CN109798126A - 预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法，涉及隧道施工的技术领域，其中，预制块体采用抗渗混凝土制成，在预制块体上开设至少一条贯通预制块体的第一孔道；由多个预制块体组成环框结构，组成环框结构的每条边的多个预制块体的第一孔道连通，通过钢绞线和锚固件将环框结构的每条边分别连接形成预制隧道单元；多个预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过钢绞线和锚固件将多个预制隧道单元连接组成隧道结构。本申请克服了目前整体预制或大块度分块预制中存在的模具不具有通用性的弊端，同时块体小型化可实现运输、吊装等施工机械的轻型化，通过调整预制块体的数量，可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工。

Description

预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工的技术领域，尤其是涉及一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法。

背景技术

地下工程中的预制装配式施工越来越多地受到关注和应用。具体预制装配方式对于地下工程，尤其是隧道工程，主要分为整体预制装配式和分块预制装配式；前者具有相对较好的结构整体性和防水性能，后者为减少接头，一般采用大块度预制。因而，目前对于隧道工程的预制工法常常伴随运输、吊装等施工机具规模大，施工工艺要求高，特制模具制作量大，工序复杂，施工周期长，对周边环境干扰大等缺点，且由于分块块度大或整节段预制，很难做到不同工程之间的模具通用，造成浪费，很不经济。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法，以解决上述存在的技术问题之一。

第一方面，本发明提供了一种预制块体，采用抗渗混凝土制成，在所述预制块体上开设至少一条贯通所述预制块体的第一孔道。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述预制块体包括长条形预制块体、L形预制块体和异形预制块体。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在所述L形预制块体的表面对应所述第一孔道的位置处开设用于容纳锚固件的安装槽。

结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述预制块体上还开设至少一条贯通所述预制块体且与所述第一孔道呈夹角设置的第二孔道。

结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式或第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在所述预制块体表面靠近所述预制块体的外边缘处开设用于安装密封条的凹槽。

第二方面，本发明提供了一种预制隧道单元，由多个如上所述的预制块体组成环框结构；

组成所述环框结构的每条边的多个所述预制块体的第一孔道连通，通过钢绞线和锚固件将所述环框结构的每条边分别连接固定。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，在相邻的两个所述预制块体之间设置密封条，并在相邻的两个所述预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

第三方面，本发明还提供了一种隧道结构，包括多个如上所述的预制隧道单元，多个所述预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过所述钢绞线和所述锚固件将多个所述预制隧道单元连接固定。

第四方面，本发明还提供了一种隧道结构的施工方法，使用上述的预制块体，包括以下步骤：

对齐底层和两侧的多个所述预制块体，将钢绞线穿入对应的所述第一孔道内，通过锚固件张拉所述钢绞线，并在所述第一孔道内压注水泥浆构造出预制隧道单元的框架底边和侧边；

安装顶层的所述预制块体，将所述钢绞线穿入对应的所述第一孔道内，通过所述锚固件张拉所述钢绞线，并在所述第一孔道内压注水泥浆，构造出所述预制隧道单元的整体框架；

将多个所述预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过所述钢绞线和所述锚固件将多个所述预制隧道单元连接固定；

在相邻的两个所述预制块体之间设置密封条，以及在相邻的两个所述预制块体之间的接缝处涂覆防水材料的步骤。

结合第四方面，本发明提供了第四方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括在施工前，设计所述预制块体的形状和尺寸，并进行制备的步骤。

本发明提供一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法，其中，预制块体采用抗渗混凝土制成，在预制块体上开设至少一条贯通预制块体的第一孔道。本申请中的预制块体具有防水功能，预制块体上的第一孔道用于穿过钢绞线，根据实际情况将多块预制块体连接成一个整体。进而，克服了目前整体预制中存在的模具不具有通用性的弊端，且拼接简单快速，可实现不同隧道断面尺寸的施工；通过调整预制块体的数量，可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工，实现运输、吊装等施工机械的轻型化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的长条形预制块体的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的L形预制块体的结构示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的预制隧道单元的结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的预制隧道单元的局部结构示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的预制隧道各施工步骤的示意图。

图标：10-长条形预制块体；11-L形预制块体；12-第一孔道；13-第二孔道；14-凹槽；15-安装槽；20-预制隧道单元；21-钢绞线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

地下工程中的预制装配式施工越来越多地受到关注和应用。具体预制装配方式对于地下工程，尤其是隧道工程，主要分为整体预制装配式和分块预制装配式；前者具有相对较好的结构整体性和防水性能，后者为减少接头，一般采用大块度预制。因而，目前对于隧道工程的预制工法常常伴随运输、吊装等施工机具规模大，施工工艺要求高，特制模具制作量大，工序复杂，施工周期长，对周边环境干扰大等缺点，且由于分块块度大或整节段预制，很难做到不同工程之间的模具通用，造成浪费，很不经济。基于此，本发明提供了一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法，下面通过具体实施例进行描述。

一种预制块体，采用抗渗混凝土制成，在预制块体上开设至少一条贯通预制块体的第一孔道。

优选地，预制块体包括长条形预制块体、L形预制块体和异形预制块体。

优选地，在L形预制块体的表面对应第一孔道的位置处开设用于容纳锚固件的安装槽。

优选地，预制块体上还开设至少一条贯通预制块体且与第一孔道呈夹角设置的第二孔道。

优选地，在预制块体表面靠近预制块体的外边缘处开设用于安装密封条的凹槽。

实施例一：

如图1～图2所示，图1示出了本申请实施例所提供的长条形预制块体的结构示意图；图2示出了本申请实施例所提供的L形预制块体的结构示意图。

在本申请实施例中，长条形预制块体10的四个侧面均为长方形，断面形状为长方形，沿着长方形的长边方向开设贯通长条形预制块体10的两条互不冲突的第一孔道12，在长条形预制块体10表面靠近其外边缘处开设用于安装密封条的凹槽14，且环绕长条形预制块体10的一周；L形预制块体11的两个相对的表面呈L形，断面形状为L形，沿着L形预制块体11的L边开设互相垂直的贯通L形预制块体11的两条互不冲突的第一孔道12，在L形表面上开设两条贯通预制块体且与第一孔道12互不冲突且呈直角设置的第二孔道13，在L形预制块体11表面靠近其外边缘处开设用于安装密封条的凹槽14，且环绕L形预制块体11的一周；在L形预制块体11的表面对应第一孔道12的位置处开设用于容纳锚固件的安装槽15。通常情况下，长条形预制块体10采用横向布置和竖向布置，L形预制块体11通常布置在角部，通过长条形预制块体10和L形预制块体11的彼此配合连接，形成一个整体。

综上所述，本申请提供的预制块体具有防水功能，L形预制块体11用于角部，模具为L形，长条形预制块体10用于竖向布置和横向布置，模具为长方形，沿拼接方向开设第一孔道12，且拼接的长条形预制块体10和L形预制块体11的第一孔道12的截面互相吻合，从而使长条形预制块体10和L形预制块体11在钢绞线的张拉下形成整体结构并稳定，拼接后的预制块体沿第一孔道12方向的长度可自由调整，以应对不同需求的工况，其中，安装槽15为钢绞线的张拉锚固预留一定的空间。

进而，本申请提供的预制块体克服了目前整体预制中存在的模具不具有通用性的弊端，且拼接简单快速，可实现不同隧道断面尺寸的施工；通过调整预制块体的数量，可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工，实现运输、吊装等施工机械的轻型化。

需要说明的是，预制块体也可以采用异形预制块体，这里面的异形可以是三角形，梯形或是其他不规则图形，即预制块体的断面可以为三角形，梯形或是其他不规则图形；将这些异形预制块体布置在角部，长条形预制块体10拼接在各个相邻的异形预制块体之间，并在第一孔道12内穿入钢绞线，从而将它们连接成一个稳定的整体。除此之外，第一孔道12与第二孔道13呈夹角设置，在本申请中的夹角为直角，但也可以不是直角，夹角角度的选择由隧道的形状来决定，在此就不一一赘述。

在本申请实施例中，安装槽15设置在L形预制块体11的一侧，为竖直方向钢绞线的张拉锚固预留一定的空间，且安装槽15在空间上不应与其他孔道有任何冲突。

需要补充的是，在预制块体表面靠近预制块体的外边缘处开设用于安装密封条的凹槽14，凹槽14靠近预制块体的外边缘，且环绕预制块体一周，凹槽14的深度和宽度由密封条决定，且在多个预制块体拼接后，还可在其表面喷涂防水材料，从而使预制块体具有一定的防水功能。其中，本申请的凹槽14的位置只是一个示例，实际过程中，可按需要修改模具，从而对凹槽14在预制块体上的位置进行调整。

基于相同的技术构思，本发明提供了一种预制隧道单元，具体可参见以下实施例。

一种预制隧道单元，由多个预制块体组成环框结构；

组成环框结构的每条边的多个预制块体的第一孔道连通，通过钢绞线和锚固件将环框结构的每条边分别连接固定。

优选地，在相邻的两个预制块体之间设置密封条，并在相邻的两个预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

实施例二：

如图3～图4所示，图3示出了本申请实施例所提供的预制隧道单元的结构示意图；图4示出了本申请实施例所提供的预制隧道单元的局部结构示意图。

在本申请实施例中，预制隧道单元20由四个L形预制块体11和六个长条形预制块体10组成环形的框架；将四个L形预制块体11分别布置在角部，在每相邻两个L形预制块体11之间横向拼接两个长条形预制块体10，竖向拼接一个长条形预制块体10；其中，每相邻两个预制块体的第一孔道12连通，通过钢绞线和锚固件将框架的每条边分别连接固定；最后，在相邻的两个预制块体之间设置密封条，并在相邻的两个预制块体之间的接缝处涂覆防水材料，从而使预制隧道单元20具有防水功能。

将本申请实施例中的预制隧道单元20应用到浅埋小断面隧道等相关工程中，既安全可靠，又能够减少现场施工工序、减少施工周期、减少模具数量、节约能源、降低成本和提高经济效益；由于尺寸易于调整，可适用于不同功能需求的隧道工程，应用范围广泛，从而快速、绿色、经济高效的建造隧道。

基于相同的技术构思，本发明提供了一种隧道结构，包括多个预制隧道单元，多个预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过钢绞线和锚固件将多个预制隧道单元连接固定。

本申请实施例中的预制隧道由多个预制隧道单元层叠排列组成通道结构，并将钢绞线穿过第二孔道，通过钢绞线和锚固件的相互配合将多个预制隧道单元连接固定。

本申请实施例中的预制隧道结构，可实现不同断面尺寸模具的标准化与小型化，在相关工程上更具有通用性；通过钢绞线克服了各方向预制块体之间的连接问题，通过施加预加应力可使构件在使用荷载作用下不出现裂缝，或使裂缝大大推迟出现，增加了预制块体所筑结构的承载能力，同时也可改善构件的使用性能，提高构件刚度，增加结构安全性和耐久性；可实现不同隧道断面尺寸的施工，通过调整块体数量可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工；可实现运输、吊装等施工机械的轻型化。

进而，介绍本申请实施例中的隧道结构的施工方法，具体可参见以下实施例。

一种隧道结构的施工方法，使用预制块体，包括以下步骤：

对齐底层和两侧的多个预制块体，将钢绞线穿入对应的第一孔道内，通过锚固件张拉钢绞线，并在第一孔道内压注水泥浆，构造出预制隧道单元的框架底边和侧边；

安装顶层的预制块体，将钢绞线穿入对应的第一孔道内，通过锚固件张拉钢绞线，并在第一孔道内压注水泥浆，构造出预制隧道单元的整体框架；

将多个预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过钢绞线和锚固件将多个预制隧道单元连接固定；

在相邻的两个预制块体之间设置密封条，以及在相邻的两个预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

优选地，还包括在施工前，设计预制块体的形状和尺寸，并进行制备的步骤。

实施例三：

如图5所示，图5示出了本申请实施例所提供的预制隧道各施工步骤的示意图。

具体步骤如下：

(1)在施工前，按设计要求确定工程断面尺寸后，定制各个预制块体的模具，以确定长条形预制块体10和L形预制块体11的尺寸；

(2)坑体平整后，按设计要求先落地并对齐底层和两侧的预制块体，将钢绞线21穿入第一孔道12内，通过锚固件(图中未示出)张拉钢绞线21，并在第一孔道12内压注水泥浆，构造出预制隧道单元20的框架底边和侧边；

(3)在可移动简易升降平台的支持下，将顶层预制块体端部的第一孔道12与两侧预制块体对应的第一孔道12对齐，将钢绞线21穿入第一孔道12内，通过锚固件张拉钢绞线21，并在第一孔道12内压注水泥浆，构造出预制隧道单元20的整体框架；

(4)将多个预制隧道单元20层叠排列组成通道结构，将钢绞线21穿入第二孔道13内，通过锚固件张拉钢绞线21，并在第二孔道13内压注水泥浆，将多个预制隧道单元20连接固定，构造出预制隧道；

(5)在相邻的两个预制块体之间设置密封条，以及在相邻的两个预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

需要说明的是，在第一孔道12和第二孔道13内压注水泥浆，是为了防止钢筋锈蚀并与块体黏结成整体；顶层的预制块体在可移动简易升降平台的支持下进行拼接。

需要进一步说明的是，两侧竖直方向的第一孔道12在放入钢绞线21之前，可先将等口径、等长度的PVC管放入竖直方向的第一孔道12内，再将钢绞线21放入其中，钢绞线21的两端分别处于L形预制块体11上预留的安装槽15内，为此处钢绞线21进行张拉留有施作空间，再在内部压注水泥浆。

需要补充的是，在本申请实施例中，是先将坑体平整后，在坑底进行铺设预制块体，然后进行锚固；但并不仅仅局限于此，此过程也可以改为在铺设前对预制块体预先进行锚固，形成整体后再吊放至坑底，接下来的步骤与上述相同。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明提供一种预制块体、预制隧道单元、隧道结构及施工方法，其中，预制块体采用抗渗混凝土制成，在预制块体上开设至少一条贯通预制块体的第一孔道；拼接简单快速，可实现不同隧道断面尺寸的施工，通过调整预制块体的数量，可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工。由多个预制块体组成环形的框架，组成框架的每条边的多个预制块体的第一孔道连通，通过钢绞线和锚固件将框架的每条边分别连接固定形成预制隧道单元；多个预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过钢绞线和锚固件将多个预制隧道单元连接固定组成隧道结构。本申请实施例中的预制隧道结构，可实现不同断面尺寸模具的标准化与小型化，在相关工程上更具有通用性；通过钢绞线克服了各方向预制块体之间的连接问题，通过施加预加应力可使构件在使用荷载作用下不出现裂缝，或使裂缝大大推迟出现，增加了预制块体所筑结构的承载能力，同时也可改善构件的使用性能，提高构件刚度，增加结构安全性和耐久性；可实现不同隧道断面尺寸的施工，通过调整块体数量可针对不同跨度和高度的隧道工程进行施工；可实现运输、吊装等施工机械的轻型化。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种预制块体，其特征在于，采用抗渗混凝土制成，在所述预制块体上开设至少一条贯通所述预制块体的第一孔道。

2.根据权利要求1所述的预制块体，其特征在于，所述预制块体包括长条形预制块体、L形预制块体和异形预制块体。

3.根据权利要求2所述的预制块体，其特征在于，在所述L形预制块体的表面对应所述第一孔道的位置处开设用于容纳锚固件的安装槽。

4.根据权利要求1或2所述的预制块体，其特征在于，所述预制块体上还开设至少一条贯通所述预制块体且与所述第一孔道呈夹角设置的第二孔道。

5.根据权利要求1所述的预制块体，其特征在于，在所述预制块体表面靠近所述预制块体的外边缘处开设用于安装密封条的凹槽。

6.一种预制隧道单元，其特征在于，由多个如权利要求1～5任一项所述的预制块体组成环框结构；

组成所述环框结构的每条边的多个所述预制块体的第一孔道连通，通过钢绞线和锚固件将所述环框结构的每条边分别连接固定。

7.根据权利要求6所述的预制隧道单元，其特征在于，在相邻的两个所述预制块体之间设置密封条，并在相邻的两个所述预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

8.一种隧道结构，其特征在于，包括多个如权利要求6或7所述的预制隧道单元，多个所述预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过所述钢绞线和所述锚固件将多个所述预制隧道单元连接固定。

9.一种隧道结构的施工方法，其特征在于，使用权利要求1所述的预制块体，包括以下步骤：

对齐底层和两侧的多个所述预制块体，将钢绞线穿入对应的所述第一孔道内，通过锚固件张拉所述钢绞线，并在所述第一孔道内压注水泥浆构造出预制隧道单元的框架底边和侧边；

安装顶层的所述预制块体，将所述钢绞线穿入对应的所述第一孔道内，通过所述锚固件张拉所述钢绞线，并在所述第一孔道内压注水泥浆，构造出所述预制隧道单元的整体框架；

将多个所述预制隧道单元层叠排列组成通道结构，通过所述钢绞线和所述锚固件将多个所述预制隧道单元连接固定；

在相邻的两个所述预制块体之间设置密封条，以及在相邻的两个所述预制块体之间的接缝处涂覆防水材料。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，还包括在施工前，设计所述预制块体的形状和尺寸，并进行制备的步骤。