[發明專利]一種抗底鼓預制拼裝式隧道仰拱結構、裝配式隧道及方法

在審

• 申請號: 202010005704.3
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111156030A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 邱道宏;于月浩;薛翊國;侯守江;潘建平;公惠民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/15;E21D11/08;E21D11/38;E21F16/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種抗底鼓預制拼裝式隧道仰拱結構、裝配式隧道及方法，其技術方案為：包括對稱設置的第一仰拱分塊和第二仰拱分塊，第一仰拱分塊和第二仰拱分塊之間連接菱形格柵；第一仰拱分塊、第二仰拱分塊通過澆筑混凝土形成仰拱結構單元，多節仰拱結構單元縱向依次拼接組成整體裝配式仰拱結構。本發明的隧道仰拱采用預制裝配式，仰拱結構采用工廠化、標準化預制，易于安裝；且能夠保護仰拱填充中間最上部位置的底鼓，減小頂部拉應力，故而減少此處拉裂縫的發育。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，尤其涉及一種抗底鼓預制拼裝式隧道仰拱結構、裝配式隧道及方法。

背景技術

仰拱是為改善上部支護結構受力條件而設置在隧道底部的反向拱形結構，是隧道結構的主要組成部分之一，它一方面要將隧道上部的地層壓力通過隧道邊墻結構或將路面上的荷載有效的傳遞到地下，而且還有效的抵抗隧道下部地層傳來的反力。仰拱與二次襯砌構成隧道整體，增加結構穩定性。但是隧道中仰拱結構經常出現裂損或破壞，嚴重影響列車的運行安全。并且隨著修建技術、建設水平及建設要求的不斷提高，越來越多的新技術、新工藝、新工法應用到隧道及地下工程的建設中。近年來隨著我國經濟的快速發展，已經提出了要大力發展裝配式建筑的要求。裝配式建筑是建造方式的重大變革，有利于節約資源、減少施工污染、改善作業環境、提高勞動生產效率、提高標準化作業和保證質量及安全水平。但受限于各種因素，目前鉆爆法施工隧道的建造方式仍然以現澆作業為主，裝配式隧道施工比例很低，這與要求相比尚有很大差距。

發明人發現，目前隧道中仰拱有素混凝土和鋼筋混凝土兩種，而仰拱填充均為素混凝土，且隧道斷面多為馬蹄形，既仰拱曲率一般不大，導致仰拱結構在承受較大浮力時，不能有效利用拱效應抵抗浮力，使得仰拱底鼓現象較為普遍。結構中最大拉應力出現在仰拱填充中心的上部位置，通常此處拉裂縫發育較多。根據目前已運營的鐵路隧道，尤其是高速鐵路隧道相關統計，部分隧道出現仰拱底鼓，翻漿冒泥等病害，嚴重時導致道床開裂變形，致使隧道行車限速，影響了高鐵的正常運營。通過查驗，隧道仰拱質量不足也是主要的影響因素之一。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的第一目的是提供了一種抗底鼓的預制拼裝式隧道仰拱結構，能夠保護仰拱填充中間最上部位置的底鼓，減小頂部拉應力。

本發明的第二目的是提供了一種裝配式隧道，其仰拱結構采用工廠化、標準化預制，質量可靠有保證。

本發明的第三目的是提供了一種抗底鼓的預制拼裝式隧道仰拱結構的施工方法，能夠可實現仰拱快速安置，易于安裝。

本發明采用下述技術方案：

一種抗底鼓的預制拼裝式隧道仰拱結構，包括對稱設置的第一仰拱分塊和第二仰拱分塊，第一仰拱分塊和第二仰拱分塊之間連接菱形格柵；第一仰拱分塊、第二仰拱分塊通過澆筑混凝土形成仰拱結構單元，多節仰拱結構單元縱向依次拼接組成整體裝配式仰拱結構。

進一步的，所述菱形格柵分別通過墊塊與第一仰拱分塊、第二仰拱分塊相連，菱形格柵包括四個首尾依次轉動連接的支桿。

進一步的，相鄰支桿通過螺栓相連。

進一步的，所述第一仰拱分塊、第二仰拱分塊用于連接二次襯砌一端分別預留鋼筋接頭，且第一仰拱分塊與第二仰拱分塊相對一側分別預留鋼筋接頭。

進一步的，所述第一仰拱分塊、第二仰拱分塊設有若干泄水通道。

進一步的，所述泄水通道具有向下的坡度。

進一步的，所述仰拱結構單元的下方設置防水層。

一種裝配式隧道，包括所述抗底鼓的預制拼裝式隧道仰拱結構，第一仰拱分塊、第二仰拱分塊的外端位于隧道初期支護內側并與拱墻二次襯砌銜接，且第一仰拱分塊、第二仰拱分塊與拱墻二次襯砌的銜接面處設置榫卯構造。

進一步的，所述拼裝式隧道仰拱結構下方設置基底墊層。