一种盾构隧道全预制内部结构及施工方法与流程

本发明涉及盾构隧道施工领域，尤其涉及一种盾构隧道全预制内部结构及施工方法。

背景技术：

随着交通行业的发展，盾构隧道广泛应用于市政、公路等领域隧道的建设。受装配式施工技术、盾构隧道内部空间等的限制，盾构隧道内部结构预制化程度较低，施工现场预制拼装与现浇工艺穿插交织，严重制约着盾构隧道内部结构的施工质量和速度。

现有盾构隧道内部结构施工已实现了中间箱涵的装配化施工，而边跨车道板及弧形板的装配化施工难题一直未得到有效解决。

对于弧形板，目前主要采用现浇方式进行施工，但现浇工艺施工作业面繁杂，施工速度缓慢，施工过程中需配置钢筋工、模板工等大量人员，人力成本高，且隧道内施工机械较多，作业空间狭小，大量人员的投入会产生较大的安全隐患。

对于边跨车道板的施工，除了采用现浇工艺施工外，部分工程考虑现浇与预制相结合的施工方案，施工过程中先浇注车道板横梁，然后将预制的边跨车道板安装在横梁上，该方案一定程度上实现了车道板的预制，但主要承力的横梁依旧需要现场浇筑，预制化程度低，且现场预制拼装与现浇工艺穿插交织，施工效率低下，经济性较差，施工质量难以保证。

因此有必要设计一种盾构隧道全预制内部结构，以克服上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种盾构隧道全预制内部结构及施工方法，至少解决了现有技术中的部分问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种盾构隧道全预制内部结构，包括预制中间箱涵、预制车道板、两侧预制弧形板和盾构隧道的隧道衬砌结构，所述预制弧形板、预制中间箱涵和预制车道板均位于隧道衬砌结构围合成的隧道空间内，两所述预制弧形板分别位于预制中间箱涵的两侧，所述预制弧形板、预制中间箱涵和预制车道板围合成边箱涵。

作为优选，所述预制中间箱涵的顶部设有支撑预制车道板的支撑牛腿，所述支撑牛腿上设有与预制车道板钢筋连接的接头，且所述接头处填充有混凝土。

作为优选，所述隧道衬砌结构内预埋有接驳器，所述预制弧形板对应接驳器的位置设有条形螺栓孔，所述接驳器与所述条形螺栓孔对应，所述接驳器与所述条形螺栓孔通过接驳器螺栓相连。

作为优选，所述预制车道板沿隧道横向的两端分别支撑于现浇牛腿、所述预制中间箱涵顶部的支撑牛腿上，所述现浇牛腿的钢筋骨架与所述预制弧形板一体预制成型。

作为优选，所述条形螺栓孔的空隙、所述现浇牛腿的钢筋骨架、预制弧形板与隧道衬砌结构的空腔内均填充混凝土。

作为优选，所述预制车道板有若干块，各所述预制车道板沿隧道纵向依次咬合连接，各所述预制车道板沿隧道纵向的一端设有咬合接头，各所述预制车道板沿隧道纵向的另一端设有咬合接口，所述咬合接口与相邻的咬合接头咬合连接，相邻两所述预制车道板的连接空隙处填充混凝土。

作为优选，所述预制车道板为预制钢筋混凝土板，与现浇牛腿和支撑牛腿的搭接侧设有预留钢筋。

作为优选，所述预制弧形板为桁架钢筋叠合板。

作为优选，所述预制中间箱涵的底部通过可调节高度的支座支撑于所述隧道衬砌结构上。

本发明提供一种盾构隧道全预制内部结构的施工方法，包括：

s1、工厂制作预制中间箱涵，所述预制中间箱涵应预留与预制车道板连接的钢筋、设置放置预制车道板的支撑牛腿和可调节的预制中间箱涵的支座，预制完所述预制中间箱涵后运输至现场安装，并根据施工情况微调预制中间箱涵安装高度；

s2、工厂制作预制弧形板，所述现浇牛腿的钢筋骨架应与所述预制弧形板整体预制，所述预制弧形板应预留条形螺栓孔，所述条形螺栓孔布设位置与隧道衬砌结构上预埋的接驳器相对应；

s3、将制作完成的预制弧形板运输至现场，起吊至隧道衬砌结构上方对应位置安装，隧道衬砌结构应预埋接驳器，接驳器布设位置与条形螺栓孔布设位置相对应，预制弧形板通过条形螺栓孔安装接驳器螺栓，与接驳器相连，灌注混凝土填充条形螺栓孔的空隙、预制弧形板与隧道衬砌结构之间的空隙，完成预制弧形板及现浇牛腿的安装与施工；

s4、工厂制作预制车道板，预留好预制车道板与现浇牛腿和支撑牛腿连接的钢筋，将预制车道板运输至现场，待预制弧形板与隧道衬砌结构间的后浇混凝土、现浇牛腿的混凝土达到设计强度后，将预制车道板吊装至现浇牛腿和支撑牛腿上方拼装，随后进行接头处钢筋的连接及混凝土的浇筑，完成预制车道板的安装；

s5、重复上述操作s1～s4，完成隧道纵向全预制车道板结构的安装，车道板纵向搭接完成后注浆填补空隙，保证车道板纵向连接紧密。

本发明具有以下有益效果：

1、在本发明中，所述车道板、弧形板皆为预制构件，与隧道衬砌结构具有相匹配的尺寸和连接方式，可快速安装，提升施工速度，施工作业面较少，保证施工安全高效。

2、在本发明中，现浇牛腿钢筋骨架与预制弧形板整体预制，通过接驳器螺栓与接驳器的连接、灌注混凝土填充空隙与隧道衬砌结构连接形成整体结构，施工速度快，且受力性能好。

3、在本发明中，预制车道板沿隧道纵向采用咬合式的结构和相匹配的接头连接，并注浆填充空隙，车道板连接紧密。

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为本发明实施例提供的盾构隧道全预制内部结构的示意图；

图2为本发明实施例提供的预制弧形板及现浇牛腿钢筋骨架的示意图；

图3为本发明实施例提供的预制弧形板展开及预留条形螺栓孔布置图；

图4为本发明实施例提供的预制弧形板与衬砌结构连接示意图；

图5为本发明实施例提供的预制车道板的示意图；

图6为本发明实施例提供的预制车道板纵向搭接连接的示意图。

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。

如图1-图6，本发明实施例提供一种盾构隧道全预制内部结构，包括预制中间箱涵2、预制车道板3、两侧预制弧形板1和盾构隧道的隧道衬砌结构5，所述预制弧形板1、预制中间箱涵2和预制车道板3均位于隧道衬砌结构5围合成的隧道空间内，所述预制中间箱涵2的底部通过可调节高度的支座17支撑于所述隧道衬砌结构5上，两所述预制弧形板1分别位于预制中间箱涵2的两侧，所述预制弧形板1、预制中间箱涵2和预制车道板3围合成边箱涵，所述预制中间箱涵2的顶部设有支撑预制车道板3的支撑牛腿，所述支撑牛腿上设有与预制车道板3钢筋连接的接头4，且所述接头4处填充有混凝土，所述接头4为挤压式套筒、锥螺纹套筒、反丝套筒中的一种，所述隧道衬砌结构5内预埋有接驳器8，所述预制弧形板1对应接驳器8的位置设有条形螺栓孔13，所述接驳器8与所述条形螺栓孔13对应，所述接驳器8与所述条形螺栓孔13通过接驳器螺栓9相连，所述预制车道板3沿隧道横向的两端分别支撑于现浇牛腿7、所述预制中间箱涵顶部的支撑牛腿上，所述预制弧形板1为桁架钢筋叠合板，所述桁架钢筋叠合板包括钢筋网片11和预制弧形板钢筋骨架12，所述现浇牛腿7的钢筋骨架10与所述预制弧形板1一体预制成型，所述条形螺栓孔13的空隙、所述现浇牛腿7的钢筋骨架、预制弧形板1与隧道衬砌结构5的空腔内均填充混凝土6。

所述预制车道板3有若干块，各所述预制车道板3沿隧道纵向依次咬合连接，各所述预制车道板3沿隧道纵向的一端设有咬合接头14，各所述预制车道板3沿隧道纵向的另一端设有咬合接口15，所述咬合接口15与相邻的咬合接头14咬合连接，相邻两所述预制车道板3的连接空隙处填充混凝土。所述预制车道板3为预制钢筋混凝土板，与现浇牛腿7和支撑牛腿的搭接侧设有预留钢筋16。

本发明提供的盾构隧道全预制内部结构进一步提高了预制化程度，并保证预制车道板、预制弧形板等预制构件连接的质量，实现车道板结构的快速、高质量施工，适用于公路、市政等领域单层车道盾构隧道。

所述盾构隧道全预制内部结构包含预制车道板3、预制中间箱涵2、预制弧形板1及现浇牛腿7。

所述预制中间箱涵2设有放置预制车道板3的支撑牛腿，预留有与预制车道板3钢筋连接的接头4，底部设有可调节的支座17，便于根据施工情况对预制中间箱涵2的安装高度进行微调，经工厂预制后运输至现场，安装于隧道衬砌结构5上。

所述预制弧形板1为桁架钢筋叠合板，其结构如附图2所示，与隧道衬砌结构5具有相匹配的弧度、弧长及纵向长度，隧道衬砌结构5应预埋接驳器8，预制弧形板1相应位置预留有条形螺栓孔13。在工厂完成预制后将所述预制弧形板1运输至现场，在预制弧形板1吊装至隧道衬砌结构5上方对应位置后，用接驳器螺栓9穿过条形螺栓孔13与隧道衬砌结构5上预埋的接驳器8连接，灌注混凝土6填充条形螺栓孔13空隙、预制弧形板1与隧道衬砌结构5的空腔，实现预制弧形板1与隧道衬砌结构5的连接。

所述现浇牛腿7的钢筋骨架10与上述预制弧形板1在工厂整体预制，待安装完成后浇筑混凝土6完成现浇牛腿施工。

所述预制车道板3为预制钢筋混凝土板，与牛腿搭接侧设有预留钢筋16，在工厂预制后运输至现场安装，采用挤压式套筒、锥螺纹套筒、反丝套筒等接头4进行预制车道板3与预制中间箱涵2的钢筋连接，在接头4处浇筑混凝土，完成预制车道板3与支撑牛腿的连接。

所述预制车道板3沿隧道纵向设有相配套的咬合式连接结构及相匹配的接头，在工厂预制完成后运输至现场拼装，注浆填补空隙，实现预制车道板3的纵向搭接。

在本发明中，预制弧形板1为桁架钢筋预制板，现浇牛腿7的钢筋骨架10与预制弧形板1整体预制，通过接驳器螺栓9与接驳器8的连接、灌注混凝土6填充空隙与隧道衬砌结构5形成整体受力体系。

预制弧形板1与隧道衬砌结构5具有相匹配的弧度、弧长、纵向长度，隧道衬砌结构5预留接驳器8和预制弧形板1的条形螺栓孔13的布设位置相对应，便于快速安装。

预制车道板3沿隧道纵向设有咬合式连接结构和相匹配的接头，并注浆填补间隙。

本发明还提供了一种盾构隧道全预制内部结构的施工方法，包括：

1)工厂制作预制中间箱涵2，所述预制中间箱涵2应预留与预制车道板3连接的钢筋，设置放置预制车道板3的支撑牛腿和可调节的预制中间箱涵的支座17，预制完所述预制中间箱涵2后运输至现场安装，并根据施工情况微调预制中间箱涵2安装高度；

2)工厂制作预制弧形板1，所述现浇牛腿7的钢筋骨架10应与所述预制弧形板1整体预制，所述预制弧形板1应预留条形螺栓孔13，所述条形螺栓孔13布设位置与衬砌结构5上预埋的接驳器8相对应；

3)将制作完成的预制弧形板1运输至现场，起吊至隧道衬砌结构5上方对应位置安装，隧道衬砌结构5应预埋接驳器8，接驳器8布设位置与条形螺栓孔13布设位置相对应，预制弧形板1通过条形螺栓孔13安装接驳器螺栓9，与接驳器8相连，灌注混凝土6填充条形螺栓孔13的空隙、预制弧形板1与隧道衬砌结构5之间的空隙，完成预制弧形板1及现浇牛腿7的安装与施工；

4)工厂制作预制车道板3，预留好预制车道板3与现浇牛腿7和支撑牛腿连接的钢筋，将预制车道板3运输至现场，待预制弧形板1与隧道衬砌结构5间的后浇混凝土6、现浇牛腿7的混凝土达到设计强度后，将预制车道板3吊装至现浇牛腿7和支撑牛腿上方拼装，随后进行接头4处钢筋的连接及混凝土的浇筑，完成预制车道板3的安装；

5)重复上述操作1～4，完成隧道纵向全预制车道板结构的安装，车道板纵向搭接完成后注浆填补空隙，保证车道板纵向连接紧密。

以上所述仅是本专利盾构隧道全预制内部结构的基本原理，并非对本专利的盾构隧道全预制内部结构进行任何具体数量、尺寸、形状、布置方式、材质、搭接方式的限制，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明(设计)所申请的专利范围。

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。