[發明專利]一種粘土隧洞鋼襯混凝土澆筑抗浮結構及施工方法

有效

• 申請號: 202011387055.4
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112627854B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 周元;張華;朱少華;陳凌;張葉林;劉加進;徐輝
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司;浙江華東工程建設管理有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/15;E21D11/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提供了一種粘土隧洞鋼襯混凝土澆筑抗浮結構及施工方法，設置在粘土隧洞內部的鋼襯，隧洞內壁上設置兩個半環形鋼拱架支護，并在隧洞腰部通過拼接板結構進行連接，鋼拱架支護設置于隧洞內壁上的混凝土層內，隧洞底部設置混凝土底板，混凝土底板內部設置工字鋼，隧洞頂拱位置設置釘板，所述拼接板結構、工字鋼以及釘板均與鋼襯的加勁環相連接，鋼襯的內部設置可伸縮的組合式支撐結構；解決了分層澆筑和普通鋼襯內支撐帶來的各種施工弊端，不僅能有效抵抗混凝土澆筑浮力，實現回填混凝土的連續澆筑，還避免了內支撐安裝時對鋼襯內表面的破壞和防腐材料的二次涂刷。

技術領域

本發明涉及水利水電工程的隧洞施工領域，具體涉及一種粘土隧洞鋼襯混凝土澆筑抗浮結構及施工方法。

背景技術

水利水電工程中的水工隧洞一般為鋼筋混凝土或鋼襯混凝土結構，其中鋼襯混凝土結構主要用于引水壓力較大或對隧洞滲漏要求比較嚴格的情況。當混凝土結構的裂縫控制標準比較苛刻，采用鋼筋混凝土結構導致鋼筋配筋率過大，施工困難時也會采用鋼襯混凝土結構。鋼襯混凝土結構一般在開挖后的隧洞中首先安裝鋼襯，然后采用混凝土回填鋼襯和開挖面之間的空間，形成一種組合結構，以滿足隧洞運行時的聯合受力要求。

當鋼管直徑較大時，混凝土澆筑施工會在鋼襯上產生相當大的浮力，若鋼襯支撐不足會發生位移或者變形，進而破壞鋼襯焊縫和影響整體結構施工質量。當隧洞位于巖石中時，可采用在巖石中設置抗浮砂漿錨桿，利用砂漿錨桿的拉拔力抵抗混凝土澆筑產生的浮力。當隧洞位于粘土中時，由于土體和錨桿的粘聚力較小，抗浮砂漿錨桿無法使用。

為了解決粘土隧洞中的鋼襯抗浮問題，通常將混凝土進行分層澆筑來減小混凝土澆筑過程中產生的浮力。分層澆筑一方面會產生水平施工縫破壞回填混凝土的整體性，另一方面大大減小了混凝土的澆筑速度，延長了施工工期，造成了施工資源的浪費和施工成本的增加。

鋼襯內支撐是為了使混凝土澆筑時鋼襯不發生應力集中和過大變形。目前工程中使用的鋼支撐需要將支撐腳座直接焊接在鋼襯內表面，通過焊接將內支撐和鋼襯連接在一起。由于內支撐安裝前鋼管內表面已經完成了防腐材料的涂刷，這種直接焊接的做法一方面會損傷了防腐涂層和鋼襯母材，另一方面內支撐拆除后，需要對鋼襯內表面重新進行打磨和防腐材料涂刷，程序復雜，影響鋼襯施工質量。

發明內容

本發明的第一個目的在于，提供一種粘土隧洞鋼襯混凝土澆筑抗浮結構，解決了分層澆筑和普通鋼襯內支撐帶來的各種施工弊端，不僅能有效抵抗混凝土澆筑浮力，實現回填混凝土的連續澆筑，還避免了內支撐安裝時對鋼襯內表面的破壞和防腐材料的二次涂刷。

為此，本發明采用以下技術方案：

一種粘土隧洞鋼襯混凝土澆筑抗浮結構，其特征在于：設置在粘土隧洞內部的鋼襯，其特征在于：隧洞內壁上設置兩個半環形鋼拱架支護，并在隧洞腰部通過拼接板結構進行連接，鋼拱架支護設置于隧洞內壁上的混凝土層內，隧洞底部設置混凝土底板，混凝土底板內部設置工字鋼，隧洞頂拱位置設置釘板，所述拼接板結構、工字鋼以及釘板均與鋼襯的加勁環相連接，鋼襯的內部設置可伸縮的組合式支撐結構。

進一步的：所述拼接板結構包括第一鋼板和第二鋼板，第一鋼板和第二鋼板分別與兩個半環形鋼拱架支護相連接，第一鋼板和第二鋼板上設置螺栓孔。

進一步的：所述第一鋼板伸出混凝土層的部位連接方鋼，方鋼沿隧洞軸線方向延伸，且與多個第一鋼板相連接，方鋼通過腰部槽鋼與鋼襯的加勁環相連。

進一步的：所述工字鋼設有兩道，布置在隧洞中心線的兩側，工字鋼的翼緣上表面與混凝土底板上表面接近齊平，工字鋼上部通過底板槽鋼與鋼襯的加勁環相連，工字鋼翼緣的寬度大于底板槽鋼高度。

進一步的：所述混凝土底板內設置支撐結構，支撐結構包括兩根插筋和水平鋼筋，插筋的底部與混凝土層相連，兩根插筋頂部點焊連接水平鋼筋，水平插筋與工字鋼底部連接。

進一步的：所述支撐結構沿工字鋼延伸方向設置多排。