[實用新型]一種3D打印鋼纖維混凝土隧道初支格柵拱架

有效

• 申請號: 201920390488.1
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN210598989U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 郭建濤;油新華;孫立柱
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;中建工程研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;C04B28/00;B28B1/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 王靈靈;朱麗巖

一種3D打印鋼纖維混凝土隧道初支格柵拱架，沿拱架延伸方向分成若干單元節，每個單元節由3D打印設備整體打印形成；單元節包括3D打印外支護板、3D打印加強撐、3D打印內側支撐和3D打印螺栓連接板；3D打印螺栓連接板設于每個單元節的首尾兩端，相鄰兩個單元節同側的兩個L形板的橫板互相連接，形成整體拱架。本實用新型鋼纖維混凝土外支護板，受力面積大，比格柵鋼架主筋能更有效承受圍巖壓力，可有效保證初期支護構件的受力性能；采用3D打印機打印的形式整體制作，相對于格柵鋼拱架初期支護構件自重較輕，故便于吊裝及安裝可有效降低吊裝成本，同時避免傳統初期支護現場人工焊接及加工格柵鋼架，降低人工費用及工期。

技術領域

本實用新型涉及隧道施工技術領域，具體涉及一種可以用于暗挖隧道施工的3D打印鋼纖維混凝土隧道初支格柵拱架，適用于各類需要采用初期支護的暗挖隧道施工。

背景技術

隨著經濟的飛速發展和城市化水平的不斷提高，地下空間的開發成為目前城市空間開發的主要方向之一，暗挖結構也越來越多，暗挖隧道作為城市地下空間開發的主要組成部分，占據了重要地位，目前暗挖隧道初期支護大部分均采用格柵鋼架施工，存在如下問題：

一、格柵鋼架施工精度差，鋼筋強度損失嚴重：目前格柵鋼架均在施工現場進行加工制作，施工精度難以保證，經常出現格柵鋼架兩部分連接板錯位，導致螺栓難以擰進去的情況，同時在加工格柵鋼架內部支撐筋時，現場直接采用壓彎成型，鋼筋強度降低嚴重，從而增加了施工風險；

二、格柵鋼架自重大，工人施工困難：架設格柵鋼架時，由于每榀格柵鋼架分節重量較大，工人調整架設困難，施工速度降低；近期出現了一種分段設置的鋼格柵，雖然搬運方便，但增加了施工的繁瑣性；

三、格柵鋼架均采用鋼筋加工而成，工程造價高：由于格柵鋼架主筋、之字筋、螺栓連接板等材料均采用鋼筋及鋼材，導致工程造價較高。

同時，國內目前也進行了大量的初期支護工廠預制的研究，但是初期支護預制只能預制成混凝土板，自重大，吊裝運輸及安裝均很困難。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種3D打印鋼纖維混凝土隧道初支格柵拱架，目的在于解決格柵鋼架作為隧道初期支護拱架施工精度差、鋼筋強度損失嚴重、自重大、工人施工困難、造價高的技術難題，以及現有混凝土預制拱架只能預制成板、自重大、吊裝運輸及安裝均很困難的技術問題。

隨著3D打印技術也在建筑工程中的廣泛應用，與傳統建筑行業相比，3D打印的建筑可節約建筑材料30%-60%、縮短工期50%-70%、減少人工50%-80%，但目前3D打印混凝土結構存在抗裂性能差，耐久性差等缺陷，不適用于結構外墻等永久性構件，不過隧道初期支護拱架作為臨時構件，對抗裂性能要求低，造型復雜，雖然難以在工廠完成預制，但3D打印技術可完美打印成型，規避3D打印的缺陷。

為實現上述技術目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種3D打印鋼纖維混凝土隧道初支格柵拱架，其特征在于：

沿拱架延伸方向分成若干單元節，每個單元節由3D打印設備整體打印形成；

所述單元節包括3D打印外支護板、3D打印加強撐、3D打印內側支撐和3D打印螺栓連接板；

所述3D打印外支護板為板條結構，設于最外側；

所述3D打印內側支撐包括兩根平行設置的支撐桿，設于內側，兩根支撐桿形成的面與3D打印外支護板的板面平行；

所述3D打印加強撐也包括并行設置的兩條，內側分別與3D打印外支護板的兩側邊沿一體連接，外側分別與兩根3D打印內側支撐一體連接，所在兩個平行平面均與3D打印外支護板的板面垂直；

所述3D打印螺栓連接板設于每個單元節的首尾兩端，包括對應設置在兩側的兩個L形板，相鄰兩個單元節同側的兩個L形板的橫板互相連接，形成整體拱架。