[發(fā)明專利]適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)及施工方法

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114941542A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凡;池建軍;張海濤;朱發(fā)勇;趙茜瑤;靳可欣;劉甲奇;王濤;吳義方;何瀟
• 申請（專利權(quán)）人: 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D20/00;E21D11/10;E21D11/08;E21F16/02
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 王理盟

1.一種適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)包括邊頂拱一次支護(hù)(1)、邊頂拱二次襯砌(2)、預(yù)制混凝土仰拱(3)、仰拱底部水泥砂漿結(jié)石層(4)；預(yù)制混凝土仰拱(3)在洞軸線方向由多個預(yù)制仰拱單元(30)拼裝而成；預(yù)制仰拱單元(30)頂部中間設(shè)有排水溝(37)，排水溝(37)左右為水平平臺，水平平臺上對稱布置軌道(38)與吊環(huán)(39)，預(yù)制仰拱單元(30)底面為圓弧面，底面對稱布置有凸出預(yù)制仰拱單元底面的支撐底座(40)，預(yù)制仰拱單元(30)縱向一側(cè)頂部設(shè)有陰角臺階(34)，另一側(cè)底部設(shè)有與陰角臺階相匹配的陽角臺階(35)，使相鄰的兩塊預(yù)制仰拱單元搭接形成一體，預(yù)制仰拱單元(30)環(huán)向端部設(shè)有外伸型鋼(31)與外伸鋼筋(32)，預(yù)制仰拱單元(30)在環(huán)向端部及縱向端部均開設(shè)止水凹槽(36)，用于安裝固定止水條，且止水凹槽(36)閉合成環(huán)，預(yù)制仰拱單元(30)沿豎向設(shè)有通孔(41)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述邊頂拱一次支護(hù)(1)包含錨桿(11)、型鋼拱架(12)、鋼筋網(wǎng)(13)、噴射混凝土(14)，一次支護(hù)(1)的鋼筋網(wǎng)(13)鋪設(shè)在型鋼拱架(12)的外翼緣側(cè)，錨桿(11)沿型鋼拱架(12)環(huán)向布置，將型鋼拱架(12)固定在巖壁上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述邊頂拱二次襯砌(2)包含鋼筋骨架(21)和現(xiàn)澆混凝土(22)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)制仰拱單元(30)環(huán)向端部的外伸型鋼(31)端頭采用螺栓連接或焊接固定在一次支護(hù)(1)的型鋼拱架(12)內(nèi)側(cè)翼緣上，使得一次支護(hù)(1)、預(yù)制混凝土仰拱(3)在環(huán)向形成整體的受力結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)制混凝土仰拱(3)環(huán)向端部的外伸鋼筋(32)與二次襯砌(2)的鋼筋骨架(21)采用綁扎、焊接或套筒連接在環(huán)向形成整體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔(41)用于對預(yù)制混凝土仰拱(3)與巖壁之間的空隙充填水泥砂漿，形成水泥砂漿結(jié)石層(4)。

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述適用于敞開式TBM施工隧洞的全斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、邊頂拱一次支護(hù)(1)作業(yè)：敞開式TBM完成開挖作業(yè)后，即在TBM盾尾作業(yè)區(qū)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)(13)，安裝型鋼拱架(12)，并布打錨桿(11)將型鋼拱架(12)固定在洞壁上；

S2、預(yù)制仰拱單元(30)安裝作業(yè)：通過吊環(huán)(39)吊運(yùn)安裝預(yù)制仰拱單元(30)；預(yù)制仰拱單元(30)安裝完畢后，將其環(huán)向端部的外伸型鋼(31)端頭固定在一次支護(hù)(1)的型鋼拱架(12)內(nèi)側(cè)翼緣上；

S3、邊頂拱一次支護(hù)(1)噴射混凝土(14)作業(yè)：利用TBM的噴混系統(tǒng)噴射混凝土達(dá)到一次支護(hù)的設(shè)計(jì)厚度；

S4、洞內(nèi)排水作業(yè)：TBM開挖區(qū)以滲滴水為主時，開挖區(qū)的滲滴水通過預(yù)制混凝土仰拱(3)底部的空隙排至洞外；TBM開挖區(qū)水量較大，底部空隙排水能力不足時，在預(yù)制混凝土仰拱(3)與掌子面間設(shè)置臨時集水坑，通過水泵和管道導(dǎo)引至已安裝預(yù)制混凝土仰拱(3)的排水溝(37)內(nèi)，或是預(yù)制混凝土仰拱(3)頂面，從而排至洞外；

S5、邊頂拱二次襯砌(2)鋼筋骨架(21)綁扎作業(yè)：鋼筋骨架(21)底部與預(yù)制仰拱單元(30)的外伸鋼筋(32)采用綁扎、焊接或套筒連接在環(huán)向形成整體；

S6、邊頂拱二次襯砌(2)混凝土(22)澆筑作業(yè)：采用內(nèi)通式臺車澆筑邊頂拱二次襯砌(2)混凝土(22)；

S7、水泥砂漿充填作業(yè)：通過預(yù)制仰拱單元(30)的豎向通孔(41)注入水泥砂漿充填預(yù)制仰拱單元(30)與洞壁之間的空隙，形成水泥砂漿結(jié)石層(4)，充填完畢后進(jìn)行二次襯砌常規(guī)的回填灌漿作業(yè)及固結(jié)灌漿作業(yè)。