CN111271087B - 一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法，该方法具有施工灵活方便和安全性好的特点，能在拱部预制衬砌结构的施工过程中避免对其他工序的干扰，保证施工进度。包括如下步骤：①开挖隧道轮廓；②施作初期支护；③施作防排水系统；④沿隧道延伸方向分段连续浇筑形成浇筑仰拱、边墙二次衬砌；⑤将钢筋混凝土预制砌块单元从洞口运输到安装断面上；⑥调整拱部二次衬砌的姿态；⑦将钢筋混凝土预制砌块单元举升到设计位置；⑧通过连接型钢焊接连接第一型钢构件、第二型钢构件；⑨浇筑边墙二次衬砌、钢筋混凝土预制砌块单元之间空隙内的后浇混凝土，完成后浇筑接头的施工和该断面二次衬砌的施工。
Description
技术领域
本发明涉及隧道衬砌结构，特别涉及一种拱部采用预制构件的装配式隧道衬砌结构及施工方法。
背景技术
近年来，我国铁路建设发展迅猛，特别是高速铁路的建设进入了爆发式增长阶段。随着铁路运营里程的快速增长，以及线路标准的提高而带来的隧线比增大，铁路隧道的数量和规模也呈迅速增长的趋势，特别是在西南山区，隧道在铁路基建项目中的占比极高。
目前矿山法隧道施工过程中，由于各类工艺质量及其他因素，部分地段存在初支或衬砌背后脱空、二衬厚度不足、裂纹、渗漏水、施工缝错台、混凝土强度不均或不足等质量缺陷，此类质量问题在隧道拱部尤为突出，对铁路运营安全带来极大隐患。近年来，多条已开通的高速铁路在运营期间发生了若干起由于隧道衬砌质量缺陷带来的病害，导致降速运行甚至线路中断的事故，引起各方高度重视，并投入了巨大的人力物力进行整治。
传统矿山法施工的隧道衬砌一般采用曲墙带仰拱的现浇结构形式。施工时通常先对仰拱部位绑扎钢筋并浇筑混凝土，仰拱浇筑时两侧预留边墙接茬钢筋，待仰拱往掌子面方向施作一定步距之后，再利用衬砌模板台车对边墙及拱部进行钢筋绑扎并整体浇筑混凝土，边墙脚通过仰拱两侧的接茬钢筋与仰拱连接形成整体，因此，整个衬砌均是在现场浇筑成型。传统隧道衬砌施工存在的最大缺陷在于：由于衬砌为现场整体浇筑，浇筑工艺对衬砌质量至关重要，然而实际施工中由于结构钢筋绑扎不到位，入模、振捣、混凝土灌注困难等施工工艺问题，容易造成混凝土衬砌出现蜂窝、麻面、厚度不足、浇筑振捣不密实等情况，造成运营过程中衬砌的开裂甚至剥落掉块，极大程度上威胁着线路行车安全，此类情况在衬砌拱部位置尤为严重，对行车安全带来的威胁也最大。
因此，对传统矿山法施工的隧道衬砌结构进行优化，从根本上解决隧道衬砌拱部质量缺陷问题，提高隧道工程质量，充分保证隧道内行车安全成为了隧道建设的迫切需要。
针对传统矿山法衬砌存在的上述缺陷，在本发明人同日提出的名称为“一种装配式隧道衬砌结构”的发明专利申请的说明书，公开了一种用拱部预制拼装节段代替传统现浇结构进行现场拼装的装配式隧道衬砌结构，能够有效解决传统矿山法隧道衬砌结构的拱部质量缺陷。但由于衬砌拱部为预制拼装节段，其现场施工存在较大难度，需解决诸如拱部预制拼装节段如何在现场运输吊装、如何在隧道衬砌边墙已施作的情况下将预制拼装节段安装到设计位置、如何保证现场各工序的相对独立从而保证施工安全和进度等一系列问题。因此，需设计一种适用于拱部预制衬砌结构的施工方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法，该方法具有施工灵活方便和安全性好的特点，能在拱部预制衬砌结构的施工过程中避免对其他工序的干扰，保证施工进度。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
本发明的一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法该方法包括如下步骤：
①开挖隧道轮廓；
②施作初期支护；
③施作防排水系统；
④沿隧道延伸方向分段连续浇筑形成浇筑仰拱、边墙二次衬砌，仰拱两端与边墙二次衬砌底端固结；
⑤将用于拼装形成拱部二次衬砌的钢筋混凝土预制砌块单元从洞口运输到安装断面上；
⑥调整拱部二次衬砌的姿态使其与该断面上二次衬砌拱部预留位置对应；
⑦将钢筋混凝土预制砌块单元举升到设计位置；
⑧通过连接型钢焊接连接第一型钢构件、第二型钢构件，且对边墙二次衬砌、钢筋混凝土预制砌块单元的接茬钢筋进行绑扎；
⑨浇筑边墙二次衬砌、钢筋混凝土预制砌块单元之间空隙内的后浇混凝土，完成后浇筑接头的施工和该断面二次衬砌的施工。
本发明的有益效果是，在充分发挥矿山法隧道施工灵活的优势下，拱部二次衬砌32采用预制拼装结构，钢筋混凝土预制砌块单元可在工厂中批量生产，然后运到现场采用机械化拼装，改善现场劳动条件，节约材料，提高了隧道施工的机械化水平和劳动效率；由于拱部衬砌为工厂化预制，可以有效保证结构质量，避免由于现浇工艺问题带来的拱部衬砌质量缺陷，避免运营过程中拱部衬砌病害，保证行车安全。
附图说明
本说明书包括如下十四幅附图：
图1是一种装配式隧道衬砌结构的断面图；
图2、图3是本发明一种装配式隧道衬砌结构中边墙二次衬砌与拱部二次衬砌的连接方式示意图；
图4是沿图3中B-B线的剖面图；
图5是沿图3中C-C线的剖面图；
图6、图7是一种装配式隧道衬砌结构中拱部二次衬砌的拼装方式示意图；
图8、图9是一种装配式隧道衬砌结构中拱部二次衬砌的拼装方式示意图；
图10至图14是本发明一种装配式隧道衬砌结构的施工方法的过程示意图。
图中出示部位、构件及所对应的标记：初期支护结构10、防排水系统20、边墙二次衬砌30、仰拱31、仰拱填充层31a、拱部二次衬砌32、环向连接螺栓41、环向密封圈42、环向防水密封垫43、第一型钢构件51、第二型钢构件52、连接型钢53、接茬钢筋54、后浇混凝土55、纵向防水密封垫60、纵向连接螺栓70、预应力钢筋71。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，一种装配式隧道衬砌结构包括由内而外设置的初期支护结构10、防排水系统20和二次衬砌结构，二次衬砌结构包括仰拱31、边墙二次衬砌30和拱部二次衬砌32。所述仰拱31两端与边墙二次衬砌30底端固结，沿隧道延伸方向分段连续浇筑形成，即仰拱31、边墙二次衬砌30采用现场立模浇筑施作。所述拱部二次衬砌32为预制结构，由钢筋混凝土预制砌块单元纵向拼装而成，其环向两端与同侧边墙二次衬砌30通过连接结构形成搭接，或者通过连接构件形成固定连接。在充分发挥矿山法隧道施工灵活的优势下，拱部二次衬砌32采用预制拼装结构，其钢筋混凝土预制砌块单元可在工厂中批量生产，然后运到现场采用机械化拼装，改善现场劳动条件，节约材料，提高了隧道施工的机械化水平和劳动效率。由于钢筋混凝土预制砌块单元为工厂化预制，可以有效保证结构质量，避免由于现浇工艺问题带来的拱部衬砌质量缺陷，避免运营过程中拱部衬砌病害，保证行车安全。
参照图2和图5，所述后浇筑接头形成固定连接由环向延伸的第一型钢构件51、第二型钢构件52、连接型钢53、接茬钢筋54和后浇混凝土55构成。所述第一型钢构件51埋设在边墙二次衬砌30内，第二型钢构件52预埋在拱部二次衬砌32内，连接型钢53的两端分别与第一型钢构件51、第二型钢构件52的外伸端焊接连接。所述接茬钢筋54布设于一型钢构件51、第二型钢构件52外，后浇混凝土55浇筑于边墙二次衬砌30、拱部二次衬砌32的环向端面之间。
所述拱部二次衬砌32为预制结构，由钢筋混凝土预制砌块单元纵向拼装而成。参照图6和图7，拱部二次衬砌32中的两相邻钢筋混凝土预制砌块单元由穿过纵向连接孔的纵向连接螺栓70连接为一体。参照图8和图9，所述拱部二次衬砌32中的相邻多个钢筋混凝土预制砌块单元由纵向延伸的预应力钢筋71连接为一组，相邻组由穿过纵向连接孔的纵向连接螺栓70连接为一体。为确保拱部二次衬砌32的防水性能，所述拱部二次衬砌32中的两相邻钢筋混凝土预制砌块单元的纵向接触面之间设置环向延伸的纵向防水密封垫60。纵向连接螺栓70可以采用弧形螺栓或者倾斜设置的直螺栓。
参照图10至图14，本发明的一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法，包括如下步骤：
①开挖隧道轮廓；
②施作初期支护10；
③施作防排水系统20；
④沿隧道延伸方向分段连续浇筑形成浇筑仰拱31、边墙二次衬砌30，所述仰拱31两端与边墙二次衬砌30底端固结；
⑤将用于拼装形成拱部二次衬砌32的钢筋混凝土预制砌块单元从洞口运输到安装断面上；
⑥调整拱部二次衬砌32的姿态使其与该断面上二次衬砌拱部预留位置对应；
⑦将钢筋混凝土预制砌块单元举升到设计位置；
⑧通过连接型钢53焊接连接第一型钢构件51、第二型钢构件52，且对边墙二次衬砌30、钢筋混凝土预制砌块单元的接茬钢筋54进行绑扎；
⑨浇筑边墙二次衬砌30、钢筋混凝土预制砌块单元之间空隙内的后浇混凝土55，完成后浇筑接头的施工和该断面二次衬砌的施工。
以上所述只是用图解说明本发明一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (1)
1.一种设置后浇带连接的拱部预制衬砌结构施工方法，包括如下步骤：
①开挖隧道轮廓；
②施作初期支护(10)；
③施作防排水系统(20)；
④沿隧道延伸方向分段连续浇筑形成浇筑仰拱(31)、边墙二次衬砌(30)，仰拱(31)两端与边墙二次衬砌(30)底端固结；
⑤将用于拼装形成拱部二次衬砌(32)的钢筋混凝土预制砌块单元从洞口运输到安装断面上；
⑥调整拱部二次衬砌(32)的姿态使其与该断面上二次衬砌拱部预留位置对应；
⑦将钢筋混凝土预制砌块单元举升到设计位置；
⑧通过连接型钢(53)焊接连接第一型钢构件(51)、第二型钢构件(52)，且对边墙二次衬砌(30)、钢筋混凝土预制砌块单元的接茬钢筋(54)进行绑扎；
⑨浇筑边墙二次衬砌(30)、钢筋混凝土预制砌块单元之间空隙内的后浇混凝土(55)，完成后浇筑接头的施工和该断面二次衬砌的施工。
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