾构机刀盘扭矩急剧增加，而且隧道管片的厚度也会明显增加，这将会大大增加开挖量，工程造价将成倍增加；本实用新型的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构采用半径为5m和3m的隧道相重叠，减小了大直径隧道断面的情况下将地铁与高铁双线合一，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。
2)本实用新型的地铁环和高铁环的环管片虽然均只有2种，但通过2种环管片就可实现管片环的错缝拼装，提高了衬砌结构的纵向刚度，接缝处都是紧密结合的，还具有较好的防水效果；钢混组合承载梁通过其与地铁衬砌环或高铁衬砌环的嵌合及垫层混凝土使共用盾构隧道结构环成为一个整体，在环向上工型钢支撑梁与环管片的接触面都设置了环向弯螺栓，使共用盾构隧道结构环具有高强、轻质等优点。
3)本实用新型只需经过一次性开挖，结构就能一次性拼装成形，即可得到本实用新型的地铁高铁两用重叠式盾构隧道砌结构，与分离式小断面盾构隧道相比，没有分离式盾构隧道之间的夹层土，本实用新型的结构整体性更强、对周围土层扰动更小、施工风险更小，有助于更好地控制地面沉降，保证周边建构筑物的安全。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为图1中1-1向的剖视图；
图3为本实用新型的工型钢支承梁的结构示意图；
图中，1-地铁衬砌环，101-第一地铁环管片，102-第二地铁环管片，2-高铁衬砌环，201-第一高铁环管片，202-第二高铁环管片，3-钢混组合承载梁，301-混凝土垫层，302-工型钢支承梁，303-嵌合部，4-弯螺栓孔，5-纵向螺栓孔，6-环向螺栓孔。
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。
参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：
实施例1
请参照图1，一种地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，包括地铁衬砌环1、高铁衬砌环2和钢混组合承载梁3，所述钢混组合承载梁3包括两排自上而下设置的混凝土垫层301和工型钢支承梁302，所述工型钢支承梁302的左右两端均设有上下两个嵌合部303，各个所述嵌合部303、地铁衬砌环1与嵌合部303的连接部及高铁衬砌环2与嵌合部303的连接部上均设有弯螺栓孔4，环向弯螺栓穿设于所述弯螺栓孔4将地铁衬砌环1和高铁衬砌环2分别错缝拼装在所述钢混组合承载梁3的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
地铁衬砌环1和高铁衬砌环2上均设有多个纵向螺栓孔5，纵向螺栓穿设于所述纵向螺栓孔5将多个所述共用盾构隧道结构环纵向拼装形成地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构。
本实用新型的钢混组合承载梁3既起到了连接地铁环和高铁环的作用，也起到了作为地铁基础的作用，本实用新型的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构采用地铁衬砌环1和高铁衬砌环2相重叠，减小了大直径隧道断面的情况下将地铁与高铁双线合一，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。
请参照图1-3，所述地铁衬砌环1由4个第一地铁环管片101和1个第二地铁环管片102组成，1个所述第二地铁环管片102和4个所述第一地铁环管片101依次连接，所述第二地铁环管片102安装在上层左侧嵌合部303，其中一个所述第一地铁环管片101安装在上层右侧嵌合部303。
所述高铁衬砌环2由8个第一高铁环管片201和1个第二高铁环管片202组成，1个所述第二高铁环管片202和8个所述第一地高铁环管片依次连接，所述第二高铁环管片202安装在下层右侧嵌合部303，其中一个所述第一地铁环管片101安装在下层左侧嵌合部303。
优选地，所述混凝土垫层301和工型钢支承梁302之间浇筑连接成钢混组合承载梁3。
本实用新型的地铁衬砌环1和高铁衬砌环2的环管片类型虽然都只有2种，但通过其各自的2种环管片就可实现管片环与钢混组合承载梁3的错缝拼装，提高了衬砌结构的纵向刚度，接缝处都是紧密结合的，还具有较好的防水效果；钢混组合承载梁3通过其与地铁衬砌环1或高铁衬砌环2的嵌合及垫层混凝土使共用盾构隧道结构环成为一个整体，在环向上工型钢支撑梁与环管片的接触面都设置了环向弯螺栓，使共用盾构隧道结构环具有高强轻质等优点。
所述第一地铁环管片101、第二地铁环管片102、第一高铁环管片201及第二高铁环管片202的纵向方向上均设置为2排环向螺栓孔6，每排2个环向螺栓孔6，环向螺栓穿过所述环向螺栓孔6将第一地铁环管片101及第二地铁环管片102连接成地铁衬砌环1、将第一高铁环管片及第二高铁环管片202连接成高铁衬砌环2。
本实用新型的环向螺栓孔6共有32颗，通过环向螺栓与环向螺栓的配合将地铁衬砌环1和高铁衬砌环2错缝拼装在钢混组合承载梁3的上下两侧。
请参照图1，所述地铁衬砌环1的外半径r1为3m，厚度为0.3m，幅宽1.5m，所述第一地铁环管片101的圆心角α2＝60°5′0″，所述第二地铁环管片102的圆心角α1＝40°3′20″。
请参照图1，所述第一地铁环管片101上开设有三个纵向螺栓孔5，所述第二地铁环管片102开设一个纵向螺栓孔5，地铁衬砌环1上相邻的纵向螺栓孔5对应的圆心角θ1＝20°1'40”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为θ1的一半。
纵向螺栓穿过所述纵向螺栓孔5将纵向的各个地铁衬砌环1连接起来。
请参照图1，所述高铁衬砌环2的外半径r2为5m，厚度为0.5m，幅宽1.5m，所述第一高铁环管片201的圆心角β2＝36°49'28”，所述第二高铁环管片202的圆心角β1＝12°16'29”。
请参照图1，所述第一地高环管片上开设有三个纵向螺栓孔5，所述第二高铁环管片202开设一个纵向螺栓孔5，高铁衬砌环2上相邻纵向螺栓对应的圆心角θ2＝12°16'29.3”，螺栓距衬砌边缘的角度均为θ2的一半。
纵向螺栓穿过所述纵向螺栓孔5将纵向的各个高铁衬砌环2连接起来。
所述的纵向螺栓共有39颗。
所述工型钢支承梁302的幅宽0.75m，组成钢混组合承载梁3通过下部的工型钢支承梁302两侧与衬砌环的嵌合及垫层混凝土使其成为一个整体。
本实用新型的第二地铁环管片102的一端与其中一个第一地铁环管片101相连，另一端与钢混组合承载梁3相连，第二高铁环管片202的一端与其中一个第一高铁环管片201块相连，另一端也与钢混组合承载梁3相连。如图1所示，在下一共用盾构隧道结构环拼装时，将第二地铁环管片102放置在衬砌环的右下方，同时将第二高铁环管片202放置在高铁衬砌环2的左上方，即可实现管片环与管片环之间的错缝拼装。
现有的单个圆型的大断面盾构隧道如果要实现地铁与高铁两用，盾构机直径须达到14m，过大不仅导致盾构机刀盘扭矩急剧增加，而且隧道管片的厚度也会明显增加，这将会大大增加开挖量，工程造价将成倍增加；本实用新型的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构采用半径为5m和3m的隧道相重叠，减小了大直径隧道断面的情况下将地铁与高铁双线合一，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。
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。
1.一种地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：包括地铁衬砌环(1)、高铁衬砌环(2)和钢混组合承载梁(3)，所述钢混组合承载梁(3)包括两排自上而下设置的混凝土垫层(301)和工型钢支承梁(302)，所述工型钢支承梁(302)的左右两端均设有上下两个嵌合部(303)，各个所述嵌合部(303)、地铁衬砌环(1)与嵌合部(303)的连接部及高铁衬砌环(2)与嵌合部(303)的连接部上均设有弯螺栓孔(4)，环向弯螺栓穿设于所述弯螺栓孔(4)将地铁衬砌环(1)和高铁衬砌环(2)分别错缝拼装在所述钢混组合承载梁(3)的上下两端形成共用盾构隧道结构环；
地铁衬砌环(1)和高铁衬砌环(2)上均设有多个纵向螺栓孔(5)，纵向螺栓穿设于所述纵向螺栓孔(5)将多个所述共用盾构隧道结构环纵向拼装形成地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构。
2.根据权利要求1所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述地铁衬砌环(1)由4个第一地铁环管片(101)和1个第二地铁环管片(102)组成，1个所述第二地铁环管片(102)和4个所述第一地铁环管片(101)依次连接，所述第二地铁环管片(102)安装在上层左侧嵌合部(303)，其中一个所述第一地铁环管片(101)安装在上层右侧嵌合部(303)。
3.根据权利要求2所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述高铁衬砌环(2)由8个第一高铁环管片(201)和1个第二高铁环管片(202)组成，1个所述第二高铁环管片(202)和8个所述第一高铁环管片(201)依次连接，所述第二高铁环管片(202)安装在下层右侧嵌合部(303)，其中一个所述第一地铁环管片(101)安装在下层左侧嵌合部(303)。
4.根据权利要求2或3所述的地铁高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(101)、第二地铁环管片(102)、第一高铁环管片(201)及第二高铁环管片(202)的纵向方向上均设置为2排环向螺栓孔(6)，每排2个环向螺栓孔(6)，环向螺栓穿过所述环向螺栓孔(6)将第一地铁环管片(101)及第二地铁环管片(102)连接成地铁衬砌环(1)、将第一高铁环管片及第二高铁环管片(202)连接成高铁衬砌环(2)。
5.根据权利要求2所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述地铁衬砌环(1)的外半径r1为3m，厚度为0.3m，幅宽1.5m，所述第一地铁环管片(101)的圆心角α2＝60°5′0″，所述第二地铁环管片(102)的圆心角α1＝40°3′20″。
6.根据权利要求2所述的地铁高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(101)上开设有三个纵向螺栓孔(5)，所述第二地铁环管片(102)开设一个纵向螺栓孔(5)，地铁衬砌环(1)上相邻的纵向螺栓孔(5)对应的圆心角θ1＝20°1'40”，螺栓孔距衬砌边缘的角度均为θ1的一半。
7.根据权利要求3所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述高铁衬砌环(2)的外半径r2为5m，厚度为0.5m，幅宽1.5m，所述第一高铁环管片(201)的圆心角β2＝36°49'28”，所述第二高铁环管片(202)的圆心角β1＝12°16'29”。
8.根据权利要求3所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述第一地高环管片上开设有三个纵向螺栓孔(5)，所述第二高铁环管片(202)开设一个纵向螺栓孔(5)，高铁衬砌环(2)上相邻纵向螺栓对应的圆心角θ2＝12°16'29.3”，螺栓距衬砌边缘的角度均为θ2的一半。
9.根据权利要求1所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述工型钢支承梁(302)的幅宽0.75m。
10.根据权利要求1所述的地铁高铁共用的盾构隧道衬砌结构，其特征在于：所述混凝土垫层(301)和工型钢支承梁(302)之间浇筑连接成钢混组合承载梁(3)。
技术总结