一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构。在仰拱混凝土（11）两侧预埋地脚连接件(9)，同时高强螺栓(13)与地脚连接板(10)一起预埋在仰拱混凝土(11)中。将工字钢骨架(3)通过钢架连接板(4)高强螺栓(13)高强螺母(14)逐节拼装，并与地脚连接件(9)有效连接并成为一个整体。在工字钢骨架(3)外弧侧焊接纵向φ42钢管(5)，两者成为一体，形成一个大骨架同时受力对衬砌外层钢筋起到一个整体顶、拖和加固的作用，再通过φ16勾筋(6)的连接作用，对衬砌内层钢筋起到一个整体吊、挂、拉的作用，并且工字钢骨架(3)在衬砌混凝土中还起到了“加筋补强”的作用。
【专利说明】
一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构
技术领域
[0001]本发明涉及一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构。
【背景技术】
[0002]随着铁路、公路、地下工程等的快速发展，与此同时超大断面隧道的出现在国内外也越来越多。可以发现，在近几年在超大断面隧道施工的工程中，为了保证超大断面衬砌结构的安全性和稳定性，衬砌钢筋一般选择都比较大，而且衬砌钢筋的间距比较密。一般衬砌台车长度为9.2m、10.2m、12.2m(0.2m为软搭接段)，但用在超大断面的隧道中，一般则选择
9.2m或10.2mο以开挖断面为363.5m3，跨度26.48m高度13.43m(从填充面至拱顶高度)，衬砌主筋Φ 25间距为15cm，分布筋Φ 16间距25cm为例，每延米钢筋重量高达5.478t，衬砌台车以9.2m(0.2m为软搭接段)考虑，一组衬砌钢筋就重达5.478 X9=49.3t，再加上一般超大断面隧道衬砌设计为“扁平状”即跨度较大，高度相对较低，因此拱部荷载相当之大，在衬砌钢筋绑扎完成后，易出现两种问题:
①移走钢筋绑扎台车拆除钢筋支持点后，由于拱部衬砌钢筋自重过大，可能存在拱部钢筋变形后垮塌，会造成不必要的安全隐患、材料浪费、返工等费用；
②规避第一种可能性后，在衬砌台车就位的过程中会发现，由于拱部钢筋自重过大，衬砌钢筋会存在大幅下沉现象，可能会造成钢筋没有保护层(漏筋现象)，甚至由于钢筋下沉衬砌台车无法升高到设计断面，造成质量隐患。
[0003]综合以上情况，其实质在于衬砌钢筋自重过大，加上超大断面设计为“扁平状”即跨度较大，高度相对较低，因此拱部钢筋独特的受力结构，加上钢筋荷载较大，可能会造成拱部钢筋垮塌、钢筋保护层厚度不够、漏筋，甚至衬砌台车无法升高到设计断面等情况。为了防止上述问题的出现，关键问题是如何解决衬砌钢筋加固和定位，才不会导致钢筋因自重大而大幅下沉。常规思路是在初支混凝土面上安装相关构件，能对衬砌钢筋起到吊、挂、拉的作用，但由于防水板将初支混凝土与衬砌钢筋隔开，如果安装吊挂构件势必将防水板破坏(同时这样也是严禁的)，而造成整个防水系统的失效。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，以克服超大跨径断面隧道，由于拱部衬砌钢筋荷载过大，可能造成的拱部钢筋垮塌、钢筋保护层厚度不够、漏筋，甚至衬砌台车无法升高至设计断面等不足。
[0005]本发明采用以下技术方案:在仰拱混凝土两侧预埋地脚连接件，工字钢骨架与地脚连接件连接并成为一个整体；Φ 25衬砌钢筋外层主筋与Φ 16外层分布筋绑扎，Φ 25衬砌内层主筋和Φ 16内层分布筋绑扎，Φ 16勾筋连接于Φ 25衬砌钢筋外层主筋、Φ 16外层分布筋与Φ 25衬砌内层主筋、Φ 16内层分布筋之间并与内外层主筋和分布筋绑扎;在工字钢骨架外弧侧纵向焊接钢管，钢管与工字钢骨架形成一个整体。工字钢骨架通过钢架连接板、高强螺栓和高强螺母逐节拼装。四颗高强螺栓从下向上穿过螺栓孔并与地脚连接件一起预埋在仰拱混凝土两侧。钢管与工字钢骨架有效形成一个整体，一起对衬砌外层钢筋起到一个顶、托和加固的作用。通过Φ 16勾筋的连接作用，使工字钢骨架和纵向钢管对整个外层衬砌钢筋起到一个顶、拖和加固的作用，同时对内层钢筋起到一个整体吊、挂、拉的作用，并且内外层钢筋、纵向钢管、工字钢骨架有效成为一体。工字钢骨架还对衬砌结构起到了加筋补强的作用。
[0006]工字钢骨架支撑力的传送过程是:首先，工字钢骨架顶住钢管;第二，钢管顶住外层主筋；第三，外层主筋顶住Φ 16外层分布筋，此时外层主筋和Φ 16外层分布筋不在下沉；第四，外层主筋和Φ 16外层分布筋，通过Φ 16勾筋拉住内层主筋和Φ 16内层分布筋，使拱部的内层主筋和Φ 16内层分布筋不下沉。这样就解决了，在超大跨径断面隧道，由于拱部衬砌钢筋荷载过大，可能造成的拱部钢筋垮塌、钢筋保护层厚度不够、漏筋，甚至衬砌台车无法升高至设计断面等不足的问题。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的全环断面图；
图2为本发明的仰拱与边墙连接细部图；
图3为本发明的拱部断面细部图；
图4为本发明的拱部纵向截面图；
图5为本发明的连接板细部图；
图6为本发明的地脚连接件细部图；
图7为本发明的1-1剖面图。
【具体实施方式】
[0008]本发明的实施例:在仰拱混凝土11两侧预埋地脚连接件9，工字钢骨架3与地脚连接件9上的地脚连接板10，通过高强螺栓13，高强螺母14紧固连接并成为一体；Φ 25衬砌钢筋外层主筋2与Φ 16外层分布筋8绑扎，Φ 25衬砌内层主筋7和Φ 16内层分布筋17绑扎，Φ 16勾筋6连接于Φ 25衬砌钢筋外层主筋2、Φ 16外层分布筋8与Φ 25衬砌内层主筋7、Φ 16内层分布筋17之间两端并绑扎;在工字钢骨架3外弧侧纵向焊接钢管5，钢管5与工字钢骨架3形成一个整体。工字钢骨架3通过钢架连接板4、高强螺栓13和高强螺母14逐节拼装。四颗高强螺栓13，从下向上穿过螺栓孔15，并与地脚连接件9 一起预埋在仰拱混凝土 11两侧。
[0009]地脚连接板10的顶面与仰拱混凝土11面平齐，四颗高强螺栓13，应不被仰拱混凝土11污染。
[0010]钢管5采用Φ 42mm。
[0011 ]角钢加劲肋16将钢架连接板4和工字钢骨架3焊接成为一体。
[0012]钢架连接板4上预留有四个螺栓孔15。
[0013]每节工字钢骨架3的两端均设置钢架连接板4。
[0014]本发明的安装过程:
步骤一加工过程:提前计算一组衬砌钢筋的总重量，按照总重量检算需要选择多大型号的工字钢。在加工厂(场)里，按照衬砌钢筋外弧的设计轮廓线加工工字钢骨架3。为了方便现场施工和拼装，工字钢骨架由若干节组成，每节两端均设置带有螺栓孔15的连接钢板4，连接钢板4通过角钢加劲肋16与工字钢骨架3焊接成为一体，每一节骨架之间的连接采用高强螺栓13，高强螺母14进行紧固连接。
[0015]步骤二地脚连接件的预埋过程:隧道拱墙开挖支护完成后，进入仰拱混凝土11的施工，应提前预埋地脚连接件9，纵向间距一般按3m控制，预埋时应按测量点位控制好标高和平面位置。
[0016]步骤三防水板挂设过程:完成仰拱混凝土11填充混凝土 12浇筑后，待填充混凝土达到一定强度后，就位防水板挂设台车(此台车与钢筋绑扎台车共用)，完成防水板I的挂设施工。
[0017]步骤四绑扎外层衬砌钢筋过程:待防水板I挂设完成后，测量人员采用全站仪准确放出内层主筋7和外层主筋2的位置。开始绑扎衬砌外层主筋2，外层分布钢筋8。
[0018]步骤五工字钢骨架安装过程:衬砌外层主筋2，外层分布钢筋8完成绑扎后。将工字钢骨架3运至施工现场后，清理地脚连接板10及其上的高强螺栓13，再将一节工字钢骨架3，一端连接板4上的螺栓孔15穿入地脚连接板10上的高强螺栓13内，并通过四颗高强螺母13紧固，完成第一节工字钢骨架与地脚连接件9的拼装工作。第二节工字钢的拼装通过钢架两端的连接板4，采用4颗高强螺栓13高强螺母14紧固连接，按照此种方法依次从两侧对称向拱部合拢，完成一组衬砌内的全部工字钢骨架3的安装。
[0019]步骤六Φ42钢管安装过程:完成全部工字钢骨架3的拼装后，按照环向约2m的间距将φ 42钢管5焊接到工字钢骨架3外弧侧，Φ 42钢管5纵向长度不小于工字钢骨架3的纵向间距。
[0020]步骤七绑扎衬砌内层钢筋过程:待Φ42钢管5焊接完成后，开始绑扎Φ 25衬砌内层主筋7，内层分布钢筋17。
[0021]步骤八绑扎Φ16勾筋过程:待Φ 25衬砌内层主筋7，内层分布钢筋17绑扎完成后，绑扎Φ 16勾筋6，通过Φ 16勾筋6把外层主筋2和Φ 16外层分布筋8与内层主筋7和Φ 16内层分布筋17连接在一起，此时，工字钢骨架3，Φ42钢管5，通过外层主筋2、Φ 16外层分布筋8和Φ 16勾筋6，对Φ 25衬砌内层主筋7，Φ 16内层分布筋17起到一个整体吊、挂、拉的作用。
[0022]工字钢骨架3支撑力的传送过程是:首先，工字钢骨架3顶住钢管5;第二，钢管5顶住外层主筋2;第三，外层主筋2顶住Φ 16外层分布筋8，此时外层主筋2和Φ 16外层分布筋8不在下沉;第四，外层主筋2和Φ 16外层分布筋8，通过Φ 16勾筋6拉住内层主筋7和Φ 16内层分布筋17，使拱部的内层主筋7和Φ 16内层分布筋17不下沉。这样就解决了，在超大跨径断面隧道，由于拱部衬砌钢筋荷载过大，可能造成的拱部钢筋垮塌、钢筋保护层厚度不够、漏筋，甚至衬砌台车无法升高至设计断面等不足的问题。
[0023]步骤九混凝土浇筑过程:Φ16勾筋6绑扎完成后，移走防水板挂设台车(此台车与钢筋绑扎台车共用)，再就位衬砌台车，施做二次衬砌，即完成整环衬砌混凝土的浇筑作业。
[0024]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，其特征在于:在仰拱混凝土(I I)两侧预埋地脚连接件(9)，工字钢骨架(3)与地脚连接件(9)连接并成为一个整体；Φ 25衬砌钢筋外层主筋(2)与Φ 16外层分布筋(8)绑扎，Φ 25衬砌内层主筋(7)和Φ 16内层分布筋(17)绑扎，Φ16勾筋(6)的一端与Φ 25衬砌钢筋外层主筋(2)、Φ 16外层分布筋(8)绑扎，Φ 16勾筋(6)的另一端与Φ25衬砌内层主筋(7)、Φ 16内层分布筋(17)绑扎，Φ 16勾筋(6)靠防水板(I)一端与Φ 25衬砌钢筋外层主筋(2)、Φ 16外层分布筋(8)绑扎，Φ 16勾筋(6)的另一端与Φ 25衬砌内层主筋(7)、Φ 16内层分布筋(17)绑扎在一起;工字钢骨架(3)通过钢架连接板(4)、高强螺栓(13)和高强螺母(14)逐节拼装，在工字钢骨架(3)外弧侧纵向焊接钢管(5)，钢管(5)与工字钢骨架(3)形成一个整体，角钢加劲肋(16)将钢架连接板(4)和工字钢骨架(3)焊接成为一体。2.根据权利要求1所述的一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，其特征在于:地脚连接板(10)通过角钢加劲肋(16)与地脚连接件(9)焊接成为一体，四颗高强螺栓(13)，从下向上穿过螺栓孔(15)，并与地脚连接件(9) 一起预埋在仰拱混凝土 (11)两侧。3.根据权利要求2所述的一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，其特征在于:地脚连接板(10)的顶面与仰拱混凝土(11)面平齐。4.根据权利要求3所述的一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，其特征在于:钢管(5)采用 Φ42ι?πι。5.根据权利要求4所述的一种大断面隧道拱墙衬砌钢筋加固结构，其特征在于:钢架连接板(4)上预留有四个螺栓孔(15)，每节工字钢骨架(3)的两端均设置钢架连接板(4)。
【文档编号】E21D11/18GK105909281SQ201610415151
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】王亚莉
【申请人】王亚莉