CN106930778A - 一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构及设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，由环缝切口、背隔缝和止水带组成；环缝切口位于隧洞衬砌内表面，为沿隧洞环向分布的楔形切口，由固定在钢模台车上的切缝钢环作为模板直接浇筑而成。背隔缝位于隧洞衬砌外表面，与隧洞洞壁或一次支护表面相邻，为沿隧洞环向分布的半封闭隔缝，采用预设嵌缝材料半隔断隧洞衬砌而形成。止水带位于环缝切口与背隔缝之间，设置于设计衬砌厚度一半的位置，采用橡胶止水带或钢边橡胶止水带。本发明在控制衬砌实质分缝间距取规范下限6m的同时，钢模台车单次浇筑长度可超过规范规定的上限12m，有效实现多段衬砌混凝土同步浇筑，环向自动成缝，在减少裂缝发生概率的同时，显著加快施工进度。

Description

一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构及设置方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的隧洞混凝土衬砌诱导缝结构及设置方法，具体涉及一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构及设置方法。输水隧洞采用钢模台车进行衬砌施工，可多段混凝土衬砌同步浇筑，环向自动设缝，从而减少裂缝发生的概率，并显著加快施工进度。

背景技术

水利水电工程输水隧洞在不同工况下需承受内外水压，混凝土衬砌一旦开裂，不仅会加速混凝土衬砌内的钢筋锈蚀，严重时还会影响到隧洞的稳定与安全，因此，输水隧洞衬砌混凝土裂缝防控是提高隧洞工程结构耐久性的工作重点。

施工期最有效的衬砌混凝土防裂措施是对衬砌混凝土结构进行合理分缝。规范要求浇筑分段长度可采用6～12m，分段长度越短，对裂缝防控越有利；然而，过短的分段长度又会影响施工进度，对于长距离输水隧洞将直接影响整体工期。

常规混凝土施工缝分缝采用切缝方式，然而在输水隧洞中，洞壁大多是圆形或城门洞型，切缝机难以实施环向切缝，且切缝过程会影响到下一段衬砌混凝土的浇筑，影响施工进度，另外，切缝也会大大增加工程造价，因此，切缝方式在输水隧洞中不适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构及设置方法，一方面能减少裂缝的发生概率，表面规则美观，另一方面也能加快施工进度，同时节省投资。

本发明所采用的技术方案是：一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，由环缝切口、背隔缝和止水带组成；环缝切口位于隧洞衬砌内表面，为沿隧洞环向分布的楔形孔口，靠隧洞衬砌内表面一侧的外口大，靠隧洞衬砌内部一侧的内口小；背隔缝位于隧洞衬砌外表面，与隧洞洞壁或一次支护表面相邻，为沿隧洞环向分布的半封闭隔缝，深度约为隧洞衬砌厚度的一半，采用预设嵌缝材料半隔断隧洞衬砌而形成，形成背隔缝的嵌缝材料可采用低发泡塑料板、松木板或浸沥青杉木板，嵌缝材料采用纵向固定钢筋及径向固定钢筋进行固定。止水带位于环缝切口与背隔缝之间，可设置于设计衬砌厚度一半的位置，可以采用橡胶止水带或钢边橡胶止水带；采用橡胶止水带时需布置纵向固定钢筋绑扎对止水带进行定位，固定橡胶止水带的纵向固定钢筋以及固定嵌缝材料的纵向固定钢筋均通过径向嵌岩钢筋与隧洞洞壁固定，径向嵌岩钢筋一端采用锚固剂锚固于隧洞洞壁，另一端与纵向固定钢筋焊接固定；采用钢边橡胶止水带时，钢边橡胶止水带两侧钢边直接与径向嵌岩钢筋焊接固定。

所述环缝切口采用钢模台车衬砌施工，利用固定在钢模台车钢模板上的切缝钢环直接浇筑而成，钢模板为圆筒形结构，连同切缝钢环通过钢模台车内部的台车及驱动结构操作，钢模板上还设有活动窗口用于振捣隧洞衬砌的边顶拱混凝土。

所述诱导缝每次浇筑前均应在切缝钢环上涂刷脱模剂，以保障脱模质量，形成的环缝切口表面平整美观。

所述诱导缝间距可取规范下限6m，可以在一部钢模台车上设置一道，也可以同时设置多道。同时设置多道诱导缝时，钢模台车总长度满足隧洞平面或纵向转弯部位的通行要求即可。

根据施工便利要求，诱导缝可以用于整体封闭的圆形或马蹄形隧洞衬砌结构中，也可以用于底板单独浇筑设缝，仅顶拱和两侧边墙设诱导缝的平底圆形、平底马蹄形或圆拱直墙断面中。

所述纵向固定钢筋、径向固定钢筋和径向嵌岩钢筋统称固定件。

本发明一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构的设置方法如下：

a.平整需要进行衬砌洞段的场地，预先铺设辅助钢模台车推进的导轨；

b.绑扎衬砌段的受力钢筋，在诱导缝结构位置将纵向受力钢筋断开；

c.固定诱导缝结构位置的嵌缝材料及止水带；

d.在钢模台车及切缝钢环表面涂刷脱模剂，将钢模台车推进至浇筑段并定位；

e.浇筑混凝土并振捣；

f.混凝土达到一定强度后进行脱模，脱模后在切缝钢环处形成环缝切口，由于该处缺少纵向受力钢筋保护，裂缝会被诱导在切口内部产生并向深处发展，从而形成完整的诱导缝结构。

本发明的有益效果是：

1)诱导缝中的背隔缝嵌缝材料和止水带均可在浇筑前提前埋设，在控制衬砌实质分缝间距取规范下限6m的同时，钢模台车单次浇筑长度可超过规范规定的上限12m，在减少裂缝发生概率的同时，显著加快施工进度；

2)诱导缝楔形环缝切口脱模便利，由于诱导缝部位衬砌内的纵向受力钢筋是断开的，缺少纵向钢筋的保护，裂缝会被诱导在切口内部产生并向深处发展，裂缝的开展与延伸被诱导在环缝切口内部进行，衬砌表面切缝规则美观；

3)诱导缝结构在隧洞衬砌脱模后即自动形成，无需增加切缝机切缝费用，止水带工程量与设置常规施工缝的工程类似，仅需多一些固定钢筋，相对切缝而言投资省。

附图说明

图1是本发明实施例平底圆形输水隧洞分缝布置图；

图2是本发明实施例平底圆形输水隧洞钢模台车横断面图；

图3是本发明实施例诱导缝部位细节图；

图4是本发明实施例楔形切缝钢环断面图。

图中：1-诱导缝结构；11-环缝切口；12-背隔缝；13-止水带；2-隧洞衬砌；21-底板混凝土衬砌；22-边顶拱混凝土衬砌；23-环向受力钢筋；24-纵向受力钢筋；25-常规施工缝；3-嵌缝材料；4-钢模台车；41-台车及驱动结构；42-钢模板；43-切缝钢环；44-活动窗口；5-固定件；51-纵向固定钢筋；52-径向固定钢筋；53-径向嵌岩钢筋；6-隧洞洞壁。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构1，由环缝切口11、背隔缝12和止水带13组成。环缝切口11位于隧洞衬砌2内表面，为沿隧洞环向分布的楔形孔口，靠隧洞衬砌2内表面一侧的外口大，靠隧洞衬砌2内部一侧的内口小，环缝切口11深度12cm左右，外口最大宽度约2cm。背隔缝12位于隧洞衬砌2外表面，与隧洞洞壁6或一次支护表面相邻，为沿隧洞环向分布的半封闭隔缝，缝宽约2cm，深度约为隧洞衬砌2厚度的一半，采用预设嵌缝材料3半隔断隧洞衬砌2而形成，形成背隔缝12的嵌缝材料3可采用低发泡塑料板、松木板或浸沥青杉木板，嵌缝材料3采用纵向固定钢筋51及径向固定钢筋52进行固定。止水带13位于环缝切口11与背隔缝12之间，设置于设计衬砌厚度一半的位置，可以采用橡胶止水带或钢边橡胶止水带；采用橡胶止水带时需布置纵向固定钢筋51绑扎对止水带13进行定位，固定橡胶止水带的纵向固定钢筋51以及固定嵌缝材料的纵向固定钢筋51均通过径向嵌岩钢筋53与隧洞洞壁6固定，嵌岩钢筋53一端采用锚固剂锚固于隧洞洞壁6，另一端与纵向固定钢筋51焊接固定；采用钢边橡胶止水带时，钢边橡胶止水带两侧钢边直接与径向嵌岩钢筋53焊接固定。

所述环缝切口11采用钢模台车4衬砌施工，利用固定在钢模台车4钢模板42上的切缝钢环43直接浇筑而成，钢模板42为圆筒形结构，连同切缝钢环43通过钢模台车4内部的台车及驱动结构41操作，钢模板42上还设有活动窗口44用于振捣隧洞衬砌2的边顶拱混凝土22。

所述诱导缝结构1每次浇筑前均应在切缝钢环43上涂刷脱模剂，以保障脱模质量，形成的环缝切口11表面平整美观。

所述诱导缝结构1间距取规范下限6m，可以在一部钢模台车4上设置一道，也可以同时设置多道。同时设置多道诱导缝结构1时，钢模台车4总长度满足隧洞平面或纵向转弯部位的通行要求即可。

根据施工便利要求，诱导缝结构1可以用于整体封闭的圆形或马蹄形隧洞衬砌结构中，也可以用于底板单独浇筑设缝，仅顶拱和两侧边墙设诱导缝结构1的平底圆形、平底马蹄形或圆拱直墙断面中。

所述纵向固定钢筋51、径向固定钢筋52和径向嵌岩钢筋53统称固定件5。

诱导缝结构1设置方法如下：

a.平整需要进行衬砌的洞段的场地，对于平底圆形隧洞，先施工完成输水隧洞底部的隧洞衬砌2，并输水隧洞底部的隧洞衬砌2表面预先铺设辅助钢模台车推进的导轨；

b.绑扎浇筑段的纵向受力钢筋24和环向受力钢筋23，在诱导缝结构1位置需将纵向受力钢筋24断开，断开距离10cm，即诱导缝结构1两侧各预留一倍的钢筋端头保护层厚度；

c.固定诱导缝结构1位置的嵌缝材料3及止水带13：在浇筑段的诱导缝结构1位置固定径向嵌岩钢筋53，采用纵向固定钢筋51穿过嵌缝材料3并与径向嵌岩钢筋53焊接，从而固定嵌缝材料3的径向位移，在嵌缝材料3两侧采用径向固定钢筋52夹紧从而固定嵌缝材料3的纵向位移，径向固定钢筋52与纵向固定钢筋51焊接；再通过纵向固定钢筋51固定止水带13，纵向固定钢筋51与径向嵌岩钢筋53焊接；

d.在钢模台车4的钢模板42及切缝钢环43表面涂刷脱模剂，为保证环缝切口11的表面光整度，在每次浇筑前均应对切缝钢环43涂刷脱模剂，并确保其表面无混凝土残渣余留，将钢模台车4沿轨道推进至浇筑段并定位；

e.采用泵送混凝土从钢模台车4的活动窗口44对浇筑段进行隧洞衬砌2的边顶拱混凝土衬砌22的浇筑及振捣作业；

f.已浇筑段脱模前进行下一个浇筑段的步骤a到步骤c；

g.达到隧洞衬砌2混凝土初凝强度后对已浇筑段进行脱模，脱模时采用钢模台车4上的台车及液压系统41，使钢模台车4上的钢模板42与切缝刚环43沿径向收缩，从而使钢模板42与切缝刚环43脱开混凝土表面，在诱导缝结构1位置形成一圈光洁平整的环缝切口11；

h.对下一个浇筑段进行步骤d与步骤e，依次循环施工。

Claims (6)

1.一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，其特征在于：它由环缝切口、背隔缝和止水带组成；所述环缝切口位于隧洞衬砌内表面，为沿隧洞环向分布的楔形孔口，靠隧洞衬砌内表面一侧的外口大，靠隧洞衬砌内部一侧的内口小；所述背隔缝位于隧洞衬砌外表面，与隧洞洞壁或一次支护表面相邻，为沿隧洞环向分布的半封闭隔缝，采用预设嵌缝材料半隔断隧洞衬砌而形成，嵌缝材料采用纵向固定钢筋及径向固定钢筋进行固定；所述止水带位于所述环缝切口与所述背隔缝之间。

2.根据权利要求1所述的输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，其特征在于：所述背隔缝的深度为隧洞衬砌厚度的一半；所述止水带设置于设计衬砌厚度一半的位置。

3.根据权利要求1所述的输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，其特征在于：所述的止水带采用橡胶止水带或钢边橡胶止水带；所述的止水带采用橡胶止水带时，设置纵向固定钢筋对止水带进行固定，固定橡胶止水带的纵向固定钢筋以及固定嵌缝材料的纵向固定钢筋均通过径向嵌岩钢筋与隧洞洞壁固定，径向嵌岩钢筋一端采用锚固剂锚固于隧洞洞壁，另一端与纵向固定钢筋焊接固定；所述的止水带采用钢边橡胶止水带时，钢边橡胶止水带两侧钢边直接与径向嵌岩钢筋焊接固定。

4.根据权利要求1所述的输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，其特征在于：所述环缝切口采用钢模台车衬砌施工，利用固定在钢模台车钢模板上的切缝钢环直接浇筑而成，钢模板为圆筒形结构；所述钢模板上设有活动窗口用于振捣隧洞衬砌的边顶拱混凝土。

5.根据权利要求4所述的输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，其特征在于：所述诱导缝在一部钢模台车上设置一道，或同时设置多道。

6.一种根据权利要求1至5任一项所述的输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构的设置方法，其特征在于：该设置方法的步骤如下：

a.平整需要进行衬砌洞段的场地，预先铺设辅助钢模台车推进的导轨；

b.绑扎衬砌段的受力钢筋，在诱导缝结构位置将纵向受力钢筋断开；

c.固定诱导缝结构位置的嵌缝材料及止水带；

d.在钢模台车及切缝钢环表面涂刷脱模剂，将钢模台车推进至浇筑段并定位；

e.浇筑混凝土并振捣；

f.混凝土达到一定强度后进行脱模，脱模后在切缝钢环处形成环缝切口，由于该处缺少纵向受力钢筋保护，裂缝会被诱导在切口内部产生并向深处发展，从而形成完整的诱导缝结构。