CN113107528A - 一种装配式uhpc隧道衬砌结构及其施工方法 - Google Patents

一种装配式uhpc隧道衬砌结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装配式UHPC隧道衬砌结构及其施工方法，包括沿隧道纵向拼装在一起的衬砌环，所述衬砌环环向由下部的仰拱和上部的UHPC拱墙拼接而成，UHPC拱墙是由左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段拼接而成；所述衬砌环和外侧隧道围岩面之间的空隙中填充有外部混凝土。本发明装配式UHPC隧道衬砌结构设计合理，结构简单，施工方便，可缩短工期、节省施工支撑材料、改善劳动条件、提高结构尺寸精度和质量，从而提高使用寿命，可广泛应用于隧道结构中。

Description

一种装配式UHPC隧道衬砌结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种装配式UHPC隧道衬砌结构及其施工方法。
背景技术
隧道是我国交通基础设施非常重要的组成部分，为了防止围岩变形或坍塌，多数情况下沿隧道洞身周边用钢筋混凝土和型钢等材料修建复合式衬砌，即初期支护和二次衬砌。然后，现有隧道也存在诸多病害，例如隧道冻害、渗漏水、衬砌裂损、型钢和钢筋腐蚀等，提高了隧道运行维护成本，降低了使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种施工方便，使用寿命长的装配式UHPC隧道衬砌结构及其施工方法。
本发明采用以下方案实现：一种装配式UHPC隧道衬砌结构，包括沿隧道纵向拼装在一起的衬砌环，所述衬砌环环向由下部的仰拱和上部的UHPC拱墙拼接而成，UHPC拱墙是由左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段拼接而成；所述衬砌环和外侧隧道围岩面之间的空隙中填充有外部混凝土。
进一步的，所述UHPC拱墙的横截面呈工字形，UHPC拱墙上具有弧形顶板、弧形底板和位于中间的弧形腹板；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间形成的空腔内灌注有内部混凝土，所述腹板上开设有内部灌浆孔。
进一步的，所述UHPC拱墙的各节段内部预埋有钢筋骨架，UHPC拱墙的各节段在顶板和底板之间还设有位于腹板两侧的隔板，所述隔板垂直与腹板；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间在顶板和底板侧面夹设有防水密封垫。
进一步的，沿隧道纵向拼装的衬砌环相互之间通过预应力锚杆连接在一起，预应力锚杆穿设于UHPC拱墙的腹板上，预应力锚杆上螺纹连接有压紧腹板的锁紧螺母。
进一步的，所述仰拱和UHPC拱墙之间的拼接端部以及UHPC拱墙上相邻两节段之间的拼接端部设置有相配合的一对企口，并且两企口通过锚杆连接在一起。
本发明另一技术方案：一种如上所述装配式UHPC隧道衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：（1）隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；（2）预制左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段，各节段内需配置钢筋骨架，养护达到强度后运进隧道坑道内；（4）将左侧UHPC节段和右侧UHPC节段分别拼装至仰拱左右两端，然后将顶部UHPC节段悬挂拼装至左侧UHPC节段和右侧UHPC节段之间，各拼接处拼接面上需设防水密封垫，用锚杆对各拼接处的拼接端部进行连接形成衬砌环；（5）对衬砌环与外侧隧道围岩面之间的空隙进行注浆填充形成外部混凝土，完成一环衬砌环的施工；（7）重复上述步骤（4）和（5）完成若干环沿隧道纵向拼装的衬砌环后，对衬砌环之间形成空腔内进行混凝土灌浆形成内部混凝土。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明装配式UHPC隧道衬砌结构设计合理，结构简单，施工方便，可缩短工期、节省施工支撑材料、改善劳动条件、提高结构尺寸精度和质量，从而提高使用寿命，可广泛应用于隧道结构中。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例正视图；
图2是本发明实施例正视图；
图中标号说明：1-左侧UHPC节段；2-右侧UHPC节段；3-顶部UHPC节段；4-仰拱；5-衬砌环；6-外部混凝土；7-锚杆；8-隧道围岩面；11-顶板；12-底板；13-腹板；14-隔板；15-钢筋骨架；16-内部灌浆孔；17-预应力锚杆；18-防水密封垫。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~2所示，一种装配式UHPC隧道衬砌结构，包括沿隧道纵向（即隧道长度方向）拼装在一起的衬砌环，所述衬砌环5环向由下部的仰拱4和上部的UHPC拱墙拼接而成，所述仰拱4可为预制或现浇的钢筋混凝土结构；UHPC拱墙是由左侧UHPC节段1、右侧UHPC节段2和顶部UHPC节段3拼接而成；所述衬砌环5和外侧隧道围岩面之间的空隙中填充有外部混凝土6；利用衬砌环沿隧道纵向进行拼装形成一环接一环的隧道衬砌，当装配若干环后，用普通混凝土对于外侧隧道围岩面之间的空隙进行灌浆形成外部混凝土，浇筑成一整体；左侧UHPC节段1、右侧UHPC节段2和顶部UHPC节段3均为预制UHPC节段，养护达到强度后运进隧道坑道内，用机械进行拼装；相邻两衬砌环UHPC拱墙上的节段拼接缝可进行有规律的错缝布置。
本发明装配式UHPC隧道衬砌结构充分发挥超高性能混凝土（UHPC）的超高抗压强度、高抗裂性、抗渗性和抗冻融，以及高耐久性的性能，预制节段构件的尺寸精度和质量可以得到保证；洞内采用机械化拼装可缩短工期和改善劳动条件；拼装成环后可承受围岩压力，节省大量的支撑材料和劳力；UHPC衬砌可作为灌浆的免拆除模板。结构简单，设计合理，施工方便，可缩短工期、节省施工支撑材料、改善劳动条件、提高结构尺寸精度和质量，从而提高使用寿命，可广泛应用于隧道结构中，提高施工效率和使用寿命。
在本实施例中，所述UHPC拱墙的横截面呈工字形，UHPC拱墙上具有弧形顶板11、弧形底板12和位于中间的弧形腹板13；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间形成的空腔内灌注有内部混凝土，所述腹板13上开设有内部灌浆孔16。
在本实施例中，所述UHPC拱墙的各节段内部预埋有钢筋骨架15，UHPC拱墙的各节段在顶板11和底板12之间还设有位于腹板两侧的隔板14，所述隔板14垂直与腹板；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间在顶板和底板侧面夹设有防水密封垫18。
在本实施例中，沿隧道纵向拼装的衬砌环5相互之间通过预应力锚杆17连接在一起，预应力锚杆17穿设于UHPC拱墙的腹板13上，预应力锚杆上螺纹连接有压紧腹板的锁紧螺母；沿隧道纵向方向每拼装上一环衬砌环需用预应力锚杆17进行连接，以保证所有衬砌环连接成整体。
在本实施例中，所述仰拱4和UHPC拱墙之间的拼接端部以及UHPC拱墙上相邻两节段之间的拼接端部设置有相配合的一对企口，并且两企口通过锚杆7连接在一起。
一种如上所述装配式UHPC隧道衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：（1）隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；（2）预制左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段，各节段内需配置钢筋骨架，养护达到强度后运进隧道坑道内，用于机械拼装；（4）将左侧UHPC节段和右侧UHPC节段分别拼装至仰拱左右两端，然后将顶部UHPC节段悬挂拼装至左侧UHPC节段和右侧UHPC节段之间，各拼接处拼接面上需设防水密封垫，用锚杆对各拼接处的拼接端部进行连接形成衬砌环；（5）对衬砌环与外侧隧道围岩面之间的空隙进行注浆填充形成外部混凝土，完成一环衬砌环的施工；（7）重复上述步骤（4）和（5）完成若干环沿隧道纵向拼装的衬砌环后，对衬砌环之间形成空腔内进行混凝土灌浆形成内部混凝土，内部混凝土将各衬砌环连接成整体，完成施工制作。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种装配式UHPC隧道衬砌结构，其特征在于：包括沿隧道纵向拼装在一起的衬砌环，所述衬砌环环向由下部的仰拱和上部的UHPC拱墙拼接而成，UHPC拱墙是由左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段拼接而成；所述衬砌环和外侧隧道围岩面之间的空隙中填充有外部混凝土。
2.根据权利要求1所述的装配式UHPC隧道衬砌结构，其特征在于：所述UHPC拱墙的横截面呈工字形，UHPC拱墙上具有弧形顶板、弧形底板和位于中间的弧形腹板；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间形成的空腔内灌注有内部混凝土，所述腹板上开设有内部灌浆孔。
3.根据权利要求2所述的装配式UHPC隧道衬砌结构，其特征在于：所述UHPC拱墙的各节段内部预埋有钢筋骨架，UHPC拱墙的各节段在顶板和底板之间还设有位于腹板两侧的隔板，所述隔板垂直与腹板；纵向相邻的两衬砌环UHPC拱墙之间在顶板和底板侧面夹设有防水密封垫。
4.根据权利要求2所述的装配式UHPC隧道衬砌结构，其特征在于：沿隧道纵向拼装的衬砌环相互之间通过预应力锚杆连接在一起，预应力锚杆穿设于UHPC拱墙的腹板上，预应力锚杆上螺纹连接有压紧腹板的锁紧螺母。
5.根据权利要求1所述的装配式UHPC隧道衬砌结构，其特征在于：所述仰拱和UHPC拱墙之间的拼接端部以及UHPC拱墙上相邻两节段之间的拼接端部设置有相配合的一对企口，并且两企口通过锚杆连接在一起。
6.一种如权利要求2所述装配式UHPC隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；（2）预制左侧UHPC节段、右侧UHPC节段和顶部UHPC节段，各节段内需配置钢筋骨架，养护达到强度后运进隧道坑道内；（4）将左侧UHPC节段和右侧UHPC节段分别拼装至仰拱左右两端，然后将顶部UHPC节段悬挂拼装至左侧UHPC节段和右侧UHPC节段之间，各拼接处拼接面上需设防水密封垫，用锚杆对各拼接处的拼接端部进行连接形成衬砌环；（5）对衬砌环与外侧隧道围岩面之间的空隙进行注浆填充形成外部混凝土，完成一环衬砌环的施工；（7）重复上述步骤（4）和（5）完成若干环沿隧道纵向拼装的衬砌环后，对衬砌环之间形成空腔内进行混凝土灌浆形成内部混凝土。
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