[發明專利]一種隧道用波形鋼板和鋼桁架組合襯砌結構

有效

• 申請號: 202011284922.1
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112392505B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 謝東武;丁文其;張清照;趙程
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/20;E21D11/22;E21D11/28;E21D11/38
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種隧道用波形鋼板和鋼桁架組合襯砌結構，適用于采用鉆爆法及類似工法施工的地下隧道工程，該組合襯砌結構包括波形鋼板初襯以及固定在波形鋼板襯砌內側作為二襯的鋼桁架，所述的波形鋼板初襯由多片預制的波形鋼板在環向和縱向分別通過縱向接頭和環向接頭進行拼裝成型，所述的波形鋼板在縱向接頭和環向接頭位置處分別設有鋼板溝槽，并且通過在相鄰波形鋼板的鋼板溝槽形成的空間內填充止水密封墊實現防水密封，與現有技術相比，本發明具有形式簡單、精度高、剛度較大、單塊質量輕、適用于隧道工程智能建造、自防水能力強、耐久性好等優點。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，尤其是涉及一種隧道用波形鋼板和鋼桁架組合襯砌結構。

背景技術

傳統的隧道襯砌結構采用鋼筋混凝土施作二襯，隨著隧道斷面的不斷增大，鋼筋混凝土二襯的厚度也不斷增大，襯砌結構自重在荷載計算中所占的比重越來越大，導致鋼筋混凝土二襯結構的經濟性越來越差，因此，需要開發一種輕型結構施作大斷面隧道支護結構。

隨著隧道工程的不斷發展，波形鋼板襯砌結構在采用鉆爆法及類似工法施工的地下隧道工程中的應用案例越來越多，然而已有的案例中波形鋼板襯砌結構主要用于初襯臨時支護替換型鋼(或格柵剛架)，配合噴射混凝土、防水板和模筑二襯等構成隧道支護和防水體系，并未充分發揮鋼結構輕量化、高精度工廠預制、快速拼裝施工、最大可能地適應智能建造的特點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種隧道用波形鋼板和鋼桁架組合襯砌結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種隧道用波形鋼板和鋼桁架組合襯砌結構，適用于采用鉆爆法及類似工法施工的地下隧道工程，該組合襯砌結構包括波形鋼板初襯以及固定在波形鋼板襯砌內側作為二襯的鋼桁架，所述的波形鋼板初襯由多片預制的波形鋼板在環向和縱向分別通過縱向接頭和環向接頭進行拼裝成型，所述的波形鋼板在縱向接頭和環向接頭位置處分別設有鋼板溝槽，并且通過在相鄰波形鋼板的鋼板溝槽形成的空間內填充止水密封墊實現防水密封。

所述的波形鋼板的正投影形狀為曲邊矩形，其垂直于波形延伸方向的邊呈圓弧型，平行于波形延伸方向的邊呈波浪型。

所述的環向接頭包括與在波形鋼板垂直于波形延伸方向的邊一體成型的圓弧形翼緣以及用以連接縱向相鄰兩塊波形鋼板翼緣的接頭螺栓，在軋制過程中軋制設置環向止水密封墊的環向溝槽，所述的縱向接頭包括與波形鋼板平行于波形延伸方向的邊焊接成型的接頭鋼板以及用以連接環向相鄰兩塊波形鋼板的接頭鋼板的第二接頭螺栓，在軋制過程中軋制設置縱向止水密封墊的縱向溝槽。

所述的環向止水密封墊和縱向止水密封墊均為具有壓縮性的多孔橡膠密封墊，并且通過膠粘劑黏貼定位在對應溝槽中。

所述的鋼桁架由螺栓球、鋼弦桿和腹桿構成桁架結構，所述的鋼弦桿沿波紋延伸方向設有多根，且相鄰的鋼弦桿間通過螺栓球和腹桿固接，每根鋼弦桿分別通過腹桿和螺栓球與波形鋼板的波紋凸起處固接。

所述的鋼弦桿與波形鋼板的波紋凸起固接處焊有加強鋼板，避免造成鋼弦桿與波形鋼板局部應力集中。

波形鋼板的環縫采用通縫拼裝方式，環間采用錯縫拼裝方式。

對于軟弱圍巖段，波形鋼板襯砌采用考慮仰拱的封閉式結構，隧道底部由下至上依次設有波形鋼板初襯的底部、鋼筋混凝土現澆仰拱二襯以及混凝土仰拱回填，所述的鋼桁架底部兩端通過預留鋼桁架拼裝接頭預埋件和錨栓固定在仰拱二襯的左右端面處；

對于穩定圍巖段，采用不考慮仰拱的開放式結構，波形鋼板襯砌與鋼桁架的底部兩端直接固定在隧道底面兩側。

該組合襯砌結構的構造方法包括以下步驟：

1)預制襯砌用波形鋼板，并在接頭鋼板上設置溝槽；