CN107387117A - 一种隧底预制装配式隧道结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道工程技术领域，公开了一种隧底预制装配式隧道结构，包括初期支护、二次衬砌、排水系统以及填充层，在二次衬砌上设置有6个凸起，这6个凸起沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起沿隧道的延伸方向延伸，填充层采用箱型板预制块以及两个分别位于箱型板预制块的两侧并与其连接的T型板预制块，箱型板预制块包括顶板以及设置在顶板下方两侧的左侧竖板、右侧竖板，左侧竖板、右侧竖板以及两个T型板预制块的竖板、两个T型板预制块远离箱型板预制块的一端分别与6个凸起固接。该隧道结构可有效解决隧道基底的分层、开裂、底鼓、下陷、翻浆冒泥等病害，还具有减少施工污染、提升劳动生产效率等。本发明还公开了一种上述隧道结构的施工方法。

Description

一种隧底预制装配式隧道结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种隧底预制装配式隧道结构，还涉及一种上述隧底预制装配式隧道结构的施工方法。

背景技术

铁路隧道底部结构是隧道结构的主要组成部分之一，是隧道结构的基础，底部结构的坚实稳固是保证轨道良好运营状态的首要条件。在当前设计体系下，铁路隧道底部排水系统与主体承力结构施工工艺存在缺陷，施工质量不易控制，且难以进行日常养护维修。由于隧道底部受到列车反复动力、地下水侵蚀等方面的自然和人为因素作用，基底结构容易出现开裂、破损、下陷、向两侧外挤以及翻浆、冒泥等病害。随着我国铁路隧道大量修建，高速、重载的特点将对隧道基底的结构和质量提出了更高的要求。为避免后期基底结构出现上述病害以及规范基底施工，提出一种铁路隧道基底新型结构型式具有非常重要的现实意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种隧底预制装配式隧道结构，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一；

本发明的另一个目的是提供一种上述隧底预制装配式隧道结构的施工方法，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧底预制装配式隧道结构，包括初期支护、二次衬砌、排水系统以及填充层，其特征在于，在所述二次衬砌上设置有6个凸起，这6个凸起沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起沿隧道的延伸方向延伸，所述填充层采用箱型板预制块以及两个分别位于所述箱型板预制块的两侧并与其连接的T型板预制块，所述箱型板预制块包括顶板以及设置在所述顶板下方的左侧竖板和右侧竖板，所述左侧竖板的下端、所述右侧竖板的下端以及两个所述T型板预制块的竖板的下端、两个所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端分别与6个所述凸起中的一个固接。

其中，据权利要求1所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，在所述箱型板预制块的顶板的横向两端分别设置有第一台阶，两个所述T型板预制块的顶板分别压靠在所述第一台阶处，在与所述T型板预制块的一端连接的所述凸起上设置有第二台阶，所述T型板预制块压靠在所述第二台阶处。

其中，两个所述T型板预制块的顶板分别通过钢筋接驳器与所述箱型板预制块的顶板的横向两端固接。

其中，所述填充层还包括现浇混凝土找平层，所述现浇混凝土找平层设置在所述箱型板预制块和T型板预制块上方，以及所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端和所述二次衬砌之间。

其中，在位于中间的4个所述凸起上分别设置有预埋定位抗剪钢筋，在所述所述箱型板预制块的左侧竖板、右侧竖版，以及两个所述T型板预制块的竖板分别设置有预埋定位抗剪钢筋相配合的定位孔，且所述箱型板预制块的左侧竖板、右侧竖版，以及两个所述T型板预制块的竖板分别与其相应的凸起螺栓连接。

其中，在所述T型板预制块远离所述箱型板预制块的一端均预埋有钢筋。

其中，所述二次衬砌包括隧道拱墙和隧道仰拱，所述隧道仰拱包括多排沿隧道延伸方向顺序排列的拼装单元，每排拼装单元均包括多块横截面呈弧形的拼装块，每排拼装单元中的相邻拼装块之间的接缝与相邻拼装单元中的相邻拼装块之间的接缝均彼此错开，所述隧道仰拱通过每排拼装单元的两侧预制块顶部预埋的钢筋与所述隧道拱墙连接。

其中，多排所述拼装单元中的第奇数排拼装单元中的接缝彼此相对应，第偶数排拼装单元中的接缝彼此相对应。

其中，每排拼装单元中的相邻两个预制块的相对的接缝面上设有相互配合的定位凸起和定位凹槽，不同排拼装单元中的相邻两个预制块采用榫槽式或球铰式连接，每排拼装单元中的相邻两个预制块和不同排拼装单元中的相邻两个预制块均通过连接件可拆卸式连接。

本发明还公开了一种隧底预制装配式隧道结构的施工方法，其包括以下步骤：

S1：施作初期支护；在施作初期支护时预埋隧道仰拱底部排水盲管；

S2：施作二次衬砌；在所述二次衬砌的隧道仰拱上设置有6个凸起，这6个凸起沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起沿隧道的延伸方向延伸；

S3：安装排水系统；

S4：填充层预制结构拼装：首先吊装箱型板预制块，然后吊装两个T型板预制块，并将所述箱型板预制块的左侧竖板的下端、右侧竖板的下端以及两个所述T型板预制块的竖板的下端、两个所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端分别与6个所述凸起中的一个固接；

S5：在填充层上方以及所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端和所述二次衬砌之间现浇混凝土找平层。

(三)有益效果

本发明所提供的隧底预制装配式隧道结构通过采用由箱型板预制块和T型板预制块拼装形成的填充层，这样不仅便于在工厂对箱型板预制块和T型板预制块进行批量预制加工，而且便于运输和安装，可将箱型板预制块和T型板预制块运至施工现场后进行现场拼装，有其可有效解决隧道基底常见的分层、开裂、底鼓、下陷、翻浆冒泥等病害，建造过程具有节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平等优点。此外，该隧底预制装配式隧道结构简单，隧道施工成本低，又能更好地保障施工安全与经济效益，满足政策施工需求。有极高的推广价值。

本发明所提供的上述上述隧底预制装配式隧道结构的施工方法能够实现隧道的快速施工，降低工人劳动强度，提高施工效率。

附图说明

图1示出了根据本发明的一种隧底预制装配式隧道结构的一个优选实施例的断面图；

图2是图1中的隧底预制装配式隧道结构的结构示意图；

图3是图1中的初期支护和二次衬砌的结构示意图；

图4是图3中的隧道仰拱的结构示意图；

图5是图4中的隧道仰拱的A部放大图；

图中，1：初期支护；2：二次衬砌；21：隧道仰拱；22：隧道拱墙；23：凸起；3：预制块；4：吊装环；5：钢筋；6：榫槽；7：隧道仰拱底部纵向排水盲管；71:检查井；8：定位凹槽；9：定位凸起；10：连接部；11：填充层；111：T型板预制块；112：箱型板预制块；113：钢筋接驳器；114：预埋定位抗剪钢筋；115：现浇混凝土找平层；116：混凝土现浇槽；117：预埋钢筋；12：轨道板基础。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1和图2示出了根据本发明的一种隧底预制装配式隧道结构的一个优选实施例。该隧道结构包括初期支护1、二次衬砌2、排水系统7以及填充层11，其中，在二次衬砌2上设置有6个凸起23，这6个凸起23沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起23沿隧道的延伸方向延伸，填充层11采用箱型板预制块112以及两个分别位于箱型板预制块112的两侧并与其连接的T型板预制块111，箱型板预制块112包括顶板以及设置在顶板下方两侧的左侧竖板和右侧竖板。其中，箱型板预制块112的左侧竖板的下端和右侧竖板的下端，以及两个T型板预制块111的竖板的下端、两个T型板预制块111的顶板远离箱型板预制块112的一端分别与一个凸起23固接。本发明所提供的隧道通过采用由箱型板预制块112和T型板预制块111拼装形成的填充层，这样不仅便于在工厂对箱型板预制块112和T型板预制块111进行批量预制加工，而且便于运输和安装，可将箱型板预制块112和T型板预制块111运至施工现场后进行现场安装，有效地解决了传统隧道施工方式造成的衬砌进度问题、质量问题，保证了隧道结构强度。且安装快速、简便、可操作性强，降低工人劳动强度，提高施工效率。此外，该隧底预制装配式隧道结构简单，隧道施工成本低，又能更好地保障施工安全与经济效益，满足政策施工需求。有极高的推广价值。

优选地，在箱型板预制块112的顶板的横向两端分别设置有第一台阶，两个T型板预制块111的顶板分别压靠在该第一台阶处。两个T型板预制块111的顶板分别压靠在第一台阶处，在与T型板预制块111的一端连接的凸起上设置有第二台阶，T型板预制块压靠在第二台阶处。进一步地，两个T型板预制块111的顶板分别通过钢筋接驳器113与箱型板预制块112的顶板的横向两端固接，以使得填充层11的上表面更加平整。

此外，填充层11还包括设置在箱型板预制块112和T型板预制块111上方以及T型板预制块111的顶板远离箱型板预制块112的一端外侧的现浇混凝土找平层115，以使得填充层11的上表面更加平整，以便于铺设轨道板基础12和浇筑混凝土现浇槽116。

为了实现填充层与6个凸起23固接，在位于中间的4个凸起上分别设置有预埋定位抗剪钢筋114，在箱型板预制块112的左侧竖板和右侧竖版，以及两个T型板预制块111的竖板分别设置有与预埋定位抗剪钢筋相配合的定位孔，且箱型板预制块112的左侧竖板和右侧竖版，以及两个T型板预制块111的竖板分别与其相应的凸起螺栓连接。

在两个T型板预制块111远离箱型板预制块112的一端设置有预埋钢筋117，以用于与二次衬砌2的锚固。

排水系统7包括仰拱底部排水盲管和与仰拱底部排水盲管之间均通过可拆卸的方式连接的检查井71。仰拱底部排水盲管和检查井71均为预制件。该排水系统还包括与混凝土现浇槽116连接的横向排水盲管(未示出)。

优选地，二次衬砌2包括隧道仰拱21和隧道拱墙22，其中，隧道仰拱21包括多排沿隧道延伸方向顺序排列的拼装单元，每排拼装单元均包括多块横截面呈弧形的拼装块3，每排拼装单元中的相邻拼装块3之间的接缝与相邻拼装单元中的相邻拼装块3之间的接缝均彼此错开，隧道仰拱21通过其两侧的预制块3外侧面顶部预埋的钢筋5与隧道拱墙22连接。本发明所提供的二次衬砌2通过将不同排拼装单元沿隧道延伸方向错缝连接，以使得二次衬砌结构受力更加均匀，且不容易变形，从而防止隧道开裂。此外，由于隧道仰拱21由多个截面呈弧形的预制块3拼接而成，这样不仅便于在工厂对预制块3进行批量预制加工，而且便于运输和安装，可将各预制块3运至施工现场后进行现场安装，且安装快速、简便，从而能够实现隧道二次衬砌2的快速施工，降低工人劳动强度，提高施工效率并保证施工质量，以避免隧道隧道仰拱时现浇作业带来的质量隐患。

为了便于预制块3的加工，减少生产预制块3的模具数量，优选多排拼装单元中的第奇数排拼装单元中的接缝相对应，第偶数排拼装单元中的接缝相对应。具体地，在该实施例中，第奇数排拼装单元包括4块预制块3，第偶数排拼装单元均包括3块预制块3，第奇数排中的4块预制块3包括左预制块，左中预制块，右中预制块，右预制块。第偶数排拼装单元中的3块预制块3包括左预制块、中预制块和右预制块。在第奇数排中的左预制块，左中预制块，右中预制块，右预制块上分别设置有一个凸起23，在第偶数排拼装单元中的中预制块的两端分别设置有凸起23，在左预制块上设置有一个凸起23，在右预制块上设置有凸起23。在本发明的其它一些实施例中，每排拼装单元中预制块3的数量应根据隧道的具体情况具体设计。

进一步地，在每块预制块3上都设置有用于吊装的吊装环4，以便于在安装过程中对预制块3进行吊装。

具体地，每排拼装单元中相邻两个预制块3的相对的接缝面上设有相互配合的定位凹槽8和定位凸起9，每排拼装单元中相邻两个预制块3的接缝处通过定位凹槽8和定位凸起9进行定位、密封和安装，且密封效果好。不同排拼装单元中的相邻预制块3(例如第一排拼装单元中的预制块与第二排拼装单元中的预制块)采用榫槽式或球铰式连接，以便于进一步定位、密封和安装。

此外，在预制块3上还设置有连接部7，相邻两个预制块3的连接部7之间通过连接件可拆卸式连接，以便于快速安装。具体地，在该实施例中，连接件为曲螺栓，在每个预制块3的顶部上设置有向内凹陷的沉槽7，该沉槽7靠近接缝面的一侧槽壁上沿横向设有供曲螺栓通过的通孔，曲螺栓的两端分别穿过所对应的通孔，并与设置在所对应的沉槽中的锁紧螺母相配合，将相邻两个预制块3连接固定，实现各预制块3之间的连接固定。需要说明的是，在本发明的其它一些实施例中，连接部也可以为设置在预制块3顶部向上凸起的凸台。在凸台上沿横向设有供连接件通过的通孔。此外，在某些实施例中，连接件也可以为直螺栓或销钉等。

此外，为了保证预制块3拼接好后接缝处具有良好的密封和防水性能，优选在每排拼装单元中相邻两个预制块3之间以及不同排拼装单元中的相邻预制块3之间均设置有止水条(未示出)。

进一步地，在每排拼装单元位于中间的预制块3上预留有贯通预制块的竖向注浆孔(未示出)，在隧道仰拱21拼装固定好后，通过该竖向注浆孔向隧道仰拱21与初期支护1之间的缝隙以及相邻的预制块3之间的缝隙注入水泥浆填充，以进一步增强预制块3之间的密封和防水性能。

本发明还公开了一种上述隧底预制装配式隧道结构的施工方法，其包括以下步骤：

S1：施作初期支护1，在施作初期支护1时预埋隧道仰拱底部纵向排水盲管7；

S2：施作二次衬砌；在二次衬砌2的隧道仰拱上预制有6个凸起23，这6个凸起23沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起23沿隧道的延伸方向延伸；

S3：安装排水系统；

S4：拼装填充层：首先吊装箱型板预制块112，然后吊装两个T型板预制块111，并将箱型板预制块112的左侧竖板的下端、右侧竖板的下端以及两个T型板预制块111的竖板的下端、两个T型板预制块111的顶板远离箱型板预制块112的一端分别与6个凸起23中的一个固接；

S5：在填充层上方，以及T型板预制块111的顶板远离箱型板预制块112的一端和二次衬砌2之间现浇混凝土找平层115。在现浇混凝土找平层115的上方可施作轨道板基础。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照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，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种隧底预制装配式隧道结构，包括初期支护、二次衬砌、排水系统以及填充层，其特征在于，在所述二次衬砌上设置有6个凸起，这6个凸起沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起沿隧道的延伸方向延伸，所述填充层采用箱型板预制块以及两个分别位于所述箱型板预制块的两侧并与其连接的T型板预制块，所述箱型板预制块包括顶板以及设置在所述顶板下方的左侧竖板和右侧竖板，所述左侧竖板的下端、所述右侧竖板的下端以及两个所述T型板预制块的竖板的下端、两个所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端分别与6个所述凸起中的一个固接。

2.根据权利要求1所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，在所述箱型板预制块的顶板的横向两端分别设置有第一台阶，两个所述T型板预制块的顶板分别压靠在所述第一台阶处，在与所述T型板预制块的一端连接的所述凸起上设置有第二台阶，所述T型板预制块压靠在所述第二台阶处。

3.根据权利要求2所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，两个所述T型板预制块的顶板分别通过钢筋接驳器与所述箱型板预制块的顶板的横向两端固接。

4.根据权利要求2所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，所述填充层还包括现浇混凝土找平层，所述现浇混凝土找平层设置在所述箱型板预制块和T型板预制块上方，以及所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端和所述二次衬砌之间。

5.根据权利要求2所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，在位于中间的4个所述凸起上分别设置有预埋定位抗剪钢筋，在所述所述箱型板预制块的左侧竖板、右侧竖版，以及两个所述T型板预制块的竖板分别设置有预埋定位抗剪钢筋相配合的定位孔，且所述箱型板预制块的左侧竖板、右侧竖版，以及两个所述T型板预制块的竖板分别与其相应的凸起螺栓连接。

6.根据权利要求2所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，在所述T型板预制块远离所述箱型板预制块的一端均预埋有钢筋。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，所述二次衬砌包括隧道拱墙和隧道仰拱，所述隧道仰拱包括多排沿隧道延伸方向顺序排列的拼装单元，每排拼装单元均包括多块横截面呈弧形的拼装块，每排拼装单元中的相邻拼装块之间的接缝与相邻拼装单元中的相邻拼装块之间的接缝均彼此错开，所述隧道仰拱通过每排拼装单元的两侧预制块顶部预埋的钢筋与所述隧道拱墙连接。

8.根据权利要求7所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，多排所述拼装单元中的第奇数排拼装单元中的接缝彼此相对应，第偶数排拼装单元中的接缝彼此相对应。

9.根据权利要求1所述的隧底预制装配式隧道结构，其特征在于，每排拼装单元中的相邻两个预制块的相对的接缝面上设有相互配合的定位凸起和定位凹槽，不同排拼装单元中的相邻两个预制块采用榫槽式或球铰式连接，每排拼装单元中的相邻两个预制块和不同排拼装单元中的相邻两个预制块均通过连接件可拆卸式连接。

10.一种隧底预制装配式隧道结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：施作初期支护；在施作初期支护时预埋隧道仰拱底部排水盲管；

S2：施作二次衬砌；在所述二次衬砌的隧道仰拱上设置有6个凸起，这6个凸起沿隧道的横向间隔设置，且每个凸起沿隧道的延伸方向延伸；

S3：安装排水系统；

S4：填充层预制结构拼装：首先吊装箱型板预制块，然后吊装两个T型板预制块，并将所述箱型板预制块的左侧竖板的下端、右侧竖板的下端以及两个所述T型板预制块的竖板的下端、两个所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端分别与6个所述凸起中的一个固接；

S5：在填充层上方以及所述T型板预制块的顶板远离所述箱型板预制块的一端和所述二次衬砌之间现浇混凝土找平层。