CN104061004A - 隧道二次衬砌钢筋结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道二次衬砌钢筋结构，包括外层钢筋网和内层钢筋网，外层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的外层环向主筋及绑扎于外层环向主筋上的外层纵向连接筋，内层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的内层环向主筋及绑扎于内层环向主筋上的内层纵向连接筋，还包括连接外层钢筋网与内层钢筋网的层间连接筋，每一层间连接筋均焊接固定在同层的外层环向主筋与内层环向主筋之间；通过增设以焊接方式固定在外层环向主筋与内层环向主筋之间的层间连接筋，能够有效控制外层钢筋网与内层钢筋网的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度，保证隧道结构的安全和美观，同时提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢筋骨架结构，特别涉及一种隧道二次衬砌钢筋结构。
背景技术
隧道工程应用至今，主要用于铁路、公路、矿井、水利、市政工程等，大部分隧道均由初期支护与二次衬砌构成。二次衬砌钢筋结构基本上大都按照双层钢筋布设。钢筋骨架结构主要由外层钢筋网(靠围岩侧)和内层钢筋网(靠隧道内侧)组成，外层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的外层环向主筋及绑扎于外层环向主筋上的外层纵向连接筋，内层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的内层环向主筋及绑扎于内层环向主筋上的内层纵向连接筋；二衬钢筋的安装，主要有内外层钢筋的层间距、主筋保护层厚度以及设计轮廓线三大控制指标，由于不便于穿透防水层给钢筋骨架增设支撑点，为了保持钢筋骨架的稳定，通常在外层钢筋网和内层钢筋网之间还会通过绑扎“S”形勾筋进行连接；但是，由于勾筋的绑扎不牢且自身容易变形，其提供的支撑力不足，而钢筋又存在一定的刚度和重量，经过微调后虽然环向主筋间的间距可能满足设计要求，但在同一横断面上由于人工弯成的环向主筋无法精确定位，外层环向主筋常常因变形压在防水层上，使其在浇筑混凝土时保护层厚度不足；而内层环向主筋在拱肩、拱腰等处常常向围岩侧严重变形(隧道跨度越大变形越明显)，影响该处截面承载力能力，极易导致浇筑混凝土时钢筋变形移位，保护层厚度不足，更有甚者在拆模后混凝土表面显现钢筋网格状痕迹，影响隧道结构的安全和美观；此外，勾筋的绑扎操作需要耗费大量的时间，提高了工人在隧道内恶劣环境中的劳动强度，延长工期，不利于工作效率的提高。
因此，就需要对现有的隧道二次衬砌钢筋结构进行改进，使其能够控制内外层钢筋的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度，保证隧道结构的安全和美观，同时有利于降低工人在隧道内恶劣环境中的劳动强度，提高工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隧道二次衬砌钢筋结构，其能够控制内外层钢筋的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度，保证隧道结构的安全和美观，同时有利于降低工人在隧道内恶劣环境中的劳动强度，提高工作效率。
本发明的隧道二次衬砌钢筋结构，包括外层钢筋网和内层钢筋网，所述外层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的外层环向主筋及绑扎于所述外层环向主筋上的外层纵向连接筋，所述内层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的内层环向主筋及绑扎于所述内层环向主筋上的内层纵向连接筋，还包括连接所述外层钢筋网与内层钢筋网的层间连接筋，每一所述层间连接筋均焊接固定在同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋之间。
进一步，所述层间连接筋为直条钢筋。
进一步，同层相邻的所述层间连接筋一端焊接点紧靠并与所述外层环向主筋、内层环向主筋相继形成三角形连接结构。
进一步，同层相邻的所述层间连接筋之间的夹角为36°-66°。
进一步，所述钢筋结构包括拱墙段，所述拱墙段至少包括沿隧道中线对称设置的左幅节段Ⅰ和右幅节段Ⅰ，所述左幅节段Ⅰ和右幅节段Ⅰ以可拆卸方式进行连接。
进一步，所述左幅节段Ⅰ在靠近拱顶的一端设有左幅连接板，所述左幅节段Ⅰ上同层的外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部均固定连接在同一左幅连接板上；所述右幅节段Ⅰ在靠近拱顶的一端设有右幅连接板，所述右幅节段Ⅰ上同层的外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部均固定连接在同一右幅连接板上；所述左幅连接板和右幅连接板上开设有相配合的连接孔，紧固件通过所述连接孔将同层的左幅连接板和右幅连接板固定连接在一起，并且同时将同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部夹持在左幅连接板和右幅连接板之间。
进一步，夹持在所述左幅连接板和右幅连接板之间的外层环向主筋的尾部之间和内层环向主筋的尾部之间均具有间隙。
进一步，所述左幅连接板和右幅连接板均为钢板，并且该钢板的上边缘与外层环向主筋的上边缘、该钢板的下边缘与内层环向主筋的下边缘之间的距离为10-20mm。
进一步，所述紧固件为螺栓；所述连接孔设在同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋之间且包括上连接孔和下连接孔，所述上连接孔中心与外层环向主筋的下边缘、下连接孔中心与内层环向主筋的上边缘之间的距离为20-30mm。
进一步，所述钢筋结构还包括与所述拱墙段焊接相连的仰拱段，所述仰拱段至少包括沿隧道中线对称设置的左幅节段Ⅱ和右幅节段Ⅱ，所述左幅节段Ⅱ与右幅节段Ⅱ以焊接方式相连接。
本发明的有益效果：本发明的隧道二次衬砌钢筋结构，通过增设以焊接方式固定在外层环向主筋与内层环向主筋之间的层间连接筋，主筋得到连接筋的多点焊接定型，能够有效控制外层钢筋网与内层钢筋网的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度，保证隧道结构的安全和美观；同时层间连接筋的焊接操作可在地面胎膜上进行，预制好钢筋骨架结构后到现场只需少数工人即可迅速完成连接、安装，最大限度地减少现场工人数量、作业工序及作业时间，有利于降低工人在隧道内恶劣环境中的劳动强度，提高工作效率；本发明不仅适用于公路隧道衬砌，对于铁路隧道、水下隧道、地铁区间等类似结构物也适宜，尤为适用于工期紧张、应急救援等特殊情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为本发明的左幅节段Ⅰ及右幅节段Ⅰ的连接结构示意图；
图4为图3中B-B剖视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1中A-A剖视图，图3为本发明的左幅节段Ⅰ及右幅节段Ⅰ的连接结构示意图，图4为图3中B-B剖视图，如图所示：本实施例的隧道二次衬砌钢筋结构，包括外层钢筋网和内层钢筋网，所述外层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的外层环向主筋11及绑扎于所述外层环向主筋11上的外层纵向连接筋12，所述内层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的内层环向主筋21及绑扎于所述内层环向主筋21上的内层纵向连接筋22，还包括连接所述外层钢筋网与内层钢筋网的层间连接筋3，每一所述层间连接筋3均焊接固定在同层的所述外层环向主筋11与内层环向主筋21之间；多根是指三根以上，至于具体数目，则需根据所施工隧道的具体情况而定；同层是指处于同一隧道横断面；通过增设以焊接方式固定在外层环向主筋11与内层环向主筋21之间的层间连接筋3，主筋得到连接筋的多点焊接定型，能够有效控制外层钢筋网与内层钢筋网的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度，保证隧道结构的安全和美观；同时层间连接筋3的焊接操作可在地面胎膜上进行，脱离胎膜后每榀钢筋骨架也能精确达到层间距和设计轮廓要求，预制好钢筋骨架结构后到现场只需少数工人即可迅速完成连接、安装，最大限度地减少现场工人数量、作业工序及作业时间，有利于降低工人在隧道内恶劣环境中的劳动强度，提高工作效率。
本实施例中，所述层间连接筋3为直条钢筋，便于标准化生产和焊接安装，且支撑性能良好，保证钢筋结构的承载能力。
本实施例中，同层相邻的所述层间连接筋3一端焊接点紧靠并与所述外层环向主筋11、内层环向主筋21相继形成三角形连接结构；所有层间连接筋3长度均一致，如图所示，当两根相邻的层间连接筋3交点于外层环向主筋11(或者内层环向主筋21)时，其另一端则与连接在内层环向主筋21(或者内外层环向主筋11)，从而使得这两根层间连接筋3与内层环向主筋21(或者内外层环向主筋11)共同构成三角形连接结构(当然，由于主筋具有弧度，这一结构并非完全的三角形)，如此在外层环向主筋11与内层环向主筋21之间就形成了多个连续的三角形支撑结构，其支撑稳定，有效防止外层钢筋网与内层钢筋网的下沉，保持钢筋骨架内外层钢筋层间距的稳定，保证保护层的厚度；本实施例中，同层相邻的所述层间连接筋3之间的夹角α为60°，支撑最为稳定。
本实施例中，所述钢筋结构包括拱墙段，所述拱墙段至少包括沿隧道中线L对称设置的左幅节段Ⅰ81和右幅节段Ⅰ82，所述左幅节段Ⅰ81和右幅节段Ⅰ82以可拆卸方式进行连接；拱墙段与隧道拱墙(即隧道两边侧墙和顶部的拱部)相适配；拱墙段是从位置角度对本钢筋结构的分类，其也是由外层钢筋网和内层钢筋网组成；左幅节段Ⅰ81和右幅节段Ⅰ82的长度应结合隧道的跨度、形状、断面以及施工场地、设备、人员等因素综合考虑选取，必要时可进一步细分；拱墙段设置成左幅节段Ⅰ81和右幅节段Ⅰ82，便于制作、运输和安装；在安装时，可将拱墙段的各节段预制钢筋骨架运至现场拼装成左右两幅拱架，首先现场放线定位各关键部位，当两幅拱架在拱顶对接合拢后迅速完成连接，并用纵向连接筋连接榀与榀之间的钢筋骨架即可。
本实施例中，所述左幅节段Ⅰ81在靠近拱顶的一端设有左幅连接板41，所述左幅节段Ⅰ81上同层的外层环向主筋11与内层环向主筋21靠近拱顶的尾部均固定连接在同一左幅连接板41上；所述右幅节段Ⅰ82在靠近拱顶的一端设有右幅连接板42，所述右幅节段Ⅰ82上同层的外层环向主筋11与内层环向主筋21靠近拱顶的尾部均固定连接在同一右幅连接板42上；所述左幅连接板41和右幅连接板42上开设有相配合的连接孔，紧固件6通过所述连接孔将同层的左幅连接板41和右幅连接板42固定连接在一起，并且同时将同层的所述外层环向主筋11与内层环向主筋21靠近拱顶的尾部夹持在左幅连接板41和右幅连接板42之间；左幅连接板41与左幅节段Ⅰ81部分的主筋焊接固定同时保证层间距，右幅连接板42与右幅节段Ⅰ82部分的主筋焊接固定同时保证层间距，拼接时只需使左幅连接板41与右幅连接板42准确连接即可完成，连接方便、快捷；相邻主筋的接头不必错开，有利于保证钢筋结构的稳定；并且，很重要的一点是，避免了在拱顶部位进行主筋的焊接操作，因为隧道拱顶部位的空气污浊、空间狭小，焊接时工人必须从地面拉管线上台架并在钢架下焊接头顶的钢筋接头，且紧挨防水层，操作危险、困难，焊接质量难以得到保证。
本实施例中，夹持在所述左幅连接板41和右幅连接板42之间的外层环向主筋11的尾部之间和内层环向主筋21的尾部之间均具有间隙；如图所示，外层环向主筋11的两接头和内层环向主筋21的两接头之间并不接触，而是间隙相对，该间隙形成了浇筑时水泥砂浆进入两连接板之间的通道，防止遗漏浇筑点。
本实施例中，所述左幅连接板41和右幅连接板42均为钢板，并且该钢板的上边缘与外层环向主筋11的上边缘、该钢板的下边缘与内层环向主筋21的下边缘之间的距离为15mm；左幅连接板41和右幅连接板42均可使用厚度为6mm、宽度为210mm宽、长度为D’mm的A3钢板上；钢板的长度D’以大于层间距、小于二衬厚度尺寸为准，能布设下内外层主筋即可；钢板的厚度设计为6mm，太厚了会增加钢筋骨架的重量，太薄了刚度和强度不够；钢板的宽度设计为210mm，既能保证主筋与钢板焊接长度为100mm，也能保证在左右幅钢筋骨架对接后为两钢筋端头预留10mm的对接空间；钢板上、下边缘到主筋的边缘控制在1cm～2cm为宜，主要是保证主筋与钢板有足够的焊接宽度，同时也限制钢板两端露头过多，为钢板预留一定的保护层厚度。
本实施例中，所述紧固件6为螺栓；所述连接孔设在同层的所述外层环向主筋11与内层环向主筋21之间且包括上连接孔51和下连接孔52，所述上连接孔51中心与外层环向主筋11的下边缘、下连接孔52中心与内层环向主筋21的上边缘之间的距离为25mm；螺栓连接方便、可靠；当左右幅钢筋骨架对接合拢时，用M12*60螺栓连接锚固即可。
本实施例中，所述钢筋结构还包括与所述拱墙段焊接相连的仰拱段，所述仰拱段至少包括沿隧道中线L对称设置的左幅节段Ⅱ91和右幅节段Ⅱ92，所述左幅节段Ⅱ91与右幅节段Ⅱ92以焊接方式相连接；仰拱段与隧道仰拱(即隧道隧道的反拱形底部)相适配；仰拱段是从位置角度对本钢筋结构的分类，其也是由外层钢筋网和内层钢筋网组成；左幅节段Ⅱ91和右幅节段Ⅱ92的长度应结合隧道的跨度、形状、断面以及施工场地、设备、人员等因素综合考虑选取，必要时可进一步细分；仰拱段设置成左幅节段Ⅱ91和右幅节段Ⅱ92，便于制作、运输和安装；在安装时，可将仰拱段的各节段预制钢筋骨架运至现场拼装成左右两幅拱架，首先现场放线定位各关键部位，当两幅拱架对接合拢后迅速完成连接，并用纵向连接筋连接榀与榀之间的钢筋骨架即可；仰拱段与拱墙段之间、仰拱段各节段之间采用焊接方式连接，其连接稳定，便于操作。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种隧道二次衬砌钢筋结构，包括外层钢筋网和内层钢筋网，所述外层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的外层环向主筋及绑扎于所述外层环向主筋上的外层纵向连接筋，所述内层钢筋网包括多根沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设的内层环向主筋及绑扎于所述内层环向主筋上的内层纵向连接筋，其特征在于：还包括连接所述外层钢筋网与内层钢筋网的层间连接筋，每一所述层间连接筋均焊接固定在同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋之间。
2.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述层间连接筋为直条钢筋。
3.根据权利要求2所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：同层相邻的所述层间连接筋一端焊接点紧靠并与所述外层环向主筋、内层环向主筋相继形成三角形连接结构。
4.根据权利要求3所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：同层相邻的所述层间连接筋之间的夹角为36°-66°。
5.根据权利要求1至5中任一项所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述钢筋结构包括拱墙段，所述拱墙段至少包括沿隧道中线对称设置的左幅节段Ⅰ和右幅节段Ⅰ，所述左幅节段Ⅰ和右幅节段Ⅰ以可拆卸方式进行连接。
6.根据权利要求5所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述左幅节段Ⅰ在靠近拱顶的一端设有左幅连接板，所述左幅节段Ⅰ上同层的外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部均固定连接在同一左幅连接板上；所述右幅节段Ⅰ在靠近拱顶的一端设有右幅连接板，所述右幅节段Ⅰ上同层的外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部均固定连接在同一右幅连接板上；所述左幅连接板和右幅连接板上开设有相配合的连接孔，紧固件通过所述连接孔将同层的左幅连接板和右幅连接板固定连接在一起，并且同时将同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋靠近拱顶的尾部夹持在左幅连接板和右幅连接板之间。
7.根据权利要求6所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：夹持在所述左幅连接板和右幅连接板之间的外层环向主筋的尾部之间和内层环向主筋的尾部之间均具有间隙。
8.根据权利要求7所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述左幅连接板和右幅连接板均为钢板，并且该钢板的上边缘与外层环向主筋的上边缘、该钢板的下边缘与内层环向主筋的下边缘之间的距离为10-20mm。
9.根据权利要求8所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述紧固件为螺栓；所述连接孔设在同层的所述外层环向主筋与内层环向主筋之间且包括上连接孔和下连接孔，所述上连接孔中心与外层环向主筋的下边缘、下连接孔中心与内层环向主筋的上边缘之间的距离为20-30mm。
10.根据权利要求5所述的隧道二次衬砌钢筋结构，其特征在于：所述钢筋结构还包括与所述拱墙段焊接相连的仰拱段，所述仰拱段至少包括沿隧道中线对称设置的左幅节段Ⅱ和右幅节段Ⅱ，所述左幅节段Ⅱ与右幅节段Ⅱ以焊接方式相连接。
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