CN109578017A - 一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,在隧洞底部设有运输轨道,隧洞衬砌结构采用与隧洞衬砌结构断面形成尺寸相同的单块的衬砌结构预制块沿隧洞轴向依次拼装成型,该衬砌结构预制块底部设有滚轮,滚轮与运输轨道匹配以通过运输轨道依次运输拼装;在衬砌结构预制块前后两端面上设有用于将相邻的两块预制块拼装连接起来的螺栓组件。该隧洞衬砌结构特别适合于各种形状的特长小断面隧洞衬砌施工,基本不受小断面隧洞施工空间狭小的影响。

Description

一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域,具体涉及一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构及其施工方法。
背景技术
水利水电工程工程建设中,特长小断面水工隧洞施工往往是工程的重点和难点之一,对于特长小断面水工隧洞的开挖和衬砌支护,其施工时间较长,施工人员和设备施展空间有限,施工危险性大,施工质量和工期难以保证。
特长小断面隧洞施工过程中,因通风排烟和开挖出渣困难往往采用有轨运输出渣,为此,如何利用隧洞开挖出渣已铺设轨道进行后续隧洞混凝土衬砌施工,从而实现隧洞混凝土衬砌快速、经济、安全施工,避免传统隧洞衬砌施工方法中混凝土运输、立模、入仓和振捣过程中耗时耗力,确保施工质量和工期满足要求,是目前面临的一个技术问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,在隧洞底部设有运输轨道,隧洞衬砌结构采用与隧洞衬砌结构断面形成尺寸相同的单块的衬砌结构预制块沿隧洞轴向依次拼装成型,该衬砌结构预制块底部设有滚轮,滚轮与运输轨道匹配以通过运输轨道依次运输拼装;在衬砌结构预制块前后两端面上设有用于将相邻的两块预制块拼装连接起来的螺栓组件。
其中,在所述衬砌结构预制块位于隧洞边墙、顶拱和底板的位置处均预留孔洞。
进一步的,在衬砌结构预制块前后两端的侧面开方形边孔用于布置所述螺栓组件;所述螺栓组件包括分别位于衬砌结构预制块前后两端的方形边孔中的螺栓和螺母,螺栓和螺母均朝向隧洞轴向布置。
进一步的,螺母通过在衬砌结构预制块其中一端的方形边孔中朝隧洞轴向钻孔后固定在该钻孔处。
进一步的,螺母焊接在一块铁板上,该铁板通过预埋螺栓固定在所述方形边孔的侧壁上,铁板上设有孔,该孔与螺母的孔以及方形边孔上的钻孔三孔贯通。
进一步的,相邻的两衬砌结构预制块之间的缝隙中设有填缝水封材料(7)充填。
进一步的,砌结构预制块与隧洞开挖轮廓线之间的空隙设有高自密实性能混凝土充填。
该特长小断面水工隧洞快速衬砌结构的施工方法,包括如下步骤:
先对该特长小断面水工隧洞进行爆破开挖,隧洞开挖轮廓线为城门洞型,隧洞底部铺设运输轨道,隧洞开挖石渣通过运输轨道出渣;
待隧洞开挖清理完成后,进行混凝土衬砌支护,衬砌结构预制块沿隧洞轴线方向依次运输拼装;预制块运输和安装通过电瓶车牵引就位;预制块就位后,通过螺栓组件固定连接相邻预制块,使预制块串联固定;
预制块体安装就位后,在相邻预制块缝隙中填入填缝水封材料,并通过预制块上的预留孔洞灌入与预制块等强度的高自密实性能混凝土,以填充预制块与周围开挖岩体间的空隙,使之形成整体受力结构;
最后封填螺栓组件所在的槽和预留孔洞,使螺栓组件埋入混凝土中。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、该隧洞衬砌结构特别适合于各种形状的特长小断面隧洞衬砌施工,基本不受小断面隧洞施工空间狭小的影响。
2、该隧洞衬砌结构采用单块预制钢筋混凝土块体拼装成型,衬砌后结构美观,预制钢筋混凝土块采用人工、机械设备集中生产,施工质量和产量能够得到保证。
3、预制混凝土块体底板设有滚轮,通过电瓶车有轨牵引至隧洞衬砌处安装,可一次牵引多个预制块安装,相邻预制块体通过螺栓固定连接,安装快速方便,同时有效利用了隧洞开挖出渣轨道和牵引电瓶车,节省了混凝土运输费用。
4、预制块体底板、边墙和顶拱均预留孔洞,待隧洞衬砌预制块拼装完成一段后,通过预留孔洞进行混凝土回填或回填灌浆,使预制钢筋混凝土拼装块体与周围围岩形成整体受力结构,满足隧洞衬砌支护设计。
5、该衬砌结构避免了传统衬砌施工方法中混凝土运输、立模、入仓振捣等繁琐施工步骤,减少人员和设备在隧洞中的施工时间,规避和减小了施工风险,且节省了工程投资。
附图说明
图1为特长小断面水工断面开挖图;
图2为本发明预制块安装剖视图;
图3为本发明预制块安装轴测图;
图4为本发明最终隧洞衬砌成果图。
附图标记说明:1-隧洞开挖轮廓线,2-运输轨道,3-衬砌结构预制块,4-滚轮,5-预留孔洞,6-螺栓组件,7-填缝水封材料,8-高自密实性能混凝土。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的范围。
实施例1:
如图1所示,图1展示了某隧洞的开挖断面,可以看出,隧洞开挖轮廓线1为城门洞形状,由于局部存在超挖或者欠挖的可能,因此,对欠挖部位需要进一步处理,对超挖部位需要后续通过高自密实性混凝土8填充。从图1可以看出,隧洞开挖完成后,在隧洞底部设有运输轨道2,隧洞衬砌结构采用与隧洞衬砌结构断面形成尺寸相同的单块的衬砌结构预制块3沿隧洞轴向依次拼装成型,该衬砌结构预制块3底部设有滚轮4,滚轮4与运输轨道2匹配以通过运输轨道2依次运输拼装;如图2所示,可以看出每个衬砌结构预制块3的基本形状与隧洞开挖轮廓线1相匹配,也是城门洞型。
如图3所示,在衬砌结构预制块3前后两端面上设有用于将相邻的两块预制块拼装连接起来的螺栓组件6。在衬砌结构预制块3位于隧洞边墙、顶拱和底板的位置处均预留孔洞5。
从图3中还可以看出,在衬砌结构预制块3前后两端的侧面开有方形边孔用于布置螺栓组件6;螺栓组件6包括分别位于衬砌结构预制块3前后两端的方形边孔中的螺栓和螺母,螺栓和螺母均朝向隧洞轴向布置。螺母通过在衬砌结构预制块3其中一端的方形边孔中朝隧洞轴向钻孔后固定在该钻孔处。优选的,螺母焊接在一块铁板上,该铁板通过预埋螺栓固定在前述的方形边孔的侧壁上,铁板上设有孔,该孔与螺母的孔以及方形边孔上的钻孔三孔贯通。图3展示的是两块衬砌结构预制块3相互连接的情况,可以看出前方的一块衬砌结构预制块3的前部露出的螺栓头共有四组,该衬砌结构预制块3的后部设钻孔并固定螺母于孔口,用于后方的衬砌结构预制块3的螺栓头插入该孔中并从方形边孔中用螺母紧固。
相邻的两衬砌结构预制块3之间的缝隙中设有填缝水封材料7充填。砌结构预制块3与隧洞开挖轮廓线1之间的空隙设有高自密实性能混凝土8充填。如图4所示。
具体实施时,如图1中,拟先对该特长小断面水工隧洞进行爆破开挖,隧洞开挖轮廓线1为城门洞型,隧洞开挖石渣采用有轨运输出渣,隧洞底部铺设有运输轨道2。
待隧洞开挖清理完成后,即可进行混凝土衬砌支护,如图2所示,本例中所采用的混凝土衬砌结构为钢筋混凝土结构的衬砌结构预制块3沿长度方向预制块长度为1~3m,衬砌结构预制块3长度可根据设计牵引力进行具体设计,衬砌结构预制块3外轮廓尺寸略小于隧洞开挖设计尺寸,以确保衬砌结构预制块3能够顺利完成运输和安装。
预制块底部设有滚轮4,滚轮4需与隧洞开挖出渣运输轨道2相匹配,预制块运输和安装通过电瓶车牵引就位。预制块就位后,通过螺栓6固定连接相邻预制块,使预制块串联固定,如图3所示。
预制块体安装就位后,在相邻预制块缝隙中填入填缝水封材料7,并通过预制块的预留孔洞5灌入与预制块等强度的高自密实性能混凝土8,以填充预制块与周围开挖岩体间的空隙,使之形成整体受力结构。最后封填螺栓孔和预留孔洞5,使螺栓组件6埋入混凝土中。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:在隧洞底部设有运输轨道(2),隧洞衬砌结构采用与隧洞衬砌结构断面形成尺寸相同的单块的衬砌结构预制块(3)沿隧洞轴向依次拼装成型,该衬砌结构预制块(3)底部设有滚轮(4),滚轮(4)与运输轨道(2)匹配以通过运输轨道(2)依次运输拼装;在衬砌结构预制块(3)前后两端面上设有用于将相邻的两块预制块拼装连接起来的螺栓组件(6)。
2.根据权利要求1所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:在所述衬砌结构预制块(3)位于隧洞边墙、顶拱和底板的位置处均预留孔洞(5)。
3.根据权利要求1所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:在衬砌结构预制块(3)前后两端的侧面开方形边孔用于布置所述螺栓组件(6);所述螺栓组件(6)包括分别位于衬砌结构预制块(3)前后两端的方形边孔中的螺栓和螺母,螺栓和螺母均朝向隧洞轴向布置。
4.根据权利要求3所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:所述螺母通过在衬砌结构预制块(3)其中一端的方形边孔中朝隧洞轴向钻孔后固定在该钻孔处。
5.根据权利要求4所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:所述螺母焊接在一块铁板上,该铁板通过预埋螺栓固定在所述方形边孔的侧壁上,铁板上设有孔,该孔与螺母的孔以及方形边孔上的钻孔三孔贯通。
6.根据权利要求1所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:相邻的两衬砌结构预制块(3)之间的缝隙中设有填缝水封材料(7)充填。
7.根据权利要求1所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构,其特征在于:砌结构预制块(3)与隧洞开挖轮廓线(1)之间的空隙设有高自密实性能混凝土(8)充填。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的特长小断面水工隧洞快速衬砌结构的施工方法,其特征在于包括如下步骤:
先对该特长小断面水工隧洞进行爆破开挖,隧洞开挖轮廓线(1)为城门洞型,隧洞底部铺设运输轨道(2),隧洞开挖石渣通过运输轨道(2)出渣;
待隧洞开挖清理完成后,进行混凝土衬砌支护,衬砌结构预制块(3)沿隧洞轴线方向依次运输拼装;预制块运输和安装通过电瓶车牵引就位;预制块就位后,通过螺栓组件(6)固定连接相邻预制块,使预制块串联固定;
预制块体安装就位后,在相邻预制块缝隙中填入填缝水封材料(7),并通过预制块上的预留孔洞(5)灌入与预制块等强度的高自密实性能混凝土(8),以填充预制块与周围开挖岩体间的空隙,使之形成整体受力结构;
最后封填螺栓组件(6)所在的槽和预留孔洞(5),使螺栓组件(6)埋入混凝土中。
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