CN1214095A - 自然地面下局部悬垂的建筑结构和悬垂的自然地基壁段的覆盖方法 - Google Patents

自然地面下局部悬垂的建筑结构和悬垂的自然地基壁段的覆盖方法 Download PDF

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Abstract

在悬垂的建筑结构上构成一个预定的至少两层(5a,9a)的覆盖层,它作为一个整体具有承载能力,于此,在两个层之间设置一个塑料密封层(7a),为此目的,层(5a和9a)经过密封层(7a)形状吻合地咬合起来。

Description

自然地面下局部悬垂的建筑结构和 悬垂的自然地基壁段的覆盖方法
本发明涉及按照权利要求1的前序中所述的一种建筑结构，并涉及按照权利要求10的前序所述的一种方法以及按照权利要求18中所述方法的应用。
下文中凡是说到隧道(通道)，都是指一种悬垂的建筑结构的一个优越的特定型式；与之有关的论述一般适用于所述及的并已提出权利要求的“悬垂的建筑结构”。
图1中根据隧道管体的横截面，示明当今通用的隧道结构。在挖开的隧道管体的自然地基表面1上敷上第一层5。完成第一层的方法有两个：一是采用模壳，然后灌注砂浆；二是采用喷射混凝土层。
在这一层5上布置一个用塑料做的密封层7，其形式是焊接起来的预制聚乙烯或软质聚氯乙烯膜片。为了日后能够确定出在一局部的表面范围内出现的不密封点的位置，并采取相应的补救密封措施，所以作为膜片设计的密封层7是划分成方格区的。
其次是真正的承载层9。它是采用模壳和随后灌注砂浆的方法做成的，为了适应其时的静力学要求，还须利用一种钢筋结构加以铠装。
在如此完成的隧道内表面11上配装工程设施13，而且通常要加涂覆层。
按图1所示的就隧道结构绘出的已知悬垂建筑结构，有以下几个缺点：
a)层5是采用模壳和后灌砂浆的方法做成的，耗费巨大，而且在
  完成承载层9之后就失去意义了。在此情况下，层9必须是承
  载层，这是因为层5/膜片状层7/层9的连接基于膜片状密封
  层7的原因有一个不稳定区，这个区实际上不能承受任何剪应
  力。在已完成的建筑工程上，层5实际上不发挥作用。
b)构成层7的密封膜片的安置是很费钱费事的。膜片本身容易损
  坏，比如在铺设钢筋结构来加固层9时，就会容易损坏膜片。
c)要在建筑物的顶区内对承载层9进行充分的密封，以便获得优
  良的混凝土质量，这一点是有困难的。
d)在工业性修筑成的隧道方面，采用削掘推进方式和长推进车来
  完成内衬，这种利用预制件特别是管材、膜片、模板的步进式
  初施工也是有严重缺点的。材料的进给，尤其是模板部件的进
  给，还有用于制作衬里的膜片的进给，都是不利的，因而同样
  是费用过高的。
e)如已述及的，制作承载层9所需的模板是费用很高的，而且此
  外只有在费用很高的条件下才能实现隧道管体的局部增宽和
  收窄以及具有小曲率半径的隧道管体的脱壳。
本发明的任务在于提供开头述及的那种建筑结构及方法，以此第一步至少消除一部分所述及的缺点，在采用优选的实施形式的条件下则可消除所有的缺点。
为了达到上述目的，符合权利要求1中所述特征的开头述及的那种建筑结构是最佳方案，还有按照权利要求2至9中所述的优选出来各种结构方案也是出众的。与此相适应，如权利要求10的特征部分所述的、开头提及的那种方法是最佳的，还有符合权利要求11至16的优选出来的各实施方案可与该方法相结合。
如已述及的，在涉及本发明提出的特别是按照权利要求17所述的建筑结构时，指的是一种隧道结构；按照权利要求18的条文，优先为隧道管体的覆盖采用上述方法。
由于所设置的两个层的层间联合是靠它们相互严密咬合来实现的(参看图1)，又由于依照本发明由层5至层9的过渡是夹合而成的，从而达到了这样的目的(再参看图1)：设计的两个层5和层9只能用作为承载层，借此就可大大减小所需的覆盖厚度D，如图1所示。其结果是：按通常做法无益的层5依照本发明现在用作为层间联合的辅助承载层。
再参看图1，按照权利要求2的条文，第一层可以通过一个其作用类似于图1所示层7的密封层而直接形成在自然地基上，或者附带地模拟图1所示的各个层的顺序设置一个附加的密封层。
按照权利要求3的条文，第一层(类似图1中的层5)最好基本上由喷射的混凝土构成，而密封层(类似于图1中的层7)则被设置在第一层和第二层之间。
按照权利要求4的条文，又一个密封层通过下述方式咬合在第一层(类似图1中的层5)上：在最后提及的层1的表面上做出许多凹凸不平的轮廓来，其密度最好能符合当时的负荷要求。
按照权利要求5的条文，第二层(类似于图1中的层9)借助第一层(类似于图1中的层5)的表面轮廓而直接咬合在密封层(类似于图1中的层7)的变形面上。
此外，按照权利要求6的条文，最好在一向规定的密封层中埋入一种颗粒物，最好是砂砾，这样，对于一个朝外的接连层，如特别对于第二层(类似于图1中的层9)，就能实现一种最佳的加固轮廓。
按照权利要求7的条文，再在一个优选的结构形式中增设密封层，该密封层是作为喷射的膜设计的，例如用一种聚氨酯-反应性树脂喷射而成。此密封层要么直接喷射在自然地基上(地基本身固有的表面轮廓直接起着咬合轮廓的作用)；要么喷射在类似于图1中的层5而设计的第一层上。
按照权利要求8的条文，特别在隧道建筑方面，仅提出下述建议：至少将处于内侧的第二层加固，于此，根据按照本发明所取得的效果，即整个覆盖结构都是承载的，也可以只将靠内的层加固，或者将内外层分别加固。在采用喷射法完成上述的一个或两个层时，例如可用纤维来实现加固，纤维是一起喷射的。
按照权利要求9的条文，即按优选的方法和方式也可将靠外的第二层完全用喷射的混凝土做成，这样，为了最佳结合，所有的覆盖层都通过喷射来完成。
于此，按照本发明的咬合方式，还有另一层意义，即：用喷射技术它能大大减轻各覆盖层的施工，只有如此才使得大型技术作业成为可能。
按照本发明提出的层间联合所用的夹合方式，施工的覆盖层中没有一个层是无益的，这样，覆盖厚度D可大大减小，也就是说，可以相应地减小隧道管体的开掘半径。
就总得设置密封层的场合来说，因为按照本发明实现了符合于咬合所需的相应轮廓，所以密封层可以用喷射法完成，这比起已知的膜片应用来，大大减少了费用。
由于达到了严密的构形咬合，整个层间联合能承受各种剪应力。
根据本发明提出的咬合方式，获得了采用喷射法完成所述覆盖层的可能性。例如采用喷射混凝土的方法，这样，在隧道顶区根本不会再出现涉及混凝土浓缩的问题。
通过本发明提出的咬合方式，进而获得了采用喷射技术实现所有覆盖层的可能性，从而能以不成问题的材料供给实现连续不断的进给。局部扩宽和收窄部位的覆盖以及具有较小曲率半径的隧道管体的覆盖，都是没有什么困难的。
下面以附图为例来说明本发明。
这些附图所表示的是：
图1按照技术现状的隧道覆盖层结构；
图2按照本发明提出的第一实施方案设计的一种建筑结构的特别是隧道的覆盖层结构的截面；
图3与图2相似，示明本发明提出的另一种建筑结构的实施形式；
图4与图2和图3相似，示明按照本发明的一种建筑结构的第三个实施方案；
图4a图4所示结构的一个放大的截面，为了获得所要求的咬合轮廓采用了另一种方案；
图2a按照本发明提出的建筑结构从图2所示结构形式出发，相似于图4a所示程序的咬合轮廓的设计。
如图2所示，在自然地基表面1上(对照图1)敷设第一层5a，最好是喷射的混凝土层。在喷射过程快要结束之前，通过机械作用在层5的表面上做出凹凸不平的轮廓，或者通过专门的喷射技术如采用跳跃式进给的喷射方法来达到此目的。上述轮廓是借助凸点、凸纹、凹槽等形成的。在已完成的层5a上，喷射密封层7a，例如采用聚氨酯-反应性树脂作喷射材料。薄膜状的层7a实际以1∶1的比例向外描摹出表面15的轮廓。在密封层7a上最好加敷层9a(最好还是喷射混凝土来实现)，层9a经过层7a借助层5a的表面轮廓而与层5a紧密咬合。
因此造成这样一种层联接，它在密封层7a的区域中也能承受剪应力，这是由于其咬合的程度与层5a和9a相同之故。
如图中虚线所示，可以使用锚栓17来实现层9a和/或层5a同自然地基的拉紧，以达到预期的目的。
图3示明本发明提出的另一种建筑结构。在自然地基表面1上，采用喷射法喷敷一个相当厚的密封层7b，该密封层咬合在自然地基表面1的自身固有的轮廓上。为此目的例如可使用一种聚合物混凝土。另一方面，如根据图2就层5a所说明的那样，通过机械作用在暂且露着的密封层7b的表面上做出不平整的轮廓，最好按预定的密度去做，为此可以有凸点和/或凹槽和/或凹沟和/或凹痕等形式。在密封层7b上直接喷敷层9a，为此还是采用混凝土喷射方法为宜，层9a借助17所示轮廓紧密地咬合在密封层7b上。设置锚栓17a是较为理想的，这些锚栓将层9a固紧在自然地基上，并且借此还可以充分利用自然地基的允许负荷。
按上述实施方案变体，至少规定的两个层中的一个直接用作密封层。这个层一方面紧密咬合在自然地基自身固有的轮廓上，另一方面在它的表面上做出一种轮廓19，相连的层9a就将咬合在此轮廓上。
在按图4所示的实施方案中，从图3所示方案出发，该处相当厚的密封层7b退变成又是薄膜状的薄的密封层7c，这一密封层是采用喷射法直接喷射在具有宏观和微观凸凹点的自然地基表面1上的。层9a直接喷敷在密封层7c上，为此还是采用混凝土喷射为宜，并经过密封层7c而与自然地基表面固有的轮廓紧密咬合。根据具体情况也可以利用锚栓17b将层9a固紧在自然地基上。
参看图4和图2，图4a和图2a中分别示明喷敷的薄膜状密封层7c及7a的另一种优选的结构形式。于此，在喷敷一个连续的密封层7c1及7a1之后，在喷敷另外的密封层7c2及7a2时，在成层的材料中嵌入一种颗粒物19c及19a，最好是砂砾。这样，为后续的层9a创造了最佳的咬合条件，于此，可用最简单的方法和方式来控制按每个单位面积内所嵌入的颗粒物数量计算的轮廓密度。不言而喻，也有可能做到的是：参看图3，图中所示的轮廓17，如以19b所示明的，可用下述方法加以实现，就是在结束为层7b所施喷敷之前，在尚是软的层7b塑料中嵌入一颗粒物层，最好是砂砾层。
如图1中所示，在隧道管体横截面的最小曲率半径为大约5.5m的情况下，采用如图2示明的本发明提出的方法，可使覆盖层厚度D减小大约20cm，这相当于以虚线标出的D’。毫无疑问，从隧道管体的所要求的净宽开口来说，这一点完全表明：待开掘的隧道管体可以适当地缩小加以施工。
通过本发明提出的方法，在所述及的建筑结构施工时可以实现可观的节约。它除了用于隧道之外，还可用于桥梁顶盖，特别是在混凝地基础上的一般联通性建筑结构，采用本方法便可以提高在至少相等几何横截面条件下的建筑结构的载荷截面。

Claims (18)

1．在自然地面下的局部悬垂的建筑结构，它具有：
-一个直接喷敷在地基上的第一层(5；7b；7c；5a)，
-一个喷敷在第一层上的、基本上形状固定的第二层(9；9a)，
其特征在于：
第一层和第二层的层间联合是通过彼此紧密咬合来实现的。
2．按照权利要求1中所述的建筑结构，其特征在于：第一层是一个密封层(7b；7c)或者是附加设定的一个密封层(7a；7c)。
3．按照权利要求1或2的一项中所述的建筑结构，其特征在于：第一层基本上是由啧敷的混凝土构成的，而在第一层和第二层之间设置一个密封层(7a；7c)。
4．按照权利要求1至3的一项中所述的建筑结构，其特征在于：密封层(7a)通过与第一层表面上形成的凹凸不平轮廓在形状上相吻合，而与第一层咬合。
5．按照权利要求4中所述的建筑结构，其特征在于：第二层(9a)直接经过密封层(7a)依第一层表面的变形而与之相咬合。
6．按照权利要求1至5的一项中所述的建筑结构，其特征在于：在至少一个密封层上嵌入颗粒物(19b；19c)，最好是砂砾，以便为相关的靠外的一层最好是第二层形成一种加固轮廓。
7．按照权利要求1至6的一项中所述的建筑结构，其特征在于：至少用一种喷敷的膜做成一密封层，例如用一种聚氨酯-反应性树脂，这个层设定在第二层和第一层之间，或者规定为第一层。
8．按照权利要求1至7的一项中所述的建筑结构，其特征在于：至少第二层(9a)是加固的，最好用预装好的保距物，用纤维或者用一种钢筋铠装。
9．按照权利要求1至8的一项中所述的建筑结构，其特征在于：第二层主要是由喷敷的混凝土构成的。
10．悬垂的自然地基壁段的覆盖方法，于此在这种地基壁段的自然土表面上至少喷敷两个层，其特征在于：在所喷敷的两个层表面之间的联合是通过形状吻合地彼此咬合的轮廓来实现的。
11．按照权利要求10中所述的方法，其特征在于：在自然地基上喷敷一个密封层作为第一层，作为能依从自然地基壁段外表轮廓的膜层，或者作为能基本上平整上述轮廓的较厚的层；其特征还在于：该密封层最好用一种至少含有塑料的材料，最好采用喷射方法喷敷而成。
12．按照权利要求11中所述的方法，其特征在于：在喷敷在自然地基上的层的外露表面上做出某种轮廓来，最好具有预定的轮廓密度。
13．按照权利要求10至12的一项中所述的方法，其特征在于：在至少两个层之间设置一个密封层，为此最好用塑料，并最好采用啧敷方法来实现。
14．按照权利要求12中所述的方法，其特征在于：至少两个层的靠外一层的加固是经过密封层贴合在至少两个层的靠里一层的表面轮廓上来实现的。
15．按照权利要求10至14的一项中所述的方法，其特征在于：一个密封层是采用喷敷塑料的方法来实现的，还须嵌入颗粒物，最好是砂砾，而这种颗粒物是用作为咬合轮廓的。
16．按照权利要求10至15的一项中所述的方法，其特征在于：至少两个层的第一层和/或第二层是采用喷敷法完成的，最好喷敷混凝土，在喷敷的同时最好将加固用的纤维随同混凝土一起喷。
17．按照权利要求1至9的一项中所述的建筑结构，是作为隧道设计的。
18．按照权利要求10至16的一项中所述的方法用于隧道管体的覆盖。
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