CN114294011A - 一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法，包括拱形隧道、防水层和装配式套衬；拱形隧道底面的两侧边沿固定有多根定位柱；防水层贴附固定在拱形隧道的原二衬上；装配式套衬包括弧形的侧支撑衬板和拱顶支撑衬板；侧支撑衬板的数量为多个，且分为两组布置在拱形隧道的两侧，每组的多个侧支撑衬板沿拱形隧道的长度方向依次贴合布置，侧支撑衬板的底沿与定位柱插接固定；拱顶支撑衬板的数量为多个，且沿拱形隧道的长度方向依次贴合布置在拱形隧道的拱顶，每个拱顶支撑衬板的两端端头分别卡接固定在两侧的两个相邻的侧支撑衬板顶端形成的槽口内；多个拱顶支撑衬板与两组多个侧支撑衬板错缝拼接组成与防水层贴合固定的拱形套衬结构。

Description

一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体的说是涉及一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法。

背景技术

随着我国铁路隧道的大规模修建，运营铁路隧道病害也逐渐步入高发期。隧道衬砌结构开裂、掉块、网裂、渗漏水、冻胀等病害以及隧底出现的下沉、上鼓、水沟外挤、翻浆冒泥等病害在我国东北、西南、西北、东南等地区的隧道内均有分布，这些病害已经严重威胁到列车的运行安全。

由于既有线天窗时间短、隧道操作空间有限、施工环境恶劣，加上施工队伍层次不齐，常规整治方法及手段往往达不到预期效果，导致隧道病害反复出现，难以根治，耗费大量人力物力财力，增大了养护维修难度及工作量，严重影响行车安全及运输效益。

鉴于此，如何针对水害较为严重的病害段进行治理，并基于预制装配式理念提出便捷、高效的既有线隧道病害加固技术，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隧道分离式预制套衬结构，包括：

拱形隧道；所述拱形隧道两侧沟槽的边沿固定有多根定位柱；

防水层；所述防水层贴附固定在所述拱形隧道的原二衬上；

装配式套衬；所述装配式套衬包括弧形的侧支撑衬板和拱顶支撑衬板；所述侧支撑衬板的数量为多个，且分为两组布置在所述拱形隧道的两侧，每组的多个所述侧支撑衬板沿所述拱形隧道的长度方向依次贴合布置，所述侧支撑衬板的底沿与所述定位柱插接固定；所述拱顶支撑衬板的数量为多个，且沿所述拱形隧道的长度方向依次贴合布置在所述拱形隧道的拱顶，每个所述拱顶支撑衬板的两端端头分别卡接固定在两侧的两个相邻的所述侧支撑衬板顶端形成的槽口内；多个所述拱顶支撑衬板与两组多个所述侧支撑衬板错缝拼接组成与所述防水层贴合固定的拱形套衬结构。

通过上述技术方案，本发明能够针对水害较为严重的病害段，在进行装配式套衬结构拼装前，在原二衬和装配式套衬结构之间铺设一层防水层，与传统现浇式混凝土套衬结构相比，装配式套衬结构在工程造价、受力与变形适应性、可维护性、环境亲和性及结构美观等方面具有众多优点，尤其是在节省工期方面更有不可替代的优势；主要表现在装配式套衬结构强度高，变形适应能力强，结构耐久性强；施工工序简单，采用配套智能化拼装设备施工工效高，工程综合造价低；而且本发明基本不对原有结构产生影响。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构中，所述定位柱为预埋在所述拱形隧道两侧沟槽边沿的圆钢柱；所述侧支撑衬板的底沿向上开设有定位孔，所述定位孔贯穿所述侧支撑衬板的凹陷面；当所述定位孔与所述定位柱插接定位后，向所述定位孔顶端注浆，填充所述定位孔的空隙。定位柱和定位孔能够有效将侧支撑衬板进行定位，配合拱顶支撑衬板形成的拱形套衬结构易于快速安装，且稳定性强。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构中，每块所述侧支撑衬板上开设有多个所述定位孔。能够进一步提高插接定位后的稳定性。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构中，所述侧支撑衬板的顶端端面具有延伸的第一插接板，所述拱顶支撑衬板的两端端面均具有延伸的第二插接板，所述第一插接板和所述第二插接板均为等腰梯形板；两个相邻的所述第一插接板之间形成有与所述第二插接板形状相同的等腰梯形槽口。设计等腰梯形结构的插接板，能够使相邻两块侧支撑衬板的端头和一块拱顶支撑衬板的端头形成紧密配合。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构中，所述第二插接板内部开设有贯通两侧腰的承插孔，所述承插孔内固套有承插套筒；所述第一插接板内部开设有贯通两侧腰的插接孔，所述插接孔与所述承插套筒同轴对应，承插杆从所述插接孔插入，并插合固定在所述承插套筒内。本发明的衬板端头对接处采用承插式结构进行连接，连接简单方便，结构稳定可靠。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构中，所述侧支撑衬板和所述拱顶支撑衬板的凹陷面中部均开设有吊装/支撑孔。吊装/支撑孔的设置能够方便在施工过程中的吊装运输，以及在拼装过程中的支撑。

本发明还提供了一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、在所述拱形隧道两侧沟槽的边沿预埋所述定位柱，在所述拱形隧道原二衬上铺设防水层；

S2、先将两个所述侧支撑衬板对称插接在所述拱形隧道两侧的所述定位柱上，再将一个所述拱顶支撑衬板连接在两个所述侧支撑衬板之间，实现一个环体结构的搭建；

S3、重复S2的操作，依次进行所述环体结构的顺次搭建，以此形成所述拱形套衬结构。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法中，在步骤S2中，所述拱顶支撑衬板和两侧的所述侧支撑衬板之间通过承插式结构连接。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法中，在步骤S2中，在所述环体结构搭建的过程中，通过支撑架对所述侧支撑衬板和所述拱顶支撑衬板进行支撑。

优选的，在上述一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法中，所述防水层由防水板拼装组成。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种隧道分离式预制套衬结构及其施工方法，具有以下有益效果：

1、本发明能够针对水害较为严重的病害段进行治理。

2、即时承载：一经装配成环，不需养护时间，即可发挥承载作用，有利于保障工程质量，且结构受力性能优良，结构强度高，耐久性强。

3、加快进度：机械化程度高，拼装速度快，作业环节少，有利于控制造价，缩短工期。

4、节省劳力：大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从而节省劳动力。

5、适用广泛：装配式衬砌适应能力强，特别是在高寒高海拔等特殊的环境中仍可以采用，占用空间小，能够满足隧道结构各项限界要求。

6、绿色环保：拼装时，不需要大量临时支护如拱架、模板等，从而节省了大量的支撑材料及劳动力，且对原有结构的破坏程度降到最低，基本不对原结构产生任何不良影响。

7、作业安全：工厂生产，机械装配的成套体系形成，有利于降低作业噪音与粉尘，减少人员身体伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的铁路隧道的结构示意图；

图2附图为本发明提供的铁路隧道拆除一块侧支撑衬板后的结构示意图；

图3附图为本发明提供的图2中局部A的放大图；

图4附图为本发明提供的图2中局部B的放大图；

图5附图为本发明提供的侧支撑衬板的结构示意图；

图6附图为本发明提供的拱顶支撑衬板的结构示意图。

其中：

1-拱形隧道；

11-定位柱；

2-防水层；

3-装配式套衬；

31-侧支撑衬板；311-定位孔；312-第一插接板；3121-插接孔；32-拱顶支撑衬板；321-第二插接板；3211-承插孔；33-承插杆；34-吊装/支撑孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参见附图1至附图6，本发明实施例公开了一种隧道分离式预制套衬结构，包括：

拱形隧道1；拱形隧道1两侧沟槽的边沿固定有多根定位柱11；

防水层2；防水层2贴附固定在拱形隧道1的原二衬上；

装配式套衬3；装配式套衬3包括弧形的侧支撑衬板31和拱顶支撑衬板32；侧支撑衬板31的数量为多个，且分为两组布置在拱形隧道1的两侧，每组的多个侧支撑衬板31沿拱形隧道1的长度方向依次贴合布置，侧支撑衬板31的底沿与定位柱11插接固定；拱顶支撑衬板32的数量为多个，且沿拱形隧道1的长度方向依次贴合布置在拱形隧道1的拱顶，每个拱顶支撑衬板32的两端端头分别卡接固定在两侧的两个相邻的侧支撑衬板31顶端形成的槽口内；多个拱顶支撑衬板32与两组多个侧支撑衬板31错缝拼接组成与防水层2贴合固定的拱形套衬结构。

为了进一步优化上述技术方案，定位柱11为预埋在拱形隧道1两侧沟槽边沿的圆钢柱；侧支撑衬板31的底沿向上开设有定位孔311，定位孔311贯穿侧支撑衬板31的凹陷面；当定位孔311与定位柱11插接定位后，向定位孔311顶端注浆，填充定位孔311的空隙。

为了进一步优化上述技术方案，每块侧支撑衬板31上开设有多个定位孔311。

为了进一步优化上述技术方案，侧支撑衬板31的顶端端面具有延伸的第一插接板312，拱顶支撑衬板32的两端端面均具有延伸的第二插接板321，第一插接板312和第二插接板321均为等腰梯形板；两个相邻的第一插接板312之间形成有与第二插接板321形状相同的等腰梯形槽口。

为了进一步优化上述技术方案，第二插接板321内部开设有贯通两侧腰的承插孔3211，承插孔3211内固套有承插套筒；第一插接板312内部开设有贯通两侧腰的插接孔3121，插接孔3121与承插套筒同轴对应，承插杆33从插接孔3121插入，并插合固定在承插套筒内。

为了进一步优化上述技术方案，侧支撑衬板31和拱顶支撑衬板32的凹陷面中部均开设有吊装/支撑孔34。

本实施例提供的隧道分离式预制套衬结构的施工方法包括以下步骤：

S1、在拱形隧道1两侧沟槽的边沿预埋定位柱11，在拱形隧道1原二衬上铺设防水层2；

S2、先将两个侧支撑衬板31对称插接在拱形隧道1两侧的定位柱11上，再将一个拱顶支撑衬板32连接在两个侧支撑衬板31之间，实现一个环体结构的搭建；

S3、重复S2的操作，依次进行环体结构的顺次搭建，以此形成拱形套衬结构。

为了进一步优化上述技术方案，在步骤S2中，拱顶支撑衬板32和两侧的侧支撑衬板31之间通过承插式结构连接。

为了进一步优化上述技术方案，在步骤S2中，在环体结构搭建的过程中，通过支撑架对侧支撑衬板31和拱顶支撑衬板32进行支撑。

为了进一步优化上述技术方案，防水层2由防水板拼装组成。

本实施例的具体施工方法可以延伸为以下步骤：

布设拱形隧道1底部的定位柱→铺设防水层2→装配式套衬3的构件运入，装备到位→两侧的两个侧支撑衬板31拼装，支撑杆支撑，埋设底部的定位柱11→顶支撑衬板32拼装，纵向承插式结构连接，并架设临时支撑，完成第一个环的拱形套衬结构→第二环的两侧的两个侧支撑衬板31拼装，沿拱形隧道1断面平移拼装，纵向承插式结构连接，底部定位柱11埋设→循环施做→底部定位柱11连接处注浆。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，包括：

拱形隧道(1)；所述拱形隧道(1)两侧沟槽的边沿固定有多根定位柱(11)；

防水层(2)；所述防水层(2)贴附固定在所述拱形隧道(1)的原二衬上；

装配式套衬(3)；所述装配式套衬(3)包括弧形的侧支撑衬板(31)和拱顶支撑衬板(32)；所述侧支撑衬板(31)的数量为多个，且分为两组布置在所述拱形隧道(1)的两侧，每组的多个所述侧支撑衬板(31)沿所述拱形隧道(1)的长度方向依次贴合布置，所述侧支撑衬板(31)的底沿与所述定位柱(11)插接固定；所述拱顶支撑衬板(32)的数量为多个，且沿所述拱形隧道(1)的长度方向依次贴合布置在所述拱形隧道(1)的拱顶，每个所述拱顶支撑衬板(32)的两端端头分别卡接固定在两侧的两个相邻的所述侧支撑衬板(31)顶端形成的槽口内；多个所述拱顶支撑衬板(32)与两组多个所述侧支撑衬板(31)错缝拼接组成与所述防水层(2)贴合固定的拱形套衬结构。

2.根据权利要求1所述的一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，所述定位柱(11)为预埋在所述拱形隧道(1)两侧沟槽边沿的圆钢柱；所述侧支撑衬板(31)的底沿向上开设有定位孔(311)，所述定位孔(311)贯穿所述侧支撑衬板(31)的凹陷面；当所述定位孔(311)与所述定位柱(11)插接定位后，向所述定位孔(311)顶端注浆，填充所述定位孔(311)的空隙。

3.根据权利要求2所述的一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，每块所述侧支撑衬板(31)上开设有多个所述定位孔(311)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，所述侧支撑衬板(31)的顶端端面具有延伸的第一插接板(312)，所述拱顶支撑衬板(32)的两端端面均具有延伸的第二插接板(321)，所述第一插接板(312)和所述第二插接板(321)均为等腰梯形板；两个相邻的所述第一插接板(312)之间形成有与所述第二插接板(321)形状相同的等腰梯形槽口。

5.根据权利要求4所述的一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，所述第二插接板(321)内部开设有贯通两侧腰的承插孔(3211)，所述承插孔(3211)内固套有承插套筒；所述第一插接板(312)内部开设有贯通两侧腰的插接孔(3121)，所述插接孔(3121)与所述承插套筒同轴对应，承插杆(33)从所述插接孔(3121)插入，并插合固定在所述承插套筒内。

6.根据权利要求1所述的一种隧道分离式预制套衬结构，其特征在于，所述侧支撑衬板(31)和所述拱顶支撑衬板(32)的凹陷面中部均开设有吊装/支撑孔(34)。

7.一种权利要求1-6任一项所述的隧道分离式预制套衬结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在所述拱形隧道(1)两侧沟槽的边沿预埋所述定位柱(11)，在所述拱形隧道(1)原二衬上铺设防水层(2)；

S2、先将两个所述侧支撑衬板(31)对称插接在所述拱形隧道(1)两侧的所述定位柱(11)上，再将一个所述拱顶支撑衬板(32)连接在两个所述侧支撑衬板(31)之间，实现一个环体结构的搭建；

S3、重复S2的操作，依次进行所述环体结构的顺次搭建，以此形成所述拱形套衬结构。

8.根据权利要求7所述的一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法，其特征在于，在步骤S2中，所述拱顶支撑衬板(32)和两侧的所述侧支撑衬板(31)之间通过承插式结构连接。

9.根据权利要求7所述的一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法，其特征在于，在步骤S2中，在所述环体结构搭建的过程中，通过支撑架对所述侧支撑衬板(31)和所述拱顶支撑衬板(32)进行支撑。

10.根据权利要求7所述的一种隧道分离式预制套衬结构的施工方法，其特征在于，所述防水层(2)由防水板拼装组成。

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