CN102758637B - 由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构 - Google Patents

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Abstract

一种由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构。其包括防水层、混凝土层、多根环向钢筋、多根拉筋和多根分布钢筋；防水层由压型钢板构成，设置在初始支护外圆周面上；混凝土层设置在防水层的外侧；环向钢筋、拉筋和分布钢筋设置在内部。本发明提供的隧道二次衬砌结构是将压型钢板作为隧道二次衬砌结构的连续防水隔离层和受力单元，从而能够将地下水阻挡在隔离层外面，因此显著地提高了隧道二次衬砌结构的耐久性和防水性能；能省掉防水层铺设工序，提高了施工进度；能防止漏水结冰，可减少隧道维护费用；可防止隧道拱顶产生冰柱和两旁形成侧冰，从而提高了隧道内行车和人员安全。

Description

由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构
技术领域
本发明属于铁路、公路、地铁等隧道工程技术领域，特别是涉及一种由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构。
背景技术
在寒冷的冬季，隧道漏水会在顶冰形成拱柱和在铁路两旁形成侧冰，当隧道内的冰柱侵入隧道建筑限界时，就会严重地影响列车的运行，而侧冰则会给巡道工作及维修人员的安全带来隐患。因此，为了确保列车的运行及人员的安全，目前需要人工进行冰柱捶落作业及削冰作业。另外，衬砌背后的冻融交替作用会使隧道产生变形和强度降低，进而逐渐受到破坏，这时就需要改建加固。
目前矿山法隧道结构通常采用复合式衬砌，即采用初期支护+二次衬砌结构，其中初期支护采用喷射混凝土或锚杆+喷射混凝土结构，二次衬砌采用混凝土或钢筋混凝土结构。为了防止隧道漏水，在初始支护与二次衬砌之间还设置了防水板防水层。但当混凝土硬化时，其会产生收缩，因此混凝土结构内部就会出现硬化裂缝，由混凝土构成的二次衬砌内部存在大量的裂缝就成为引起结构渗水漏水的重要原因。另外，由于混凝土的抗拉强度较低，因此二次衬砌结构受拉时必然会产生大量的受拉裂缝，这些受拉裂缝的存在也是造成结构渗水漏水的重要原因。
从理论上说，由高密度聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-沥青共混聚合物等防水板构成的防水层可以有效地将岩土中的地下水阻止在二次衬砌结构外，从而保证二次衬砌不渗水、不漏水。然而，在隧道现场施工过程中，很难保证防水层不破损和二次衬砌结构不出现裂缝。由于由高密度聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-沥青共混聚合物等防水板构成的防水层与二次衬砌结构之间几乎没有任何粘结作用，所以防水层一旦出现破损，破损处周围较大范围的结构就会出现渗水漏水，从而严重地影响了二次衬砌结构的质量，并且给隧道和地铁列车的运行带来安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够有效防止隧道出现渗水漏水的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构。
为了达到上述目的，本发明提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构包括防水层、混凝土层、多根环向钢筋、多根拉筋和多根分布钢筋；其中防水层由压型钢板构成，设置在初始支护的外圆周面上；混凝土层设置在防水层的外侧；多根环向钢筋沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋内侧；多根拉筋呈网格状设置在混凝土层中，每根拉筋的上端连接在压型钢板的外表面上，下端钩部钩在一根环向钢筋和一根分布钢筋上。
所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
所述的混凝土层的厚度大于等于50mm。
所述的拉筋采用A3钢筋，直径小于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋的直径大于等于10mm，间距小于等于300mm；环向钢筋的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
本发明提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构包括防水层、混凝土层、多根环向钢筋、多根拉筋、多根分布钢筋和多根附加环向钢筋；其中防水层由压型钢板构成，设置在初始支护的外圆周面上；混凝土层设置在防水层的外侧；多根附加环向钢筋沿隧道的环向相隔距离并排设置在压型钢板外侧的凹槽内；多根环向钢筋沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋内侧；多根拉筋呈网格状设置在混凝土层中，每根拉筋的上端钩部钩在一根附加环向钢筋上，下端钩部钩在一根环向钢筋和一根分布钢筋上。
所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
所述的混凝土层的厚度大于等于50mm。
所述的拉筋采用A3钢筋，直径小于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋的直径大于等于10mm，间距小于等于300mm；环向钢筋的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm；附加环向钢筋的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
本发明提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构适用于隧道拱顶和侧墙，具有如下有益效果：
1)其是将压型钢板作为隧道二次衬砌结构的连续防水隔离层和受力单元，从而能够将地下水阻挡在隔离层外面，因此显著地提高了隧道二次衬砌结构的耐久性和防水性能；
2)与目前隧道采用的二次衬砌结构和防水结构比较，能够省掉防水层铺设工序，因此提高了施工进度；
3)本隧道二次衬砌结构能防止漏水结冰，可减少隧道维护费用；
4)由于显著地减少了隧道二次衬砌结构的渗水漏水，因此可以防止隧道拱顶产生冰柱和铁路两旁形成侧冰，从而提高了隧道内行车和人员安全。
附图说明
图1为本发明提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构横向截面示意图。
图2为本发明实施例1提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构纵向截面剖视图。
图3为本发明实施例2提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构纵向截面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构进行详细说明。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构包括防水层1、混凝土层2、多根环向钢筋3、多根拉筋4和多根分布钢筋5；其中防水层1由压型钢板构成，设置在初始支护7的外圆周面上；混凝土层2设置在防水层1的外侧；多根环向钢筋3沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层2中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋5沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层2中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋3内侧；多根拉筋4呈网格状设置在混凝土层2中，每根拉筋4的上端连接在压型钢板的外表面上，下端钩部钩在一根环向钢筋3和一根分布钢筋5上。
所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
所述的混凝土层2的厚度大于等于50mm。
所述的拉筋4采用A3钢筋，直径小于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋5的直径大于等于10mm，间距小于等于300mm；环向钢筋3的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
现将本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构施工方法阐述如下：首先在初始支护7的外圆周面上铺设一层由压型钢板构成的防水层1，应使压型钢板上的凹槽形成方向与隧道环向一致，然后将多根拉筋4的上端呈网格状连接在压型钢板的外表面上，拉筋4之间的间距为300mm-400mm，之后在防水层1的外侧沿隧道的长度方向并列设置多根间距小于等于300mm的分布钢筋5，然后在多根分布钢筋5的外侧沿隧道的环向并排设置多根间距为120mm-300mm的环向钢筋3，之后将所有拉筋4下端的钩部钩在一根环向钢筋3和一根分布钢筋5上，最后在防水层1的外侧喷射一层厚度大于等于50mm的混凝土层2，由此将所有的拉筋4、分布钢筋5和环向钢筋3全部覆盖住，即可完成所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构施工过程。
本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构适用于防水层1为二次衬砌结构的非受力单元，其仅作为连续的防水隔离层的情况。
实施例2：
如图1、图3所示，本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构包括防水层1、混凝土层2、多根环向钢筋3、多根拉筋8、多根分布钢筋5和多根附加环向钢筋6；其中防水层1由压型钢板构成，设置在初始支护7的外圆周面上；混凝土层2设置在防水层1的外侧；多根附加环向钢筋6沿隧道的环向相隔距离并排设置在压型钢板外侧的凹槽内；多根环向钢筋3沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层2中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋5沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层2中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋3内侧；多根拉筋8呈网格状设置在混凝土层2中，每根拉筋8的上端钩部钩在一根附加环向钢筋6上，下端钩部钩在一根环向钢筋3和一根分布钢筋5上。
所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
所述的混凝土层2的厚度大于等于50mm。
所述的拉筋8采用A3钢筋，直径小于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋5的直径大于等于10mm，间距小于等于300mm；环向钢筋3的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm；附加环向钢筋6的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
现将本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构施工方法阐述如下：首先在初始支护7的外圆周面上铺设一层由压型钢板构成的防水层1，应使压型钢板上的凹槽形成方向与隧道环向一致，然后将多根附加环向钢筋6沿隧道的环向相隔距离并排设置在压型钢板外侧的凹槽内，相邻附加环向钢筋6之间的间距为120mm-300mm，之后将多根拉筋8的上端钩部呈网格状钩在附加环向钢筋6上，拉筋8之间的间距为300mm-400mm，之后在防水层1的外侧沿隧道的长度方向并列设置多根间距小于等于300mm的分布钢筋5，然后在多根分布钢筋5的外侧沿隧道的环向并排设置多根间距为120mm-300mm的环向钢筋3，之后将所有拉筋8的下端钩部钩在一根环向钢筋3和一根分布钢筋5上，最后在防水层1的外侧喷射一层厚度大于等于50mm的混凝土层2，由此将所有的附加环向钢筋6、拉筋8、分布钢筋5和环向钢筋3全部覆盖住，即可完成所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构施工过程。
本实施例提供的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构适用于防水层1位于隧道二次衬砌结构的受位区，同时作为连续的防水隔离层的情况。

Claims (8)

1.一种由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的隧道二次衬砌结构包括防水层(1)、混凝土层(2)、多根环向钢筋(3)、多根拉筋(4)和多根分布钢筋(5)；其中防水层(1)由压型钢板构成，设置在初始支护(7)的外圆周面上；混凝土层(2)设置在防水层(1)的外侧；多根环向钢筋(3)沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层(2)中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋(5)沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层(2)中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋(3)内侧；多根拉筋(4)呈网格状设置在混凝土层(2)中，每根拉筋(4)的上端连接在压型钢板的外表面上，下端钩部钩在一根环向钢筋(3)和一根分布钢筋(5)上。
2.根据权利要求1所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
3.根据权利要求1所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的混凝土层(2)的厚度大于等于50mm。
4.根据权利要求1所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的拉筋(4)采用A3钢筋，直径大于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋(5)的直径大于等于10mm，间距为200mm-400mm；环向钢筋(3)的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
5.一种由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的隧道二次衬砌结构包括防水层(1)、混凝土层(2)、多根环向钢筋(3)、多根拉筋(8)、多根分布钢筋(5)和多根附加环向钢筋(6)；其中防水层(1)由压型钢板构成，设置在初始支护(7)的外圆周面上；混凝土层(2)设置在防水层(1)的外侧；多根附加环向钢筋(6)沿隧道的环向相隔距离并排设置在压型钢板外侧的凹槽内；多根环向钢筋(3)沿隧道的环向相隔距离并排设置在混凝土层(2)中靠近外部圆周边缘部位；多根分布钢筋(5)沿隧道的长度方向相隔距离并列设置在混凝土层(2)中靠近外部圆周边缘部位，并且位于环向钢筋(3)内侧；多根拉筋(8)呈网格状设置在混凝土层(2)中，每根拉筋(8)的上端钩部钩在一根附加环向钢筋(6)上，下端钩部钩在一根环向钢筋(3)和一根分布钢筋(5)上。
6.根据权利要求5所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的压型钢板由结构钢板或镀锌钢板制成，其上的凹槽形成方向与隧道环向一致，厚度为0.8～2.0mm。
7.根据权利要求5所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的混凝土层(2)的厚度大于等于50mm。
8.根据权利要求5所述的由压型钢板和混凝土组合成的隧道二次衬砌结构，其特征在于：所述的拉筋(8)采用A3钢筋，直径小于等于6mm，间距为300mm-400mm；分布钢筋(5)的直径大于等于10mm，间距为200mm-400mm；环向钢筋(3)的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm；附加环向钢筋(6)的直径为16mm-30mm，间距为120mm-300mm。
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