CN108951865A - 一种大跨度连续拱形结构、顶板支撑体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种大跨度连续拱形结构、顶板支撑体系及其施工方法，结构包括至少两个并排的隧道洞，在长向上包括小起拱段和大起拱段，大起拱段和小起拱段之间通过过渡段变径过渡；大起拱段的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的连续拱形结构；小起拱段的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的平板结构。针对这种变径结构施工，本发明还提出了一种顶板施工的支撑体系以及施工方法。本发明为了适应根据工程的工期紧、结构复杂、质量标准高等特点，充分满足预期的安全性和稳定性，支撑体系结构要安全可靠；选用材料常见通用、可周转利用；模架选型受力明确，构造措施到位，搭拆方便，便于施工。可广泛应用于大跨度复杂结构隧道顶板混凝土浇筑支撑体系。

Description

一种大跨度连续拱形结构、顶板支撑体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别是一种大跨度结构及其施工方法。

背景技术

机场作为各种交通工具的中转站，需要满足地铁、公交等交通工具的顺畅通行，还要满足客流人员的滞留出行，因此，机场结构日渐复杂，包括地上结构、地下结构等等，为了满足大空间的需求，往往会形成大跨度连续结构，例如大跨度连续拱形结构，由于此结构施工荷载大、结构复杂、质量标准高、起拱高度高且不一致，一般支撑体系以及施工方法会出现一些弊端，以常见的台车模架体系为例，一般常规工程基本是使用台车模架体系，但是台车模架体系只能应用于起拱高度一致、无变径的工况，一旦起拱高度产生变化，传统的支撑体系无法满足施工要求，因此无法用于这种复杂结构的施工；此外，由于结构节点位置比较复杂，支撑体系支设困难、不能保证整体稳定性和强度；而且，常规架体无法满足大荷载的支撑要求；因此，目前这种复杂结构的顶板施工面临施工难度大、施工效率低的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种大跨度连续拱形结构、顶板支撑体系及其施工方法，要解决大跨度变径结构顶板施工难度大、效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大跨度连续拱形结构，所述结构包括至少两个并排的隧道洞，在长向上包括小起拱段和大起拱段，大起拱段和小起拱段之间通过过渡段变径过渡；所述大起拱段的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的连续拱形结构；所述小起拱段的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的平板结构。

所述大起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角为坡面；所述小起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角和顶部腋角均为坡面。

所述过渡段为过渡段梁，所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形、且高于小起拱段的顶板顶面，下底面超出大起拱段的顶板底面、且超出小起拱段的顶板底面。

所述过渡段设有过渡段梁，所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形，且高于小起拱段的顶板顶面、并通过斜面与小起拱段的顶板顶面过渡；所述过渡段梁下底面与小起拱段的顶板底面平齐，且超出大起拱段的顶板底面、并通过斜面与大起拱段顶板底面过渡。

一种如所述的大跨度连续拱形结构的顶板支撑体系，包括支设在待浇筑顶板下方的支撑架体；所述支撑架体沿着隧道洞长向连续设置；所述支撑架体的顶端依次设置主楞、次楞以及面板；其中主楞沿着隧道洞的宽度方向设置、且沿着隧道洞的长度方向平行间隔分布。

所述支撑架体是由立杆、横杆以及剪叉撑构成的立体框架结构；其中侧端的立杆与已浇筑边墙之间连接有侧向支撑。

设置在隧道洞的底部腋角位置的立杆、其底部连接有底托，立杆与底托的夹角与底部腋角的坡面相适应；所述底托包括水平底板和垂直连接在水平底板上的竖直连接板，其中连接板与立杆底部铰接连接、并通过紧固件紧固。

在隧道洞的顶部腋角位置，主楞沿着顶部腋角外轮廓设置、超过施工缝后向支撑架体方向水平反折，反折位置的主楞外端与顶部腋角位置的主楞之间设有至少一根腋角斜撑。

中间隔墙的对侧面板之间拉结有对拉螺栓。

边部侧墙面板的对拉螺栓的另一端与预埋在已浇筑边墙内的拉筋连接或者通过拉筋与预埋在已浇筑边墙内的预埋钢筋连接。

在过渡段梁位置，主楞下方沿着过渡段梁的宽度方向设有一组附加主楞。

所述附加主楞的两端部超过过渡段梁的宽度、且外端部与过渡段梁侧面主楞之间设有至少一根过渡斜撑。

一种应用所述的顶板支撑体系的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，在已浇筑底板上放线，放出轴线和边线。

步骤二，搭设支撑架体至设计的高度。

步骤三，在支撑架体上依次支设主楞、次愣和面板。

步骤四，绑扎钢筋骨架。

步骤五，进行模板的起拱调整，完成顶板支撑体系的安装。

步骤六，浇筑顶板混凝土，并进行养护。

步骤七，重复步骤一至步骤六，按照结构长度方向逐段进行顶板施工。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明为了适应复杂的结构情况，同时考虑车辆时速做了减少风阻的设计，将隧道洞设计为变径结构，小起拱段上方即可施工管廊等结构，高铁时速350公里时、风阻大，此时，设计大起拱段，利于结构安全；而车辆进站时在小起拱段，此时时速低、风阻小，对应设计小起拱段。而大起拱端和小起拱段之间采用过渡段进行变径过渡，为了保证过渡段的结构强度，具体有两种方案：一个针对大里程设计的，通过过渡段梁直接过渡，梁与两侧顶板直接连接、无过渡斜面；另一种是针对小里程设计的，梁与两侧的顶板均通过斜面平滑过渡；

针对这种变径结构施工，本发明还提出了一种顶板施工的支撑体系，利用支撑架体在待浇筑顶板下方进行满堂支撑，这种支撑模式与常规台车模架体系只能应用于起拱高度一致、无变径工况不同，对大跨度变径结构有明显优势，适应性更为广泛；其次，本发明结构为连续拱形变径结构，顶板厚度为3米，在国内工程项目中均属罕见，支撑体系中采用双U形主楞进行顶板支撑对模架的安全性有显著效果；此外，在顶部腋角以及过渡段进行斜撑加固处理，并配合辅助支撑使用，保证了节点位置支撑强度，适用于明挖隧道大体积顶板的应用；最后，针对底部腋角位置，采用可旋转型底托，保证了底部腋角位置受力情况均匀，确保了架体的安全性。

本发明为了适应根据工程的工期紧、结构复杂、质量标准高等特点，在规定的条件下和规定的使用期限内，充分满足预期的安全性和稳定性，支撑体系结构要安全可靠，造价经济合理；选用材料常见通用、可周转利用，便于维修；模架选型受力明确，构造措施到位，搭拆方便，便于施工。

本发明可广泛应用于大跨度复杂结构隧道顶板混凝土浇筑支撑体系。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A的剖面结构示意图。

图3是图1的B-B的剖面结构示意图。

图4是图1的C-C的剖面结构示意图。

图5是图1的D节点放大结构示意图。

图6是图5第二种实例的结构示意图。

图7是图2的E节点放大结构示意图。

图8是图2的F节点放大结构示意图。

图9是图2的G节点放大结构示意图。

附图标记：1－隧道洞、2－小起拱段、3－大起拱段、4－过渡段、5－过渡段梁、6－待浇筑顶板、7－支撑架体、8－侧向支撑、9－腋角斜撑、10－面板、11-主楞、12-次愣、13-拉筋、14-预埋钢筋、15-辅助支撑、16-底托、17-附加主楞、18-已浇筑边墙和底板、19-附加钢管、20-对拉螺栓、22-过渡斜撑。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种大跨度连续拱形结构，所述结构包括至少两个并排的隧道洞1，在长向上包括小起拱段2和大起拱段3，大起拱段和小起拱段之间通过过渡段4变径过渡，本例中，中间段为小起拱段2、两侧为大起拱段3。

参见图2、图3所示，所述大起拱段3的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的连续拱形结构；所述大起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角为坡面。

参见图4所示，所述小起拱段2的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的平板结构；所述小起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角和顶部腋角均为坡面。

参见图5所示，所述过渡段为斜面型过渡，过渡段设有过渡段梁5，所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形，且高于小起拱段的顶板顶面、并通过斜面与小起拱段的顶板顶面过渡；所述过渡段梁下底面与小起拱段的顶板底面平齐，且超出大起拱段的顶板底面、并通过斜面与大起拱段顶板底面过渡。

或者过渡段还可以采用直线型过渡，参见图6所示，所述过渡段为过渡段梁5，所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形、且高于小起拱段的顶板顶面，下底面超出大起拱段的顶板底面、且超出小起拱段的顶板底面，过渡段梁与两侧顶板直接连接、无过渡斜面。

一种如所述的大跨度连续拱形结构的顶板支撑体系，包括支设在待浇筑顶板6下方的支撑架体7；参见图1所示，所述架体沿着隧道洞长向连续设置；参见图2、图3、图4所示，所述架体的顶端依次设置主楞11、次楞12以及面板10；其中主楞沿着隧道洞的宽度方向设置、且沿着隧道洞的长度方向平行间隔分布。弧形顶板下主楞与立杆顶托之间的缝隙用木楔塞紧，利用顶托侧面孔，用钉子将木楔固定在顶托上，加强固定，保证顶托能够均匀受力。次愣之间间隔设有木方，用于固定面板。结构的顶板共有2.0m、2.1m、2.5m、2.8m、3.0m五种板厚，面板采用18mm厚木胶合板模板。

所述主楞为双U形组合结构，包括两个开口相对设置的U型钢以及连接在两个U型钢之间的连杆，U型钢上均匀间隔设置有连接孔组，每组连接孔有四个、呈十字交叉分布，相邻主楞之间通过连接板连接，连接板两端分别插接在相邻主楞的U型钢之间、并通过高强螺栓与连接孔组连接。本例中，U型钢及其联接件通过8.8级M16高强螺栓联接，联接方式视为铰接，弧形拱顶以直代曲实际间隙为10mm，即直线和弧形面每段的差异为10mm，实际施工时，连接节点位置尽可能位于顶托上方。

所述支撑架体7是由立杆、横杆以及剪叉撑构成的立体框架结构；在搭设顶板支撑架体时先确定出首尾位置的中点，连接首尾中点作为支架中线，按横断面设计图从中间到两侧对称按设计间距布置支撑架体7，支撑架体7距离侧墙边不大于40cm，纵向支架垂直于中线布置。在脚手架施工操作层下方净空距离3m内，必须设置一道水平安全网，第一道水平网下每隔10m设置一道水平安全网，水平安全网满作业面，绑扎牢固，不留死角，保证施工安全。当水平扫地杆距地面距离大于400mm时，在立杆下部加设30cm高的调节立杆保证扫地杆距地面的距离。

本例中，在侧端的立杆与已浇筑边墙之间连接有侧向支撑8。为确保整个支撑架体在水平方向稳定，在架体侧面与侧向墙体、柱之间通过水平支撑杆进行可靠支撑，竖向间距3m纵向间距3.6m，在主节点附近用扣件进行连接。

参见图5所示，在过渡段梁位置，主楞下方沿着过渡段梁的宽度方向设有一组附加主楞17；所述附加主楞17的两端部超过过渡段梁的宽度、且外端部与过渡段梁侧面主楞之间设有至少一根过渡斜撑22。本例中，该部位采用局部加密方法搭设梁下的支撑架体，考虑梁下主楞布置方向，将梁下段支撑主楞搭设成双层，以方便布置斜过渡段模型。腋角处加设斜撑与梁底主楞对拉顶紧，用钢管扣件将斜撑与立杆、纵向斜撑与纵向斜撑之间连接作为辅助支撑，增加架体稳定性，其中梁底部分采用12.6#工字钢作为次愣，梁侧部分采用50×100×3mm矩形钢管作为次愣，结构为放射状拱形圆弧结构，横向尺寸沿纵向渐变缩尺，模架主楞需按结构弧度定型加工。

参见图6所示，针对直线型过渡，在梁内预埋单侧螺栓以固定梁测模板，梁侧用过渡斜撑22与梁底主楞对拉顶紧，用钢管扣件将斜撑与立杆、纵向斜撑与纵向斜撑之间连接作为辅助支撑，增加架体稳定性，

参见图7所示，设置在隧道洞的底部腋角位置的立杆、其底部连接有底托16，立杆与底托的夹角与底部腋角的坡面相适应；所述底托16包括水平底板和垂直连接在水平底板上的竖直连接板，其中连接板与立杆底部铰接连接、并通过紧固件紧固；底板腋角处底托为可旋转底座，使底托与腋角紧密贴合，保证全面受力，当腋角处扫地杆距离地面高度超过400mm时，在相邻两根立杆的底部连接附加钢管9，使扫地杆距离地面距离小于400mm。

参见图8、图9所示，在隧道洞的顶部腋角位置，主楞沿着顶部腋角外轮廓设置、超过施工缝后向架体方向水平反折，反折位置的主楞外端与顶部腋角位置的主楞之间设有至少一根腋角斜撑9；顶部腋角的主楞与边墙施工缝处主楞首尾相连，并在支撑墙体施工缝处面板主楞上加设腋角斜撑9，并用钢管将腋角斜撑与相邻的立杆和/或斜撑之间连接作为辅助支撑15，以增加整体的稳定性。所述腋角斜撑为可调支撑，其中一根腋角斜撑的顶端支设在顶板主楞和中墙施工缝侧面主楞的转角节点位置，腋角斜撑的端部与主楞上的螺栓孔通过紧固件连接。

参见图8所示，边部侧墙的单侧面板采用两个单侧预埋螺栓固定，其中下方螺栓与埋入墙体的拉筋13焊接，上方螺栓通过拉筋13与埋置在墙体施工缝中部的竖向预埋钢筋14焊接；参见图9所示，中间隔墙的对侧面板之间拉结有对拉螺栓；从而达到固定模板的目的。

一种应用所述的顶板支撑体系的施工方法，流程为：放线定位→可调底座、基座→安装扫地杆→校正水平→安装基础立杆→安装第二层横杆→安装上层立杆、横杆及竖向斜杆→加水平兜网→搭设顶托及龙骨→检查验收，具体步骤如下：

步骤一，在已浇筑底板上放线，放出轴线和边线；

步骤二，搭设支撑架体至设计的高度：搭设过程中需要控制自由端长度和顶层步距，其中控制自由端长度有两种方式。

1）方式一：在立杆顶部设置碗扣顶托，并利用钢管扣件将相邻立杆横纵两个方向连接起来，以达到减小顶部自由段长度的目的。

2）方式二：利用钢管扣件将相邻立杆横纵两个方向连接起来，以达到减小顶部自由段长度的目的，使自由段长度小于400mm。

控制顶层步距则是在立杆顶部设置带碗扣顶托，进一步减小顶部自由端长度。

步骤三，在支撑架体上依次支设主楞、次愣和面板。

步骤四，绑扎钢筋骨架。

步骤五，进行模板的起拱调整，完成顶板支撑体系的安装。

步骤六，浇筑顶板混凝土，并进行养护。

步骤七，重复步骤一至步骤六，按照结构长度方向逐段进行顶板施工。

梁、板混凝土模板搭设方法如下：

第一步，在楼地面上放线，放出轴线和墙柱构件的边线；以梁为中线进行50×100短方木垫板摆放和碗扣架立杆的安装，水平横杆根据构造要求安装。安装横杆时，将上碗扣扣紧，并使用锤子适当砸紧固，不能松动。

第二步，在第一步搭设的下部碗扣架支撑的横杆上铺设脚手板作为临时的作业面，向上继续安装立杆及横杆，直至设计的高度。搭设碗扣架时，将四周斜杆、框架梁底斜杆、抱柱连接同时安装。

第三步，安装梁底模板。在支撑架体搭设完毕后应进行一次验收，验收合格后再安装梁底模板。安装前，在梁底横向钢管的标高位置铺设脚手板作业面，形成作业平台，安装梁底模板。

第四步，插入梁钢筋绑扎，同时进行梁帮、楼板模板安装的准备。

第五步，安装梁帮、楼板模板，并进行加固，进行模板的起拱调整，完成混凝土梁板模架的安装作业。

Claims (10)

1.一种大跨度连续拱形结构，其特征在于：

所述结构包括至少两个并排的隧道洞（1），在长向上包括小起拱段（2）和大起拱段（3），大起拱段和小起拱段之间通过过渡段（4）变径过渡；

所述大起拱段（3）的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的连续拱形结构；

所述小起拱段（2）的横截面中并排的隧道洞的顶板为一体浇筑的平板结构。

2.根据权利要求1所述的大跨度连续拱形结构，其特征在于：

所述大起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角为坡面；

所述小起拱段的横截面中隧道洞的底部腋角和顶部腋角均为坡面。

3.根据权利要求1所述的大跨度连续拱形结构，其特征在于：

所述过渡段为过渡段梁（5），所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形、且高于小起拱段的顶板顶面，下底面超出大起拱段的顶板底面、且超出小起拱段的顶板底面。

4.根据权利要求1所述的大跨度连续拱形结构，其特征在于：

所述过渡段设有过渡段梁（5），所述过渡段梁顶面为与大起拱段顶板顶面平齐的连续拱形，且高于小起拱段的顶板顶面、并通过斜面与小起拱段的顶板顶面过渡；

所述过渡段梁下底面与小起拱段的顶板底面平齐，且超出大起拱段的顶板底面、并通过斜面与大起拱段顶板底面过渡。

5.一种如权利要求1至4任意一项所述的大跨度连续拱形结构的顶板支撑体系，其特征在于：包括支设在待浇筑顶板（6）下方的支撑架体（7）；

所述支撑架体沿着隧道洞长向连续设置；

所述支撑架体的顶端依次设置主楞（11）、次楞（12）以及面板（10）；其中主楞沿着隧道洞的宽度方向设置、且沿着隧道洞的长度方向平行间隔分布。

6.根据权利要求5所述的顶板支撑体系，其特征在于：

所述支撑架体（7）是由立杆、横杆以及剪叉撑构成的立体框架结构；

其中侧端的立杆与已浇筑边墙之间连接有侧向支撑（8）。

7.根据权利要求6所述的顶板支撑体系，其特征在于：

设置在隧道洞的底部腋角位置的立杆、其底部连接有底托（16），立杆与底托的夹角与底部腋角的坡面相适应；

所述底托（16）包括水平底板和垂直连接在水平底板上的竖直连接板，其中连接板与立杆底部铰接连接、并通过紧固件紧固。

8.根据权利要求5所述的顶板支撑体系，其特征在于：

在隧道洞的顶部腋角位置，主楞沿着顶部腋角外轮廓设置、超过施工缝后向支撑架体方向水平反折，反折位置的主楞外端与顶部腋角位置的主楞之间设有至少一根腋角斜撑（9）；

中间隔墙的对侧面板之间拉结有对拉螺栓；

边部侧墙面板的对拉螺栓的另一端与预埋在已浇筑边墙内的拉筋（13）连接或者通过拉筋（13）与预埋在已浇筑边墙内的预埋钢筋（14）连接。

9.根据权利要求5所述的顶板支撑体系，其特征在于：

在过渡段梁位置，主楞下方沿着过渡段梁的宽度方向设有一组附加主楞（17）；

所述附加主楞（17）的两端部超过过渡段梁的宽度、且外端部与过渡段梁侧面主楞之间设有至少一根过渡斜撑（22）。

10.一种应用权利要求5至9任意一项所述的顶板支撑体系的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，在已浇筑底板上放线，放出轴线和边线；

步骤二，搭设支撑架体至设计的高度；

步骤三，在支撑架体上依次支设主楞、次愣和面板；

步骤四，绑扎钢筋骨架；

步骤五，进行模板的起拱调整，完成顶板支撑体系的安装；

步骤六，浇筑顶板混凝土，并进行养护；

步骤七，重复步骤一至步骤六，按照结构长度方向逐段进行顶板施工。