CN114673194B - 隧道双孔折板拱结构钢筋主体及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道双孔折板拱结构钢筋主体及其施工方法。本发明利用硫磺砂浆在固体状态可加热沙化的特点，从而将用于包覆在钢筋笼内外侧的调温纤维网定位在混凝土桩和主体外套之间，并在旋挖钻机通过碎石挤压调温纤维网时，将调温纤维网紧密贴附在钢筋笼上，在钢筋笼和水泥砂浆之间进行储热，避免温差变化在钢筋笼和水泥砂浆之间造成热应力损伤，从而解决现有技术中热应力引起的混凝土开裂问题。
Description
技术领域
本发明属于双孔隧道施工领域，尤其涉及一种隧道双孔折板拱结构钢筋主体及其施工方法。
背景技术
目前,为缓解城市交通压力,修建隧道已成为解决该问题的必要手段.在明挖浅埋隧道中,大跨度折板拱形隧道具有受力合理、施工方便和节省材料等优点，但同时需要解决温度等因素导致结构次生应力的问题。温度等间接荷载在结构中引起的应变响应是非线性，且相互耦合。目前，设计阶段对这些响应的计算问题并没有完全解决，需要借助施工现场工艺进行控制。混凝土裂缝的出现将导致结构渗漏、钢筋锈蚀等病害，对混凝土结构的耐久性和服役性能也将造成很大的不利。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道双孔折板拱结构钢筋主体的施工方法，旨在解决现有技术中热应力引起的混凝土开裂问题。其技术方案如下：
隧道双孔折板拱结构钢筋主体的施工方法，包括：
在路基上钻挖施工，以获得位于路基上的预装桩孔；
将预制芯套吊装在预装桩孔中，所述预制芯套包括硫磺砂浆材质的砼套及其内外表面各自粘接贴附的调温纤维网，砼套的套壁内预埋有钢筋笼、电热棒和粘接囊，粘接囊包括玻璃材质的胶囊及其内充满的缓凝粘接剂；
搭建位于预制芯套外的外模板，并在外模板和预制芯套之间现浇混凝土而成型主体外套；
向预制芯套内填入碎石；
给预制芯套通电加热而使砼套沙化，并用旋挖钻机在碎石中浇注混凝土桩；
待混凝土桩成型后，拆除所述外模板。
优选地，所述预制芯套还包括粘接在砼套外壁上的防渗球，防渗球包括：
薄膜外壳，所述薄膜外壳为厚度为1-2mm的铝箔材质或橡胶材质，并在薄膜外壳朝向砼套的半球部分上设有透水孔；
隔膜，所述隔膜为厚度为1-3mm的石蜡材质，隔膜隔断安装在外壳内而将外壳内空间分为内腔和外腔，所述透水孔全部位于外腔的腔壁上；
遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带为球冠状并封堵固定在外腔设有透水孔的一侧腔壁上；
堵漏止水材料，所述堵漏止水材料充满所述内腔；
缓凝结剂，所述缓凝结剂充满所述外腔。
优选地，旋挖钻机在主体外套未固化时开始钻进，并在主体外套固化后从碎石中完全提出，以使防渗球的薄膜外壳处于张紧状态。
优选地，旋挖钻机采用边旋进、边喷气喷浆的方式在碎石中钻进。
本发明另一个目的是提供一种应用上述施工方法建设的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，其技术方案如下：
应用上述施工方法建设的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，包括：
主体外套，所述主体外套为混凝土现浇而成；
预制芯套，所述预制芯套位于主体外套内，并包括硫磺砂浆材质的砼套及其内外表面各自粘接贴附的调温纤维网，砼套的套壁内预埋有钢筋笼、电热棒和粘接囊，粘接囊包括玻璃材质的胶囊及其内充满的缓凝粘接剂，调温纤维网贴附在钢筋笼上；
混凝土桩，所述混凝土桩位于预制芯套内，所述混凝土桩内预埋有嵌入所述预制芯套内壁的碎石。
优选地，所述预制芯套还包括粘接在砼套外壁上的防渗球，防渗球包括：
薄膜外壳，所述薄膜外壳为厚度为1-2mm的铝箔材质或橡胶材质，并在薄膜外壳朝向砼套的半球部分上设有透水孔；
隔膜，所述隔膜为厚度为1-3mm的石蜡材质，隔膜隔断安装在外壳内而将外壳内空间分为内腔和外腔，所述透水孔全部位于外腔的腔壁上；
遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带为球冠状并封堵固定在外腔设有透水孔的一侧腔壁上；
堵漏止水材料，所述堵漏止水材料充满所述内腔；
缓凝结剂，所述缓凝结剂充满所述外腔。
优选地，所述主体外套内掺杂有沸石粉。
优选地，调温纤维网的网眼为边长不小于20-50mm的矩形。
本发明的有益效果：
本发明利用硫磺砂浆在固体状态可加热沙化的特点，从而将用于包覆在钢筋笼内外侧的调温纤维网定位在混凝土桩和主体外套之间，并在旋挖钻机通过碎石挤压调温纤维网时，将调温纤维网紧密贴附在钢筋笼上，在钢筋笼和水泥砂浆之间进行储热，避免温差变化在钢筋笼和水泥砂浆之间造成热应力损伤，从而解决现有技术中热应力引起的混凝土开裂问题。
附图说明
图1是本发明的隧道双孔折板拱结构示意图；
图2是图1中钢筋主体的示意图；
图3是图2中钢筋主体的纵剖面示意图；
图4是图3中防渗球的示意图。
具体实施方式
参见图1至图4所示，本发明实施例的隧道双孔折板拱结构钢筋主体100的施工方法，包括如下步骤：
S100，路基处理
在软土路基上选择待施工桩位，并设置多个管井和塑料排水板进行抽排水作业，使地下水位降低，土体含水量降低、密度提高，上部软土硬化密实。软土路基内设有管井和塑料排水板；路基的顶部设有堆载；在软土路基周边中设置一块汲水区域，在软土路基表面和汲水区域表面分别铺设排水砂垫层，排水管道布设在砂垫层中，埋设深度不小于20cm；密封膜布设在砂垫层上；在管井内布设吸水管道，吸水管道连接真空泵；汲水区域开挖后布设汲水箱；汲水箱设有进水口和出水口，进水口与真空泵连接，出水口与汲水箱底部的离心泵相连接。
S200，在路基上钻挖施工，以获得位于路基上的预装桩孔。
用长螺旋钻机在软土路基上进行钻进作业，直至钻深达到设定深度。预装桩孔位于桩位的中心，但预装桩孔的面积只占桩位面积的1/3-1/4。
S300，将预制芯套吊装在预装桩孔中。
预制芯套110主要由硫磺砂浆材质的砼套111及其内外表面各自粘接贴附的调温纤维网112、外层调温纤维网112粘接的防渗球113构成。其中，
砼套111的厚度为20-35mm，砼套111的套壁内预埋有钢筋笼114、电热棒和粘接囊115，其中，钢筋笼114的钢筋直接为10-15mm，钢筋笼114距离砼套111内壁的距离小于距离砼套111外壁的距离；粘接囊115为胶囊状且直接为8-12mm，长度为18-23mm，粘接囊115在砼套111的套壁内倾斜设置，粘接囊115主要由玻璃材质的胶囊及其内充满的缓凝粘接剂构成。
调温纤维网112为调温纤维编制的网状布料，在一些实施例中，调温纤维为包含有室温相变物质的中空聚酯纤维，其中室温相变物质优选石蜡、高密度聚乙烯、多元醇等。在又一些实施例中，调温纤维网112的网眼为边长不小于20-50mm的矩形孔眼。
砼套111外壁上设有球冠状的落球槽，防渗球113一一对应的粘接固定在所述防渗球113中。防渗球113在砼套111外壁阵列分布，防渗球113的密度大于钢筋笼114的节点密度。防渗球113主要由薄膜外壳116、隔膜117、遇水膨胀止水带118、堵漏止水材料119和缓凝结剂1110组成。其中，薄膜外壳116为厚度为1-2mm的铝箔材质或橡胶材质的球形壳体，并在薄膜外壳116朝向砼套111的半球部分上设有透水孔，以在遇到被碎石挤压时能张紧，并在遇水膨胀止水带118膨胀到其两倍体积时能破裂。隔膜117为厚度为1-3mm的石蜡材质的球冠形，隔膜117隔断安装在外壳内而将外壳内空间分为内腔和外腔，透水孔全部位于外腔的腔壁上，隔膜117的突起方向是朝向远离砼套111外壁的方向。遇水膨胀止水带118为球冠状并封堵固定在外腔设有透水孔的一侧腔壁上，并在正对隔膜的位置为最厚。堵漏止水材料119为充满所述内腔的粉末。缓凝结剂1110是充满所述外腔的粉末。
S400，搭建位于预制芯套110外的外模板
外模板根据现场施工要求，可以是竹木模板，也可以是钢模板。外模板距离预制芯套110的距离恰好等于桩位直径的2/3-3/4，也就是外模板和预制芯套110之间的环形空间刚好是桩位处于预制芯套110以外的部分。
S500，向预制芯套110内填入碎石120
碎石120的粒径为5-10mm，以压力填充的方式将碎石120打入预制芯套110内，并用打夯机在碎石120装满预制芯套110后，将碎石120夯实。
S600，在外模板和预制芯套110之间现浇混凝土成型主体外套130，同时给预制芯套110通电加热而使砼套111沙化，用旋挖钻机在碎石120中浇注混凝土桩。
在浇注成型主体外套130时，混凝土中掺杂有沸石粉，该沸石粉将使得用于成型主体外套130的混凝土被改性为温度自调节混凝土，根据沸石粉掺杂的比例，具备一定程度上的蓄热调温功能。而随着砼套111的沙化和旋挖钻机的钻进，尤其在砼套111完全沙化后进行的旋挖钻机钻进，在旋挖钻机的钻头挤压下，碎石120将压迫调温纤维网112紧密贴合在钢筋笼114的表面上，沙化后的硫化砂浆将从调温纤维网112的网眼泄漏到碎石120之间的孔隙中；同时，防渗球113表面的薄膜外壳116也在压力作用下，被紧密嵌入主体外套130的内壁中，并在混凝土的粘性作用下被粘接；同时，粘接囊的胶囊被碎石120压碎而使得其内的缓凝粘接剂流出，加固沙化后的预制芯套。
在一些实施例中，旋挖钻机采用边旋进、边喷气喷浆的方式在碎石120中钻进。当然，在其他一些实施例中，旋挖钻机在钻进过程中，也可以不喷浆，仅在提钻时喷浆。
在又一些实施例中，控制旋挖钻机的钻进速度和主体外套130的固化时间，使得旋挖钻机在未完成钻进前，主体外套130未完全固化；而且，旋挖钻机的钻头在主体外套130固化后开始提钻，以从碎石120中完全提出，使得防渗球113的薄膜外壳116处于张紧状态，当然，在此过程中用于成型混凝土桩的混凝土处于未固化状态，方便提钻。
在又一些实施例中，用以成型混凝土桩的混凝土可以选用仿生自愈合水泥砂浆，以提高芯桩的抗裂性能。
S700，待混凝土桩成型后，拆除所述外模板，以得到隧道双孔折板拱结构钢筋主体100。
以上仅就本发明应用较佳的实例做出了说明，但不能理解为是对权利要求的限制，本发明的结构可以有其他变化，不局限于上述结构。总之，凡在本发明的独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在发明的保护范围内。
Claims (8)
1.隧道双孔折板拱结构钢筋主体的施工方法，包括：
在路基上钻挖施工，以获得位于路基上的预装桩孔；
将预制芯套吊装在预装桩孔中，所述预制芯套包括硫磺砂浆材质的砼套及其内外表面各自粘接贴附的调温纤维网，所述调温纤维网为调温纤维编制的网状布料，调温纤维为包含有室温相变物质的中空聚酯纤维，其中室温相变物质为石蜡或高密度聚乙烯或多元醇；砼套的套壁内预埋有钢筋笼、电热棒和粘接囊，粘接囊包括玻璃材质的胶囊及其内充满的缓凝粘接剂；
搭建位于预制芯套外的外模板，并在外模板和预制芯套之间现浇混凝土而成型主体外套，向预制芯套内填入碎石；
给预制芯套通电加热而使砼套沙化，并用旋挖钻机在碎石中浇注混凝土桩，以利用硫磺砂浆在固体状态可加热沙化的特点，从而将用于包覆在钢筋笼内外侧的调温纤维网定位在混凝土桩和主体外套之间，并在旋挖钻机通过碎石挤压调温纤维网时，将调温纤维网紧密贴附在钢筋笼上，在钢筋笼和水泥砂浆之间进行储热，避免温差变化在钢筋笼和水泥砂浆之间造成热应力损伤；
待混凝土桩成型后，拆除所述外模板。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其中，
所述预制芯套还包括粘接在砼套外壁上的防渗球，防渗球包括：
薄膜外壳，所述薄膜外壳为厚度为1-2mm的铝箔材质或橡胶材质，并在薄膜外壳朝向砼套的半球部分上设有透水孔；
隔膜，所述隔膜为厚度为1-3mm的石蜡材质，隔膜隔断安装在外壳内而将外壳内空间分为内腔和外腔，所述透水孔全部位于外腔的腔壁上；
遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带为球冠状并封堵固定在外腔设有透水孔的一侧腔壁上；
堵漏止水材料，所述堵漏止水材料充满所述内腔；
缓凝结剂，所述缓凝结剂充满所述外腔。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其中，
旋挖钻机在主体外套未固化时开始钻进，并在主体外套固化后从碎石中完全提出，以使防渗球的薄膜外壳处于张紧状态。
4.根据权利要求1-3任一项所述的施工方法，其中，
旋挖钻机采用边旋进、边喷气喷浆的方式在碎石中钻进。
5.应用上述权利要求1-4任一项所述的施工方法建设的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，包括：
主体外套，所述主体外套为混凝土现浇而成；
预制芯套，所述预制芯套位于主体外套内，并包括硫磺砂浆材质的砼套及其内外表面各自粘接贴附的调温纤维网，砼套的套壁内预埋有钢筋笼、电热棒和粘接囊，粘接囊包括玻璃材质的胶囊及其内充满的缓凝粘接剂，调温纤维网贴附在钢筋笼上；
混凝土桩，所述混凝土桩位于预制芯套内，所述混凝土桩内预埋有嵌入所述预制芯套内壁的碎石。
6.根据权利要求5所述的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，其中，
所述预制芯套还包括粘接在砼套外壁上的防渗球，防渗球包括：
薄膜外壳，所述薄膜外壳为厚度为1-2mm的铝箔材质或橡胶材质，并在薄膜外壳朝向砼套的半球部分上设有透水孔；
隔膜，所述隔膜为厚度为1-3mm的石蜡材质，隔膜隔断安装在外壳内而将外壳内空间分为内腔和外腔，所述透水孔全部位于外腔的腔壁上；
遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带为球冠状并封堵固定在外腔设有透水孔的一侧腔壁上；
堵漏止水材料，所述堵漏止水材料充满所述内腔；
缓凝结剂，所述缓凝结剂充满所述外腔。
7.根据权利要求5所述的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，其中，
所述主体外套内掺杂有沸石粉。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的隧道双孔折板拱结构钢筋主体，其中，
调温纤维网的网眼为边长不小于20-50mm的矩形。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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