CN108915726A - 使用ecc混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法，属于隧道施工技术领域。本发明分段施工隧道二次衬砌，每两段二次衬砌之间预留后浇带。本发明使用后浇带消减先行浇筑的二次衬砌混凝土的温度应力、混凝土收缩应力，在后浇带中减少配筋诱导变形产生在后浇带部位，使用ECC混凝土浇筑后浇带，利用ECC混凝土的超高韧性和自愈合能力消减因差异沉降和荷载导致的混凝土裂缝，实现超长无缝隧道结构。采用ECC混凝土浇筑后浇带，能够有效控制混凝土的宽度，解决隧道在运营过程中裂缝的产生，进而从根本上解决隧道的开裂漏水问题。
Description
技术领域
本发明涉及使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法，属于隧道施工技术领域。
背景技术
渗漏水是公路隧道工程最常见的病害的之一，工程界广泛流传着“十隧九漏”之说，被称为隧道工程的一大顽疾。公路隧道的防排水工作是一项系统性的工作，而隧道的施工缝、变形缝、沉降缝是隧道防水的薄弱部位，设计一般在设缝位置使用环向止水带等措施进行防水；然而，由于渗水下排不畅、止水带接头不严、止水带-膨胀橡胶条周围不密实等原因，很容易导致施工缝、变形缝、沉降缝位置发生地下水渗漏，并进一步引发其他裂缝及渗漏水病害的发生。大量的工程实践证明，传统的地下工程施工缝、变形缝、沉降缝设置及相关的防排水措施并不是一种可靠的防排水系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法，目的在于克服传统隧道施工缝、沉降缝、变形缝中止水带易开裂、易腐蚀、老化等隐患，从根本上解决传统施工方法隧道二次衬砌容易开裂造成渗漏水病害带来的问题。
本发明技术方案是：一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，包括先期分段浇筑的二次衬砌、后浇带3、环向盲沟5、后浇带配筋6、先期浇筑二次衬砌混凝土配筋7、连接主筋8、ECC混凝土9；施做前一段二次衬砌1和后一段二次衬砌2时，先期浇筑的混凝土按设计要求配筋，同时在分段施工的二次衬砌两侧预留连接主筋8，预留连接主筋8的密度比先期浇筑二次衬砌混凝土配筋7的密度要低，其目的在于降低后浇带的刚度，将二次衬砌的变形引导在后浇带内产生；待先期分段浇筑的前后段二次衬砌终凝完成后，再对ECC混凝土与普通混凝土界面4进行拉毛处理，拉毛槽深控制在0.4mm左右，其目的在于增加ECC混凝土与普通混凝土界面的粘结强度，防止裂缝在界面处产生；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，环向排水盲沟5下端引入隧道的侧向排水沟，之后完成后浇带配筋6的绑扎，安装环向模板10，浇筑后浇带3，达到强度要求后拆模。
所述前一段二次衬砌1、后一段二次衬砌2的分段长度为5-8m，具体根据隧道围岩的等级确定，围岩等级越好，分段长度越长，围岩等级越差，分段长度越小。取相邻两段二次衬砌之间预留后浇带3，后浇带3宽度50-80cm，具体根据先期浇筑二次衬砌混凝土分段长度选取，二次衬砌混凝土的浇筑长度越长，后浇带的长度也取长值。
后浇带3通过先期分段浇筑的二次衬砌中预留的纵向主筋与二次衬砌相连，后浇带内部配筋，配筋密度较先期浇筑的二次衬砌配筋7稀疏，以引导变形在后浇带发生，后浇带内配筋率为先期浇筑的二次衬砌配筋率的50%。
在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，通过环向排水盲沟5将渗过初期支护及防水板的排向隧道边沟。后浇带背后的环向排水盲沟5采用长方形结构，其宽度与后浇带3同宽。
所述后浇带3在两侧的二次衬砌终凝完成后再浇筑，后浇带3采用ECC混凝土9浇筑。ECC混凝土采用掺入聚乙烯醇纤维配置，掺入率控制在2%左右。
本发明通过设置后浇带可以有效消除先期分段浇筑的二次衬砌混凝土因收缩应力、温度应力而导致的混凝土开裂，在后浇带内减弱配筋量，引导因衬砌外部荷载、差异沉降导致的变形在后浇带内部产生，后浇带使用ECC混凝土浇筑，利用ECC混凝土的超高韧性承受结构的变形、控制裂缝的大小，有效解决隧道衬砌开裂导致的渗漏水问题。
一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构的施工方法，在初期支护和防水板施工完成后，首先分段施工隧道二次衬砌，每两段二次衬砌之间预留后浇带；待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉槽处理；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟；然后进行后浇带的钢筋绑扎，待钢筋绑扎完毕后，安装环向模板，浇筑ECC混凝土，达到强度要求后拆模。
所述方法的具体步骤如下：
Step1、首先做好隧道初期支护，然后铺设防水板；
Step 2、施做前一段二次衬砌：补砌前准确测量使模板台车定位，在前一段二次补砌预留主筋与箍筋，施工前一段二次补砌1；
Step 3、施做后一段二次衬砌：在后一段二次补砌2内预留内同等密度的钢筋，根据要求在前一段二次补砌末端与后一段二次补砌始端之间预留后浇带3，在后浇带3内预留后浇带配筋6，然后进行前一段二次补砌主筋与后一段二次补砌主筋的连接搭接，再进行后一段二次补砌2施工；
Step 4、待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉毛处理；
Step 5、在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，环向排水盲沟5末端连接隧道排水侧沟；
Step 6、绑扎后浇带钢筋，安装环向模板10，灌注ECC混凝土9；
Step 7、达到强度要求拆模。
本发明的原理是：
一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，采用软硬相间的结构形式降低隧道二次衬砌的整体刚度，将二次衬砌中较硬部分（先期分段浇筑的二次衬砌混凝土）的变形传递到较软部分（ECC混凝土浇筑的后浇带），利用ECC混凝土的超强韧性消解应力、控制变形。
（1）设置后浇带，让先期分段浇筑的二次衬砌混凝土内的收缩应力、温度应力更好地消散，避免因收缩应力、温度应力而导致二次衬砌混凝土开裂。
（2）通过纵向主筋将先期分段浇筑的二次衬砌与后浇带相连，减少后浇带内部配筋，将先期分段浇筑的二次衬砌可能产生的变形诱导至刚度较低的后浇带产生。
（3）后浇带采用ECC混凝土浇筑，利用ECC混凝土的超强韧性（可承受3%-8%的变形而能维持强度，并将裂缝控制在允许的范围内）消解两侧二次衬砌段因外部荷载、差异沉降带来的应力，避免大裂缝的产生。从而避免二次衬砌混凝土的开裂，在二次衬砌上形成一个完整的闭合结构，从根本上解决隧道因衬砌开裂而导致的渗漏水病害。采用ECC混凝土浇筑后浇带，能够有效控制混凝土的宽度，解决隧道在运营过程中裂缝的产生，进而从根本上解决隧道的开裂漏水问题。
ECC混凝土与普通混凝土界面4进行拉毛处理，以增加后浇带ECC混凝土与先期浇筑的普通混凝土的粘结力，预防裂缝在此界面处产生。
二次衬砌采取分段施工，两段二次衬砌之间预留后浇带，待先浇筑的两侧二次衬砌终凝完成后，再浇筑中间的后浇带，后浇带的配筋要比两侧先行浇筑的衬砌少，同时后浇带采用ECC混凝土浇筑，通过后浇带ECC混凝土的超强韧性消减差异沉降、温度应力等引起的混凝土裂缝，通过这种措施在隧道二次衬砌中实现超长无缝结构。
本发明的有益效果是：本发明这种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，能够从根本上控制隧道二次衬砌混凝土裂缝的宽度，避免大裂缝的产生，不仅可以确保隧道二次衬砌混凝土结构的完整，避免因混凝土开裂而导致的隧道二次衬砌承载能力下降，同时还可以避免隧道二次衬砌上渗漏水通道的形成，从根本上解决因隧道开裂而导致的渗漏水问题。这种技术的成功应用能够极大地改善长大隧道的运营条件，降低隧道工程的运营维修成本，减少因渗漏水而导致的交通事故的发生。
附图说明
图1为本发明总体示意图；
图2为隧道二衬先浇段与后浇带的配筋示意图；
图3为先浇段与后浇带粘结界面处理示意图；
图4为本发明隧道初期支护局部剖面示意图；
图5为本发明隧道二衬配筋局部剖面示意图；
图6为本发明隧道两段先期浇筑的混凝土与后浇带的位置关系剖面示意图；
图7为本隧道后浇带两侧混凝土的表面进行拉毛处理位置示意图；
图8为本发明隧道环向排水盲沟布置局部剖面示意图；
图9为本发明隧道环向模板局部剖面示意图。
图1-9中各标号：1-前一段二次衬砌，2-后一段二次衬砌，3-后浇带，4-ECC混凝土与普通混凝土界面，5-环向排水盲沟，6-后浇带配筋，7-先期浇筑二次衬砌混凝土配筋，8-连接主筋，9-ECC混凝土，10-环向模板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-9所示，使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，包括先期分段浇筑的二次衬砌、后浇带3、环向盲沟5、后浇带配筋6、先期浇筑二次衬砌混凝土配筋7、连接主筋8、ECC混凝土9；施做前一段二次衬砌1和后一段二次衬砌2时，先期浇筑的混凝土按设计要求配筋，同时在分段施工的二次衬砌两侧预留连接主筋8，预留连接主筋8的密度比先期浇筑二次衬砌混凝土配筋7的密度要低；待先期分段浇筑的前后段二次衬砌终凝完成后，再对ECC混凝土与普通混凝土界面4进行拉毛处理；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，环向排水盲沟5下端引入隧道的侧向排水沟，之后完成后浇带配筋6的绑扎，安装环向模板10，浇筑后浇带3，达到强度要求后拆模。
进一步的，所述前一段二次衬砌1、后一段二次衬砌2的分段长度为5m，取相邻两段二次衬砌之间预留后浇带3，后浇带3宽度50cm。
进一步的，后浇带3通过先期分段浇筑的二次衬砌中预留的纵向主筋与二次衬砌相连，后浇带内部配筋，配筋密度较先期浇筑的二次衬砌配筋7稀疏，以引导变形在后浇带发生，后浇带内配筋率为先期浇筑的二次衬砌配筋率的50%。
进一步的，在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，通过环向排水盲沟5将渗过初期支护及防水板的排向隧道边沟，环向排水盲沟5采用长方形结构，其宽度与后浇带3同宽。
进一步的，所述后浇带3在两侧的二次衬砌终凝完成后再浇筑，后浇带3采用ECC混凝土9浇筑。
一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构的施工方法：在初期支护和防水板施工完成后，首先分段施工隧道二次衬砌，每两段二次衬砌之间预留后浇带；待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉槽处理；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟；然后进行后浇带的钢筋绑扎，待钢筋绑扎完毕后，安装环向模板，浇筑ECC混凝土，达到强度要求后拆模。
进一步的，所述方法的具体步骤如下：
Step1、首先做好隧道初期支护，然后铺设防水板；如图4所示；
Step 2、施做前一段二次衬砌：补砌前准确测量使模板台车定位，在前一段二次补砌预留主筋与箍筋，施工前一段二次补砌1；如图5所示；
Step 3、施做后一段二次衬砌：在后一段二次补砌2内预留内同等密度的钢筋，根据要求在前一段二次补砌末端与后一段二次补砌始端之间预留后浇带3，在后浇带3内预留后浇带配筋6，然后进行前一段二次补砌主筋与后一段二次补砌主筋的连接搭接，再进行后一段二次补砌2施工；如图6所示；
Step 4、待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉毛处理；如图7所示；
Step 5、在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，环向排水盲沟5末端连接隧道排水侧沟；如图8所示；
Step 6、绑扎后浇带钢筋，安装环向模板10，灌注ECC混凝土9；如图9所示；
Step 7、达到强度要求拆模。
实施例2：如图1-9所示，使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法，本实施例与实施例1相同，其中，
进一步的，所述前一段二次衬砌1、后一段二次衬砌2的分段长度为8m，取相邻两段二次衬砌之间预留后浇带3，后浇带3宽度80cm。
实施例3：如图1-9所示，使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构及其施工方法，本实施例与实施例1相同，其中，
进一步的，所述前一段二次衬砌1、后一段二次衬砌2的分段长度为6m，取相邻两段二次衬砌之间预留后浇带3，后浇带3宽度60cm。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，其特征在于：包括先期分段浇筑的二次衬砌、后浇带（3）、环向盲沟（5）、后浇带配筋（6）、先期浇筑二次衬砌混凝土配筋（7）、连接主筋（8）、ECC混凝土（9）；施做前一段二次衬砌（1）和后一段二次衬砌（2）时，先期浇筑的混凝土按设计要求配筋，同时在分段施工的二次衬砌两侧预留连接主筋（8），预留连接主筋（8）的密度比先期浇筑二次衬砌混凝土配筋（7）的密度要低；待先期分段浇筑的前后段二次衬砌终凝完成后，再对ECC混凝土与普通混凝土界面（4）进行拉毛处理；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟（5），环向排水盲沟（5）下端引入隧道的侧向排水沟，之后完成后浇带配筋（6）的绑扎，安装环向模板（10），浇筑后浇带（3），达到强度要求后拆模。
2.根据权利要求1所述的使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，其特征在于：所述前一段二次衬砌（1）、后一段二次衬砌（2）的分段长度为5-8m，取相邻两段二次衬砌之间预留后浇带（3），后浇带（3）宽度50-80cm。
3.根据权利要求1所述的使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，其特征在于：后浇带（3）通过先期分段浇筑的二次衬砌中预留的纵向主筋与二次衬砌相连，后浇带内部配筋，配筋密度较先期浇筑的二次衬砌配筋（7）稀疏，以引导变形在后浇带发生，后浇带内配筋率为先期浇筑的二次衬砌配筋率的50%。
4.根据权利要求1所述的使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，其特征在于：在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟5，通过环向排水盲沟（5）将渗过初期支护及防水板的排向隧道边沟，环向排水盲沟（5）采用长方形结构，其宽度与后浇带（3）同宽。
5.根据权利要求1所述的使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构，其特征在于：所述后浇带（3）在两侧的二次衬砌终凝完成后再浇筑，后浇带（3）采用ECC混凝土（9）浇筑。
6.一种使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构的施工方法，其特征在于：在初期支护和防水板施工完成后，首先分段施工隧道二次衬砌，每两段二次衬砌之间预留后浇带；待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉槽处理；然后在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟；然后进行后浇带的钢筋绑扎，待钢筋绑扎完毕后，安装环向模板，浇筑ECC混凝土，达到强度要求后拆模。
7.根据权利要求6所述的使用ECC混凝土后浇带的无缝隧道结构的施工方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
Step1、首先做好隧道初期支护，然后铺设防水板；
Step 2、施做前一段二次衬砌：补砌前准确测量使模板台车定位，在前一段二次补砌预留主筋与箍筋，施工前一段二次补砌（1）；
Step 3、施做后一段二次衬砌：在后一段二次补砌（2）内预留内同等密度的钢筋，根据要求在前一段二次补砌末端与后一段二次补砌始端之间预留后浇带（3），在后浇带（3）内预留后浇带配筋（6），然后进行前一段二次补砌主筋与后一段二次补砌主筋的连接搭接，再进行后一段二次补砌（2）施工；
Step 4、待先期分段施工的二次衬砌终凝完成后，对后浇带两侧混凝土的表面进行拉毛处理；
Step 5、在临近后浇带的初期支护的墙面上设有环向排水盲沟（5），环向排水盲沟（5）末端连接隧道排水侧沟；
Step 6、绑扎后浇带钢筋，安装环向模板（10），灌注ECC混凝土（9）；
Step 7、达到强度要求拆模。
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