CN110778336A - 一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，包括拱墙、仰拱，所述拱墙包括朝向围岩的结构层、朝向隧道内部的管线层，所述结构层内用于浇筑混凝土；还包括与结构层内部相连通的注浆孔。拱墙从隧道内部至围岩方向依次分布第一模板、第二模板、第三模板，所述第一模板与第二模板之间为管线层，所述第二模板与第三模板之间为结构层；所述第二模板与第三模板之间设置若干加劲筋。本发明的目的在于提供一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，以解决现有技术中混凝土成型外观质量较差、不便于布置有利于舒适安全行车的设施的问题，实现提高隧道内部装饰效果、有利于行车舒适安全的目的。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法。
背景技术
传统公路隧道二次衬砌施工通常有以下几个问题，第一，采用普通模板，施工速度慢，混凝土成型外观质量较差，衬砌砼表面不平顺，出现接茬、错台、漏浆现象。第二，施工现场凌乱，文明施工难以控制；第三，二衬边墙与仰拱没有有效连接，大多数二衬拱角都是落在仰拱回填上的，不是与仰拱衬砌连接，二衬成环受力受到影响；第四，有些施工单位偷工减料，根本不施工隧道仰拱二衬，仰拱开挖后直接通过仰拱回填进行覆盖，严重影响隧道整体结构和安全性，第五，传统隧道内部装饰过于简单，丰富隧道内装，营造舒适安全的行车环境是现阶段需要解决的问题。所以如何有效控制隧道二次衬砌施工进度和质量是控制项目工期、造价、安全的关键因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，以解决现有技术中混凝土成型外观质量较差、不便于布置有利于舒适安全行车的设施的问题，实现提高隧道内部装饰效果、有利于行车舒适安全的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，包括拱墙、仰拱，所述拱墙包括朝向围岩的结构层、朝向隧道内部的管线层，所述结构层内用于浇筑混凝土；还包括与结构层内部相连通的注浆孔。
现有技术中隧道衬砌采用普通模板，施工速度慢，混凝土成型外观质量较差，衬砌砼表面不平顺，出现接茬、错台、漏浆现象；且传统隧道内部装饰过于简单，无法营造舒适安全的行车环境的问题，本发明提出一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，包括拱墙、仰拱。其中本发明的拱墙包括朝向围岩的结构层、朝向隧道内部的管线层，通过与结构层内部相连通的注浆孔向结构层内浇筑混凝土即可。管线层朝向隧道内部方向，因此，可以根据实际需要在管线层上设置各种装饰，或在管线层表面设置照明、违章监控等有利于交通安全的设施，这些设施通过管线层内部进行布线即可。并且从隧道内部方向看去，管线层将浇筑混凝土的结构层遮挡，因此能够将衬砌砼表面的不平顺、接茬、错台、漏浆等现象全部遮挡，从而解决现有技术中混凝土成型外观质量较差的缺陷。
进一步的，所述拱墙从隧道内部至围岩方向依次分布第一模板、第二模板、第三模板，所述第一模板与第二模板之间为管线层，所述第二模板与第三模板之间为结构层；所述第二模板与第三模板之间设置若干加劲筋。与传统衬砌的模板排布方式不同，本方案拱墙共设置三层模板，形成管线层、结构层结构，在第一模板上直接进行各类隧道内部设施的安装即可，所有模板均提前预制，在洞内进行拼装，节省劳动力。拱墙的各模板直接与仰拱进行拼装，拼装成型后为环状，因此拼装时也不需要临时支护模板、拱架等，能够有效节省支撑材料。其中加劲筋用于提高构件整体刚度。
进一步的，所述结构层朝向围岩方向的一侧表面设置若干第一凸隼，所述仰拱的拱角处预埋纵向排水管。若干第一凸隼的设置，使得围岩与结构层表面之间预留排水空隙，墙背水汇流至该空隙内在重力作用下向下流动，最终进入拱角处预埋的纵向排水管内，便于通过纵向排水管排出洞外。
进一步的，所述仰拱的内部底面设置若干第二凸隼。第二凸隼用于防止浇筑仰拱回填时，混凝土与仰拱外模之间相互错动，相较于现有技术能够显著提高仰拱回填时衬砌的结构稳定性。
优选的，第一凸隼、第二凸隼均按梅花状进行分布。
进一步的，所述管线层朝向隧道内部的一侧表面刷防火涂料，并绘制彩色图案或装配LED屏幕、装配照明设备、装配交通安全设施；所述管线层内还设置吸音板。LED屏幕、照明设备、交通安全设施均可从中空的管线层内部走线，解决了现有技术中外部走线方式带来的外观质量较差的问题。
进一步的，所述拱墙、仰拱在横截面上均为多段式结构，横截面上相邻两段之间可拆卸连接或热熔连接。即是对于拱墙和仰拱所组成的环形结构而言，其在环形方向上为多段式结构，现场直接拼接，能够形成拼接式的整体结构，有利于将拱墙、仰拱的模板各自提前预制成型，有利于小型化的运输。到达现场后逐段拼接成环即可。横截面上相邻两段之间，根据材质选择具体的拼接工艺，若使用金属材质时，可以进行可拆卸的固定连接，如螺栓连接、插接+卡扣连接等；若使用高分子聚合物时，可进行现场热熔连接。
进一步的，所述拱墙、仰拱在纵向上以1.5～2m为一个节段，相邻两个节段之间可拆卸连接。本方案中，纵向即是隧道的长度方向。拱墙、仰拱在纵向上以1.5～2m为一个节段，相邻两个节段之间现场进行连接，能够形成拼接式的整体结构，有利于提前预制成型、有利于小型化的运输。
进一步的，若干个节段连接成一个浇筑段，所述浇筑段在纵向上的长度为15～20m，所述浇筑段的两端均设置挡头板，所述挡头板上设置环向排水管。对于相邻两个节段而言，各自的拱墙的结构层连接起来形成整体，便于后续的整体浇筑。纵向上拼接15～20m形成一个浇筑段，在浇筑段两端设置挡头板，用于闭模，形成闭合的、浇筑混凝土的空间。此外，挡头板保留在相邻浇筑段之间，还可以兼做变形缝，从而提高隧道衬砌的抗震能力。由于本方案中挡头板兼做变形缝，因此在相邻的浇筑段的连接处容易有围岩水渗出，因此还在挡头板上设置环向排水管，通过环向排水管将渗出的围岩水引出至隧道外即可。
优选的，本申请中环向排水管可连接至纵向排水管，实现围岩水的汇集、便于统一排出洞外。
优选的，本申请中的环向排水管、纵向排水管均为单壁打孔波纹管。
一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)装配拱墙、仰拱，灌注仰拱混凝土；其中拱墙的管线层内预设好所需的LED屏幕、照明设备或交通安全设施，并从管线层内走线；
(b)仰拱混凝土达到设计强度后进行仰拱回填，回填之后对拱墙的结构层内灌注混凝土；
(c)支顶台车进场，对拱墙进行支顶。
进一步的，所述拱墙、仰拱的模板均由高分子材料制作而成；装配拱墙、仰拱的过程中，横截面上相邻的高分子材料之间热熔连接。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，拱墙包括朝向围岩的结构层、朝向隧道内部的管线层，通过与结构层内部相连通的注浆孔向结构层内浇筑混凝土即可。管线层朝向隧道内部方向，因此，可以根据实际需要在管线层上设置各种装饰，或在管线层表面设置照明、违章监控等有利于交通安全的设施，这些设施通过管线层内部进行布线即可。并且从隧道内部方向看去，管线层将浇筑混凝土的结构层遮挡，因此能够将衬砌砼表面的不平顺、接茬、错台、漏浆等现象全部遮挡，从而解决现有技术中混凝土成型外观质量较差的缺陷。
2、本发明一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，能够形成拼接式的整体结构，有利于将拱墙、仰拱的模板各自提前预制成型，有利于小型化的运输，到达现场后逐段拼接即可。
3、本发明一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构及其施工方法，拱墙的各模板直接与仰拱进行拼装，拼装成型后为环状，因此拼装时也不需要临时支护模板、拱架等，能够有效节省支撑材料。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例的结构示意图；
图2为本发明具体实施例中结构层的结构示意图；
图3为本发明具体实施例中相邻节段可拆卸连接的示意图；
图4为本发明具体实施例中挡头板的主视图；
图5为本发明具体实施例施工过程中台车进场的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-结构层，2-管线层，3-注浆孔，4-第一模板，5-第二模板，6-第三模板，7-加劲筋，8-第一凸隼，9-纵向排水管，10-第二凸隼，11-吸音板，12-挡头板，13-环向排水管，14-仰拱回填，15-支顶台车。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1至图5所示的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，包括拱墙、仰拱，所述拱墙包括朝向围岩的结构层1、朝向隧道内部的管线层2，所述结构层1内用于浇筑混凝土；还包括与结构层1内部相连通的注浆孔3。所述拱墙从隧道内部至围岩方向依次分布第一模板4、第二模板5、第三模板6，所述第一模板4与第二模板5之间为管线层2，所述第二模板5与第三模板6之间为结构层1；所述第二模板5与第三模板6之间设置若干加劲筋7。所述结构层1朝向围岩方向的一侧表面设置若干第一凸隼8，所述仰拱的拱角处预埋纵向排水管9。所述仰拱的内部底面设置若干第二凸隼10。所述管线层2朝向隧道内部的一侧表面刷防火涂料，并绘制彩色图案或装配LED屏幕、装配照明设备、装配交通安全设施；所述管线层2内还设置吸音板11。
本实施例中，拱墙的外模分为内外两层，内侧为结构层并预留注浆孔；外层为管线层，为隧道照明、安装LED屏幕内装。
本实施例中的吸音板11为铝蜂窝穿孔吸音板。
本实施例中第一模板的临空侧绘制彩色图案，作为隧道内部装饰并刷防火涂料；临空侧拱部加铝蜂窝穿孔吸音板隔音以避免密闭空间内噪音过大造成行车舒适度下降。
实施例2：
如图1至图5所示的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，在实施例1的基础上，所述拱墙、仰拱在横截面上均为多段式结构，横截面上相邻两段之间可拆卸连接或热熔连接。所述拱墙、仰拱在纵向上以1.5～2m为一个节段，相邻两个节段之间可拆卸连接。若干个节段连接成一个浇筑段，所述浇筑段在纵向上的长度为15～20m，所述浇筑段的两端均设置挡头板12，所述挡头板12上设置环向排水管13。
本实施例是集成了：衬砌结构、围岩侧排水、内空侧防火吸音装饰、预留机电设施等的多重体系融合的新型半装配式隧道衬砌结构。
本发明能快速进行工厂成批预制，洞内拼装，可以适应任意建筑限界的等级道路及高速公路隧道断面，大大缩短隧道施工时间、降低造价，且能够保证施工质量，预制构件外观也较为美观。
本实施例中：拱墙、仰拱均装配件，拱墙采用高强高分子外模，外模分为内外两层，其中内层为结构层，外层为管线层。内层膜加劲以提高构件刚度。装配件靠围岩侧采用凸壳式，按梅花型布置，以预留排水空隙，拱角处预埋纵向排水管，使墙背水汇流至纵向排水管排出洞外。装配件管线层临空侧绘制彩色图案或装配LED屏幕作为隧道内部装饰，并刷防火涂料；拱部管线层布置铝蜂窝穿孔吸音板；管线层预埋照明等交安设施。装配件之间前后两块承插式+卡扣连接，具体连接结果如图3所示。纵向上每1.5～2m一个节段以方便运输。纵向上15～20m设置一处带环向排水管的挡头板，将结构分隔形成15～20m一段的空间用于灌注混凝土，同时挡头板还可以兼做变形缝。仰拱部分外模临空侧可按梅花型布置布置向外凸起凸隼，以防止浇筑仰拱回填时，混凝土与仰拱外模之间相互错动。装配件内侧拱部预留注浆孔，当装配成环后进行灌注混凝土。施工顺序为首先成环装配高分子装配件，灌注仰拱混凝土，达到设计强度后进行仰拱回填，回填之后对其余部位进行灌注混凝土，同时支顶台车进场，对顶部装配件进行支顶，以防止混凝土未达到设计强度之前对装配件造成破坏。
本实施例适用于公路隧道，通过工厂预制高分子外模隧道装配件，在洞内进行拼装，节省劳动力，拼装时也不需要临时支护模板、拱架等，节省支撑材料，最为重要的是采用工厂标准化预制，大大提高了隧道施工质量，工期也得到大幅缩减，对降低造价，保证施工安全方面有较大优势；隧道内部装饰效果也大大改善。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，包括拱墙、仰拱，其特征在于，所述拱墙包括朝向围岩的结构层(1)、朝向隧道内部的管线层(2)，所述结构层(1)内用于浇筑混凝土；还包括与结构层(1)内部相连通的注浆孔(3)。
2.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述拱墙从隧道内部至围岩方向依次分布第一模板(4)、第二模板(5)、第三模板(6)，所述第一模板(4)与第二模板(5)之间为管线层(2)，所述第二模板(5)与第三模板(6)之间为结构层(1)；所述第二模板(5)与第三模板(6)之间设置若干加劲筋(7)。
3.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述结构层(1)朝向围岩方向的一侧表面设置若干第一凸隼(8)，所述仰拱的拱角处预埋纵向排水管(9)。
4.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述仰拱的内部底面设置若干第二凸隼(10)。
5.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述管线层(2)朝向隧道内部的一侧表面刷防火涂料，并绘制彩色图案或装配LED屏幕、装配照明设备、装配交通安全设施；所述管线层(2)内还设置吸音板(11)。
6.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述拱墙、仰拱在横截面上均为多段式结构，横截面上相邻两段之间可拆卸连接或热熔连接。
7.根据权利要求1所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述拱墙、仰拱在纵向上以1.5～2m为一个节段，相邻两个节段之间可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构，其特征在于，若干个节段连接成一个浇筑段，所述浇筑段在纵向上的长度为15～20m，所述浇筑段的两端均设置挡头板(12)，所述挡头板(12)上设置环向排水管(13)。
9.基于权利要求1至8中任一所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)装配拱墙、仰拱，灌注仰拱混凝土；其中拱墙的管线层(2)内预设好所需的LED屏幕、照明设备或交通安全设施，并从管线层(2)内走线；
(b)仰拱混凝土达到设计强度后进行仰拱回填，回填之后对拱墙的结构层(1)内灌注混凝土；
(c)支顶台车进场，对拱墙进行支顶。
10.根据权利要求9所述的一种多重体系的半装配式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，所述拱墙、仰拱的模板均由高分子材料制作而成；装配拱墙、仰拱的过程中，横截面上相邻的高分子材料之间热熔连接。
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