本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种道路隧道内预制结构及其施工方法。
背景技术
在当前隧道施工过程中，隧道内仰拱部分混凝土现浇施工工序多、周期长、用量大、速度慢，已成为影响隧道快速施工的一个不利因素。隧道仰拱现浇混凝土施工的结构主要包括隧道排水结构、电缆槽、仰拱回填以及路面结构。
隧道排水结构设置于路面结构下方，尺寸有限，过水断面小，不易检修；当水中杂质和盐分较多时，易结晶析出，堵塞管道，影响隧道排水能力。电缆槽主要位于隧道检修道下方，左右两侧均设置，采用混凝土现浇，后期运营不利于机电工程升级改造。仰拱回填部分采用片石混凝土或现浇混凝土填充，用量大、养护周期长，易发生危险，对施工速度影响较大。路面结构通常是在隧道贯通后整体现浇铺装，养护周期长，对其他附属设施安装的影响较大，不利于隧道整体工期的安排。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种道路隧道内预制结构及其施工方法，能够有减少混凝土浇筑工程量，加快隧道施工速度，节约工程造价。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种道路隧道内预制结构，包括中央支撑结构、跨中支撑结构和预制路面结构单元；于隧道衬砌内底部设有底部支撑结构，于隧道内两侧的检修道边缘分别设置承台式底座；于所述底部支撑结构上的设置中央支撑结构，所述中央支撑结构位于两个承台式底座之间；于所述底部支撑结构上的所述中央支撑结构与两个承台式底座之间均设置有跨中支撑结构；各所述跨中支撑结构上均设有预制路面结构单元，所述预制路面结构单元的两端分别位于所述中央支撑结构和所述承台式底座上；位于隧道中线同一侧的所述承台式底座与所述跨中支撑结构之间形成预留隧道纵向排水通道。
进一步地，所述底部支撑结构为仰拱或铺底。
进一步地，所述中央支撑结构与所述跨中支撑结构之间形成预留维修改造空间。
进一步地，于所述隧道衬砌内底部一侧的承台式底座上设有强电设备沟，另一侧的承台式底座上设有弱电设备沟和消防管道。
进一步地，所述预制路面结构单元上面设有路面铺装层。
进一步地，所述预留隧道纵向排水通道通过导水管与所述隧道衬砌外侧的排水管连通。
进一步地，所述中央支撑结构的上部的两侧分别设有凸出的用于支撑所述预制路面结构单元的承台部。
本发明还提供一种道路隧道内预制结构的施工方法，包括如下步骤：
1）根据隧道围岩的地质条件确定底部支撑结构为仰拱或铺底；在隧道衬砌施工过程中，进行底部支撑结构的施做；
2）根据断面要求，在隧道内两侧的检修道边缘现浇施工承台式底座；
3）根据现场情况和隧道断面尺寸在底部支撑结构上预制或现浇中央支撑结构和跨中支撑结构，其中现浇中央支撑结构位于两个承台式底座之间，中央支撑结构与两个承台式底座之间均设有跨中支撑结构，同时承台式底座与跨中支撑结构之间形成预留隧道纵向排水通道；
4）根据隧道设计要求决定中央支撑结构与跨中支撑结构之间形成的预留维修改造空间的使用方式；
5）吊装预制路面结构单元安放在跨中支撑结构上，且预制路面结构单元的两端分别位于中央支撑结构和承台式底座上；
6）二次隧道衬砌施做完毕后，在承台式底座上立模浇筑强电设备沟、弱电设备沟（7）和消防管道；
7）隧道贯通，安装附属设施完毕后，在预制路面结构单元上铺装路面铺装层。
进一步地，所述步骤4）中对于设置仰拱的道路隧道，如需要进一步增加仰拱的回填面积，则在预留维修改造空间中浇筑混凝土。
进一步地，所述步骤5）中预制路面结构单元与所述中央支撑结构的底部和所述承台式底座的底部之间均预留有伸缩缝。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的道路隧道内预制结构能够有效减少混凝土浇筑方量，加快隧道施工速度，节约工程造价；
（2）本发明提供的道路隧道内预制结构能够改善仰拱回填结构，能够克服路面结构后期现浇施工对其他附属设备安装的影响；
（3）本发明提供的道路隧道内预制结构能够克服现有隧道排水结构尺寸不足、过水能力有限、易堵塞的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的道路隧道内预制结构的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的道路隧道内预制结构的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的道路隧道内预制结构施工方法的流程图；
图中：1、中央支撑结构，2、跨中支撑结构，3、预制路面结构单元，4、预留隧道纵向排水通道，5、预留维修改造空间，6、强电设备沟，7、弱电设备沟，8、路面铺装层，9、隧道衬砌，10、仰拱，11、导水管，12、消防管道，13、铺底。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种道路隧道内预制结构，包括中央支撑结构1、跨中支撑结构2和预制路面结构单元3；于隧道衬砌9内底部设有底部支撑结构，由于隧道围岩地质条件较差，底部支撑结构设置成仰拱10；于隧道内两侧的检修道边缘分别设置承台式底座，于所述仰拱10上设置中央支撑结构1，中央支撑结构1位于两个承台式底座之间，于所述仰拱10上的所述中央支撑结构1与两个承台式底座之间均设置有跨中支撑结构2；各所述跨中支撑结构2上均设有预制路面结构单元3，所述预制路面结构单元3的两端分别位于所述中央支撑结构1和所述承台式底座上；位于隧道中线同一侧的所述承台式底座与所述跨中支撑结构2之间形成预留隧道纵向排水通道4。
本实施例提供的道路隧道内预制结构能够有减少混凝土浇筑方量，能够改善仰拱回填结构，加快隧道施工速度，节约工程造价；能够克服路面结构后期现浇施工对其他附属设备安装的影响；本实施例提供的道路隧道内预制结构能够克服现有隧道排水结构尺寸不足、过水能力有限、易堵塞的问题。本发明的预留隧道纵向排水通道4的过水断面明显增大，能够方便水流排出，能够克服现有隧道排水结构尺寸不足、过水能力有限、易堵塞的问题。此外，过水断面不局限于图示断面，可以根据现场水质条件进一步扩大过水断面。
进一步地，所述中央支撑结构1与所述跨中支撑结构2之间形成预留维修改造空间5。预留维修改造空间5可根据实际需要具体安排，对于设置有仰拱10的道路隧道，如需要进一步增加仰拱10的回填面积，则在预留维修改造空间5中根据需要浇筑混凝土；若不需要增加仰拱10的回填面积，则将预留维修改造空间5保留，以便于后期改造升级。
进一步地，于所述隧道衬砌9内底部一侧的承台式底座上设有强电设备沟6，另一侧的承台式底座上设有弱电设备沟7和消防管道12。通过在承台式底座上浇筑强电设备沟6、弱电设备沟7和消防管道12，方便后期根据运营需要修改或升级改造，可以克服现有电缆槽结构运营期空间不足，不易升级改造的问题。置于强电设备沟6、弱电设备沟7和消防管道12的位置可以随意交换，可以将三者设置于同一侧，也可以分在两侧设置。
进一步地，所述预制路面结构单元3上面设有路面铺装层8，可以克服路面结构后期现浇施工对其他附属设备安装的影响。
进一步地，所述预留隧道纵向排水通道4通过导水管11与所述隧道衬砌9外侧的排水管连通。
进一步地，所述中央支撑结构1的上部的两侧分别设有凸出的用于支撑所述预制路面结构单元3的承台部。其中中央支撑结构1的顶面与预制路面结构单元3的顶面齐平，方便后期路面铺装层8的铺设。
实施例二
如图2所示，本实施例二提供一种道路隧道内预制结构，包括中央支撑结构1、跨中支撑结构2和预制路面结构单元3；于隧道衬砌9内底部设有底部支撑结构，由于隧道围岩地质条件较好，不需要设置仰拱，因此底部支撑结构设置成铺底13，于隧道内两侧的检修道边缘分别设置承台式底座；于所述铺底13上设置中央支撑结构1，中央支撑结构1位于两个承台式底座之间；于所述铺底13上的所述中央支撑结构1与两个承台式底座之间均设置有跨中支撑结构2；各所述跨中支撑结构2上均设有预制路面结构单元3，所述预制路面结构单元3的两端分别位于所述中央支撑结构1和所述承台式底座上；位于隧道中线同一侧的所述承台式底座与所述跨中支撑结构2之间形成预留隧道纵向排水通道4。
本实施例提供的道路隧道内预制结构能够克服路面结构后期现浇施工对其他附属设备安装的影响，能够保证隧道结构质量、加快施工速度、节约工程造价，与传统结构相比，具有高效、经济、安全、便于后期维修改造的特点。
实施例三
本实施例三提供一种道路隧道内预制结构的施工方法，包括如下步骤：
1）根据隧道围岩的地质条件确定底部支撑结构的具体形式；若隧道围岩地质条件较差，则需要将底部支撑结构设置成仰拱10；若隧道围岩地质条件较好，则只需要将底部支撑结构设置成铺底13就行；在隧道衬砌9施工过程中，进行底部支撑结构的开挖及施做；
2）根据断面要求，在隧道内两侧的检修道边缘上优先立模现浇施工承台式底座；
3）根据现场情况和隧道断面尺寸在底部支撑结构上预制或现浇中央支撑结构1和跨中支撑结构2，其中现浇中央支撑结构1位于两个承台式底座之间，中央支撑结构1与两个承台式底座之间均设有跨中支撑结构2，同时承台式底座与跨中支撑结构2之间形成预留隧道纵向排水通道4；
4）根据隧道设计要求决定中央支撑结构1与跨中支撑结构2之间形成的预留维修改造空间5的使用方式；对于设置有仰拱10的道路隧道，如需要进一步增加仰拱10的回填面积，则在预留维修改造空间5中浇筑混凝土；若不需要进一步增加仰拱10的回填面积，则将预留维修改造空间5保留，以便于后期改造升级；
5）吊装预制路面结构单元3安放在跨中支撑结构2上，且预制路面结构单元3的两端分别位于中央支撑结构1和承台式底座上；预制路面结构单元3与所述中央支撑结构1的底部和所述承台式底座的底部之间均预留有伸缩缝，防止由于气候温度变化使结构产生裂缝或破坏；
6）二次隧道衬砌施做完毕后，在承台式底座上立模浇筑强电设备沟6、弱电设备沟7和消防管道12；
7）隧道贯通并待其他附属设施安装完毕后，在预制路面结构单元3上铺装路面铺装层8。
本实施例提供的道路隧道内预制结构的施工方法可以改善仰拱回填结构，预制路面和排水结构，预留维修升级改造空间，加快隧道施工速度，节约工程造价，后期运营维修压力将显著降低；还能够克服排水不畅、运营期电缆维修改造空间不足，便于后期运营维护；本发明采用预制结构，可以方便工厂标准化流水线作业，在加快施工速度的同时，有效保证施工质量。
针对不同隧道围岩及断面类型，本专利中的中央支撑结构1、跨中支撑结构2和预制路面结构单元3可以有不同的组合、尺寸和形状，不局限于本发明附图中所示的组合结构。若有其他结构断面形式，也应认定在本发明范围内。预制结构在纵向上的长度可以根据单位仰拱开挖距离具体确定。在选用预制结构单元的形状与尺寸时，应该优先选用已有单元类型，差异较大时再重新设计预制结构单元的类型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。