CN111305870A - 一种预制装配式隧道及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制装配式隧道及其施工方法，该隧道包括多个预制板块，所述预制板块包括上盖板、竖直支撑板，至少两个所述竖直支撑板和至少一个所述上盖板围成一个段仓，在一个所述段仓中，相邻两个所述竖直支撑板的下端部之间设有底板；在一个所述段仓中，所述竖直支撑板上端支撑所述上盖板，所述上盖板和所述竖直支撑板之间连接有竖直紧固件；多个所述段仓在纵向方向拼接形成隧道，相邻的两个所述段仓之间连接有纵向紧固件。相对于现有的明挖现浇施工方式，能够优化施工质量，具有施工工期短，对环境影响小等优点。

Description

一种预制装配式隧道及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道建设领域，尤其是涉及一种预制装配式隧道及其施工方法。

背景技术

随着经济的发展，城市车辆的数量呈爆发式增长，在一定时间和区域内，现有的交通环境网无法满足城市发展需求，造成交通拥堵。为解决这一问题，在城市干道节点上越来越多地采用立体交通形式，合理利用城市不同层次的空间，多设置高架桥或者城市下穿隧道。与高架桥或者其他方式相比，下穿隧道具有机动车不受干扰、快速通过、地面仍保留原有交通转化的功能、对周边景观影响较小等优点，近年在城市道路建设中逐渐增多，特别是在城市较为拥堵的十字路口或交叉口地段的运用十分普遍。传统的城市下穿隧道的施工方法以明挖现浇施工为主，明挖法施工多设置基坑支护以及隔水帷幕，施工时间长、占用道路宽、现浇施工噪音较大，现场施工垃圾多，碳排量大，对居民和建筑的影响大、下穿隧道结构现浇混凝土质量得不到保证，综合施工成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种预制装配式隧道及其施工方法，利用多个预制的板块进行装配组成隧道，相对于现有的明挖现浇施工方式，能够优化施工质量，具有施工工期短，对环境影响小等优点。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种预制装配式隧道，包括多个预制板块，所述预制板块包括上盖板、竖直支撑板，至少两个所述竖直支撑板和至少一个所述上盖板围成一个段仓，在一个所述段仓中，相邻两个所述竖直支撑板的下端部之间设有底板；在一个所述段仓中，所述竖直支撑板上端支撑所述上盖板，所述上盖板和所述竖直支撑板之间连接有竖直紧固件；多个所述段仓在纵向方向拼接形成隧道，相邻的两个所述段仓之间连接有纵向紧固件。

作为本发明的一种实施方式，所述竖直紧固件包括锚杆和固定在所述锚杆两端的锚螺母，所述锚杆两端的锚螺母分别各自固定在所述竖直支撑板和所述上盖板上，所述上盖板和所述竖直支撑板内部在竖直方向上分别开有相互对应的用于穿设所述锚杆的锚杆通道；所述纵向紧固件包括锚索和固定在所述锚索两端的锚固板，所述锚索两端的锚固板分别各自固定在相邻的两个所述段仓内，所述上盖板和所述竖直支撑板在纵向方向上分别开有用于穿设所述锚索的锚索通道。

进一步的，所述竖直支撑板包括有中间支撑板和侧边支撑板，在一个所述段仓中，最左侧和最右侧分别设置有一个所述侧边支撑板，两个所述侧边支撑板之间至少设有一个所述中间支撑板；所述中间支撑板的左右两侧分别设有用于支撑所述上盖板的承托台，一个所述中间支撑板的左右两侧分别对应支撑一个所述上盖板；位于最左右两侧的所述上盖板，一端支撑在所述中间支撑板上，另一端支撑在所述侧边支撑板上。

进一步的，所述竖直紧固件包括中间紧固件和侧边紧固件，所述中间紧固件连接于所述上盖板与所述承托台之间，所述侧边紧固件连接于所述上盖板与所述侧边支撑板之间；所述侧边紧固件包括上段锚杆和下段锚杆，所述上段锚杆位于所述上盖板内，所述下段锚杆位于所述侧边支撑板内，所述上段锚杆和所述下段锚杆之间通过连接螺套连接。

作为本发明的一种实施方式，每一所述上盖板内部开有两条平行设置的所述锚索通道，两条所述锚索通道分别位于所述上盖板的左右两端；每一所述竖直支撑板的下端部内至少开有一条所述锚索通道；每一所述锚索通道的中部分别对应开有一个张拉窗口，所述纵向紧固件的所述锚固板固定在所述张拉窗口内，通过所述张拉窗口可以对所述纵向紧固件的锚索进行张拉。

作为本发明的一种实施方式，在安装好所述竖直支撑板后，在所述竖直支撑板的底部之间浇筑形成所述底板。

作为本发明的一种实施方式，任意相邻的两个所述预制板块的接触面之间设有止水胶条。

进一步的，每一所述预制板块需要与其他预制板块拼接的面均为阶梯状，相邻两块预制板块需要拼接的面相互嵌合。

一种预制装配式隧道的施工方法，包括以下步骤：

S1.预制好预制板块，并将所述预制板块运送至施工现场；

S2.清理所述预制板块，在每一所述预制板块需要拼接的面粘贴止水胶条；

S3.在侧边支撑板内安装好下段锚杆并将锚螺母锁紧固定，在下段锚杆的上端安装连接螺套，再将中间支撑板和侧边支撑板吊装到位；

S4.在竖直支撑板之间浇筑混凝土形成底板；

S5.将上盖板安装在竖直支撑板上，将各锚杆通道对正，在与下段锚杆对应的锚杆通道内插入上段锚杆，并旋转上段锚杆与连接螺套连接固定，在上盖板上端张拉上段锚杆，并用锚螺母锁紧固定；在上盖板与承托台之间用中间紧固件张拉锁紧固定；依次拼装形成多个段仓；

S6.在相邻的两个段仓之间，通过张拉窗口在锚索通道内穿入锚索，在锚索的两端安装锚固板，张拉后锁紧固定，依次用纵向紧固件将各个段仓连接固定形成隧道。

进一步的，在步骤S5中，在对同一上盖板上的所有竖直紧固件进行张拉时，采用对角位置同时张拉的方式进行张拉；

在步骤S6中，在张拉纵向紧固件时，对相邻两个段仓左右对称的两组纵向紧固件进行同时张拉。

本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种预制装配式隧道及其施工方法，在预制厂预制出各个预制板块，再将各个预制板运送到施工现场进行装配形成隧道，相对于现有的明挖现浇施工方式，具有以下优点：

(1)各预制板工厂生产，施工质量高，防水性能高；

(2)现场干作业，对环境影响小；

(3)降低施工条件，全天候施工，且可以带水作业；

(4)开挖施工时，作业面小，降低土方工作量；

(5)施工工期短，社会成本低；

(6)对地基不均匀沉降适应性强，抗震性能高。

附图说明

图1为本发明的预制装配式隧道的一个段仓的正视示意图；

图2为图1中A区域的放大示意图；

图3为图2中B区域的放大示意图；

图4为本发明的预制装配式隧道的一个段仓的俯视示意图；

图5为本发明的预制装配式隧道的俯视示意图；

图6为本发明的其中两块预制板块拼接后的拼接处的局部放大示意图。

图中：1竖直支撑板、11侧边支撑板、12中间支撑板、121承托台、2上盖板、3底板、4竖直紧固件、41锚杆、411上段锚杆、412下段锚杆、42锚螺母、43注浆孔、5纵向紧固件、6张拉窗口、7止水胶条、8密封胶。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1-6，一种预制装配式隧道，包括多个预制板块，所述预制板块包括上盖板2、竖直支撑板1，至少两个所述竖直支撑板1和至少一个所述上盖板2围成一个段仓，在一个所述段仓中，相邻两个所述竖直支撑板2的下端部之间设有底板3；在一个所述段仓中，所述竖直支撑板1上端支撑所述上盖板2，所述上盖板2和所述竖直支撑板1之间连接有竖直紧固件4，每一上盖板2与每一竖直支撑板4之间，均通过多个竖直紧固件4连接，多个竖直紧固件4在纵向方向均匀排布；多个所述段仓在纵向方向拼接形成隧道，相邻的两个所述段仓之间连接有纵向紧固件5。通过使用各个预制板块进行装配，不用在现场浇筑成型，施工质量高，施工工期短，在装配时，以竖直支撑板1作为支撑，在竖直支撑板1之间浇筑混凝土形成底板3，上盖板盖2在竖直支撑板1上，由此，由左右两侧的竖直支撑板1、底部的底板3以及顶部的上盖板2围成了上下左右四面封闭，前后贯通的段仓，之后再将每个短的段仓依次排列拼接，形成长的隧道。在装配成每个段仓时，在竖直方向上(即隧道的上下方向)，利用竖直紧固件4将上盖板与竖直支撑板之间连接紧固，以此保证装配都的每个段仓的牢固可靠性以及密封防水性。在将装配完成的每个段仓进行拼接时，在纵向方向上(即隧道的延长方向)，利用纵向紧固件5将每个段仓之间进行连接紧固，以此保证整个隧道的牢固可靠性以及密封防水性。

具体的，所述竖直紧固件4包括锚杆41和固定在所述锚杆两端的锚螺母42，所述锚杆41两端的锚螺母42分别各自固定在所述竖直支撑板1和所述上盖板2上，所述上盖板2和所述竖直支撑板1内部在竖直方向上分别开有相互对应的用于穿设所述锚杆41的锚杆通道，在上盖板2和竖直支撑板1内分别开有相互对应的锚杆通道，即在将上盖板2准确装配到竖直支撑板1上后，上盖板2上和竖直支撑板1上锚杆通道是对应贯通的，竖直紧固件4的锚杆41可以贯穿在上盖板2和竖直支撑板1之间，其两端通过锚螺母42锁紧固定后，以此将上盖板2上和竖直支撑板1连接锁紧固定；所述纵向紧固件5包括锚索和固定在所述锚索两端的锚固板，所述锚索两端的锚固板分别各自固定在相邻的两个所述段仓内，所述上盖板2和所述竖直支撑板1在纵向方向上分别开有用于穿设所述锚索的锚索通道，同理，在将两个段仓之间对准后，两个段仓上的锚索通道是对应贯通的，纵向紧固件5的锚索贯穿在相邻的两个段仓之间，两端再分别固定在两个段仓上，以此实现将两个段仓连接锁紧固定，在拼接完多个段仓后，所有段仓与其前后相邻的段仓都是连接锁紧的，由此拼接形成了牢固可靠的隧道。竖直紧固件4使用锚杆41和锚螺母42，在将上盖板2和竖直支撑板1连接时，先使用锚螺母42将锚杆41一端固定，再在另一端张拉后用锚螺母42固定，以此能够使上盖板2和竖直支撑板1牢固地连接在一起，减小上盖板2与竖直支撑板1之间的缝隙，提高密封防水性；同理，纵向紧固件5使用锚索，锚索柔软，便于穿入到两个段仓的锚索通道内，连接时，先在一端将锚索固定，再在另一端张拉，张拉后再将另一端固定，由此能够牢固的将前后两个段仓紧紧相连在一起，减小两个段仓之间的缝隙，提高密封防水性。

进一步的，所述竖直支撑板1包括有中间支撑板12和侧边支撑板11，在一个所述段仓中，最左侧和最右侧分别设置有一个所述侧边支撑板11，两个所述侧边支撑板11之间至少设有一个所述中间支撑板12；所述中间支撑板12的左右两侧分别设有用于支撑所述上盖板的承托台121，一个所述中间支撑板12的左右两侧分别对应支撑一个所述上盖板2；位于最左右两侧的所述上盖板2，一端支撑在所述中间支撑板12上，另一端支撑在所述侧边支撑板11上。现有隧道中，存在有多仓隧道，即在左右方向上将隧道内部分隔成两个或两个以上的仓室，以此能够方便不同类型或不同方向的车辆行驶。因此，在本实施例中，将竖直支撑板1设置成中间支撑板12和侧边支撑板11，侧边支撑板11是设置在隧道最左右两侧的，只要支撑一个上盖板2的一端，中间支撑板12设置在隧道中间，其上端需要支撑不同的两个上盖板2的各自一端，由此在中间支撑板12的左右两侧分别设一个承托台121，可用于承托其左右两侧的上盖板2，每一中间支撑板左右两侧分别为不同的仓室。在本实施例中，通过设置中间支撑板可将隧道内分隔成多个仓室，施工时可根据实际要求设置中间支撑板的数量来改变仓室的数量，灵活多变，适应性强。

进一步的，所述竖直紧固件4包括中间紧固件和侧边紧固件，所述中间紧固件连接于所述上盖板2与所述承托台121之间，所述侧边紧固件连接于所述上盖板2与所述侧边支撑板11之间；所述侧边紧固件包括上段锚杆411和下段锚杆412，所述上段锚杆411位于所述上盖板2内，所述下段锚杆412位于所述侧边支撑板11内，所述上段锚杆411和所述下段锚杆412之间通过连接螺套连接。由于上盖板2的一端是直接支撑在侧边支撑板11的上端面的，因此，侧边紧固件需要从整个侧边支撑板1的下端贯穿侧边支撑板1并将其下端固定在侧边支撑板1内，所以在安装侧边支撑板时，需要先将锚杆41安装在侧边支撑板11内并将其一端固定，而安装后锚杆41上端露出较长的部分会影响上盖板2的安装，因此，将侧边紧固件的锚杆设置成上下分段连接的上段锚杆411和下段锚杆412，在吊装侧边支撑板11前，只需先安装下段锚杆412，之后在吊装好上盖板2后，再从上盖板2的上端插入上段锚杆411并将其与下段锚杆412连接，之后便可张拉，由此能够便于上盖板2的安装。优选的，本实施例中，连接螺套为带有内螺纹的套筒，上段锚杆411的下端和下段锚杆412的上端分别开有与之配合的外螺纹，在安装下段锚杆412时，先将连接套筒安装在下段锚杆412上。

进一步的，每一所述上盖板2内部开有两条平行设置的所述锚索通道，两条所述锚索通道分别位于所述上盖板2的左右两端；每一所述竖直支撑板1的下端部内至少开有一条所述锚索通道，对于侧边支撑板11，在其内部开一条锚索通道，对于中间支撑板12，在其内部开两条平行的锚索通道；每一所述锚索通道的中部分别对应开有一个张拉窗口6，所述纵向紧固件5的所述锚固板固定在所述张拉窗口内，通过所述张拉窗口6可以对所述纵向紧固件5的锚索进行张拉。优选的，张拉窗口6的开口朝上，在吊装好相邻的两个段仓后，从一个仓段的张拉窗口6穿入锚索，在下一个仓段的张拉窗口6引出该锚索，将锚索的一端固定后，在另一端进行张拉，张拉到位后，再将其固定。开设张拉窗口，能够便于穿引锚索和张拉锚索。

对于侧边支撑板11，在其内侧壁上开设有与其内部的锚杆通道连通的注浆孔43，在将侧边紧固件两端紧固后，从该注浆孔43向锚杆通道内注入水泥砂浆，填充锚杆与锚杆通道之间的间隙，以此对锚杆41的表面进行保护。对于上盖板2，在其与中间支撑板12连接的一端，同样开有与该端部内的锚杆通道连通的注浆孔43，同样用于注入水泥砂浆对锚杆41的表面进行保护；在完成竖直紧固件4的安装后，在其两端分别填充慢膨胀混凝土，以此对两端进行保护。同理，在预制板块内开有锚索通道的，也可开始对应的注浆孔43，在完成纵向紧固件5的安装后，向锚索通道内注入水泥砂浆以对锚索进行保护；在张拉窗口6内填充满膨胀混凝土，以此对纵向紧固件5两端进行保护。

作为本发明的一种实施方式，在安装好所述竖直支撑板1后，在所述竖直支撑板1的底部之间浇筑形成所述底板3。底板3采用现浇的方式，能够更好地与地基结合，同时保证底板3与竖直支撑板1之间连接的紧密性，提高防水效果。

作为本发明的一种实施方式，任意相邻的两个所述预制板块的接触面之间设有止水胶条7。在任意两个预制板块的接触面之间都设置止水胶条7，能够提高隧道的防水性能。在拼接前，先将止水胶条7粘贴到预制板块上再进行吊装拼接，由于竖直紧固件4和纵向紧固件5都为可张拉缩紧的紧固件，在张拉后，两个预制板块之间的间隙缩小，止水胶条7被压缩，以此能够保证止水胶条7紧密地填充预制板块之间的间隙，保证防水性能。

进一步的，参照图6，每一所述预制板块需要与其他预制板块拼接的面均为阶梯状，相邻两块预制板块需要拼接的面相互嵌合。设置阶梯状的拼接的面，能够使相邻预制板块之间的缝隙曲折化，提高防水性能。在隧道装配结合后，在各预制板块结合缝隙的内外表面均填充密封胶8，以此进一步保证防水效果。

本实施例中的预制装配式隧道的施工方法，包括以下步骤：

S1.预制好预制板块，并将所述预制板块运送至施工现场；

S2.清理所述预制板块，在每一所述预制板块需要拼接的面粘贴止水胶条；

S3.在侧边支撑板内安装好下段锚杆并将锚螺母锁紧固定，在下段锚杆的上端安装连接螺套，再将中间支撑板和侧边支撑板吊装到位；

S4.在竖直支撑板之间浇筑混凝土形成底板；

S5.将上盖板安装在竖直支撑板上，将各锚杆通道对正，在与下段锚杆对应的锚杆通道内插入上段锚杆，并旋转上段锚杆与连接螺套连接固定，在上盖板上端张拉上段锚杆，并用锚螺母锁紧固定；在上盖板与承托台之间用中间紧固件张拉锁紧固定；依次拼装形成多个段仓；

S6.在相邻的两个段仓之间，通过张拉窗口在锚索通道内穿入锚索，在锚索的两端安装锚固板，张拉后锁紧固定，依次用纵向紧固件将各个段仓连接固定形成隧道。

进一步的，在步骤S5中，在对同一上盖板上的所有竖直紧固件进行张拉时，采用对角位置同时张拉的方式进行张拉；

在步骤S6中，在张拉纵向紧固件时，对相邻两个段仓左右对称的两组纵向紧固件进行同时张拉；在张拉时，先从底板左右两侧的竖直支撑板进行张拉，再对上盖板左右两侧进行张拉；对于需要微转角的，可以通过控制张拉力度来调整左右两侧的纵向紧固件，进而调整两个段仓之间左右两侧为不同大小的间隙，从而实现调节两个段仓之间的角度。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种预制装配式隧道，其特征在于：包括多个预制板块，所述预制板块包括上盖板、竖直支撑板，至少两个所述竖直支撑板和至少一个所述上盖板围成一个段仓，在一个所述段仓中，相邻两个所述竖直支撑板的下端部之间设有底板；在一个所述段仓中，所述竖直支撑板上端支撑所述上盖板，所述上盖板和所述竖直支撑板之间连接有竖直紧固件；多个所述段仓在纵向方向拼接形成隧道，相邻的两个所述段仓之间连接有纵向紧固件。

2.如权利要求1所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：所述竖直紧固件包括锚杆和固定在所述锚杆两端的锚螺母，所述锚杆两端的锚螺母分别各自固定在所述竖直支撑板和所述上盖板上，所述上盖板和所述竖直支撑板内部在竖直方向上分别开有相互对应的用于穿设所述锚杆的锚杆通道；所述纵向紧固件包括锚索和固定在所述锚索两端的锚固板，所述锚索两端的锚固板分别各自固定在相邻的两个所述段仓内，所述上盖板和所述竖直支撑板在纵向方向上分别开有用于穿设所述锚索的锚索通道。

3.如权利要求2所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：所述竖直支撑板包括有中间支撑板和侧边支撑板，在一个所述段仓中，最左侧和最右侧分别设置有一个所述侧边支撑板，两个所述侧边支撑板之间至少设有一个所述中间支撑板；所述中间支撑板的左右两侧分别设有用于支撑所述上盖板的承托台，一个所述中间支撑板的左右两侧分别对应支撑一个所述上盖板；位于最左右两侧的所述上盖板，一端支撑在所述中间支撑板上，另一端支撑在所述侧边支撑板上。

4.如权利要求3所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：所述竖直紧固件包括中间紧固件和侧边紧固件，所述中间紧固件连接于所述上盖板与所述承托台之间，所述侧边紧固件连接于所述上盖板与所述侧边支撑板之间；所述侧边紧固件包括上段锚杆和下段锚杆，所述上段锚杆位于所述上盖板内，所述下段锚杆位于所述侧边支撑板内，所述上段锚杆和所述下段锚杆之间通过连接螺套连接。

5.如权利要求2所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：每一所述上盖板内部开有两条平行设置的所述锚索通道，两条所述锚索通道分别位于所述上盖板的左右两端；每一所述竖直支撑板的下端部内至少开有一条所述锚索通道；每一所述锚索通道的中部分别对应开有一个张拉窗口，所述纵向紧固件的所述锚固板固定在所述张拉窗口内，通过所述张拉窗口可以对所述纵向紧固件的锚索进行张拉。

6.如权利要求1所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：在安装好所述竖直支撑板后，在所述竖直支撑板的底部之间浇筑形成所述底板。

7.如权利要求1所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：任意相邻的两个所述预制板块的接触面之间设有止水胶条。

8.如权利要求7所述的一种预制装配式隧道，其特征在于：每一所述预制板块需要与其他预制板块拼接的面均为阶梯状，相邻两块预制板块需要拼接的面相互嵌合。

9.一种基于权利要求1-8任一权利要求的预制装配式隧道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.预制好预制板块，并将所述预制板块运送至施工现场；

S2.清理所述预制板块，在每一所述预制板块需要拼接的面粘贴止水胶条；

S3.在侧边支撑板内安装好下段锚杆并将锚螺母锁紧固定，在下段锚杆的上端安装连接螺套，再将中间支撑板和侧边支撑板吊装到位；

S4.在竖直支撑板之间浇筑混凝土形成底板；

S5.将上盖板安装在竖直支撑板上，将各锚杆通道对正，在与下段锚杆对应的锚杆通道内插入上段锚杆，并旋转上段锚杆与连接螺套连接固定，在上盖板上端张拉上段锚杆，并用锚螺母锁紧固定；在上盖板与承托台之间用中间紧固件张拉锁紧固定；依次拼装形成多个段仓；

S6.在相邻的两个段仓之间，通过张拉窗口在锚索通道内穿入锚索，在锚索的两端安装锚固板，张拉后锁紧固定，依次用纵向紧固件将各个段仓连接固定形成隧道。

10.如权利要求9所述的预制装配式隧道的施工方法，其特征在于：

在步骤S5中，在对同一上盖板上的所有竖直紧固件进行张拉时，采用对角位置同时张拉的方式进行张拉；

在步骤S6中，在张拉纵向紧固件时，对相邻两个段仓左右对称的两组纵向紧固件进行同时张拉。

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