一种新型隧道仰拱结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道及地下工程领域，尤其涉及一种新型隧道仰拱结构。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国公路网建设的不断完善及西部大开发战略的逐步推进，高速公路逐渐向崇山峻岭地区迈进，穿越高地应力、软弱破碎围岩、膨胀土、黄土地层等特殊地质条件的隧道越来越多，给我国隧道设计、施工、运营、养护带来了极大的挑战。高地应力围岩隧道由于其围岩结构应力较高，在施工过程中应力释放率较大，水平挤压变形严重，若仰拱结构型式不合理，极易发生衬砌开裂、基底失稳等病害；另一方面，软弱破碎围岩、黄土地层自承能力较差，局部含水量较高，极易发生围岩失稳，同时，软岩、膨胀土地层中常含有膨胀性矿物成分，在遇水条件下发生膨压效应，极易导致隧道衬砌开裂、基底失稳等病害，严重威胁隧道施工及运营的安全性。
[0003]对于上述特殊地质条件下的隧道工程，传统仰拱结构采用布设钢拱架、浇筑混凝土、回填片石混凝土等结构型式，且提高混凝土的早期刚度，强调支护的及时性；然而，该仰拱结构整体强度不高，无法承受较大的水平挤压力，极易导致衬砌开裂、基底失稳等病害，已不能适应现代隧道建设技术的发展。
[0004]因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种新型隧道仰拱结构型式显得尤为重要。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种能够提高隧道基底整体稳定性的新型隧道仰拱结构。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0007]—种新型隧道仰拱结构，包括喷射混凝土、工字钢拱架、第一层主筋、第二层主筋、纵向连接筋、箍筋、片石混凝土、工字钢、混凝土基层和路面结构层，所述喷射混凝土呈中部弧形凹陷形状，所述工字钢拱架铺设于喷射混凝土上方，所述工字钢拱架的两端分别固定连接有锁脚锚杆；所述工字钢拱架的上方依次设有第一层主筋和第二层主筋，在所述第一层主筋和第二层主筋之间固定连接有若干个纵向连接筋和若干个箍筋，所述第一层主筋、第二层主筋、所有的纵向连接筋、所有的箍筋共同构成模筑钢筋混凝土仰拱；所述模筑钢筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土，所述片石混凝土上设置所述工字钢，工字钢的两端端部分别对应与工字钢拱架的两端端部焊接；所述工字钢上方依次铺设所述混凝土基层和路面结构层。
[0008]为了更好地实现本实用新型，所述锁脚锚杆为中空注浆锚杆，其长度为4m，直径宜为28mm ;所述工字钢拱架的两端端部均分别设有两根锁脚锚杆。
[0009]进一步优选的技术方案是:所述第一层主筋和第二层主筋两层之间的间距为50cm，第一层主筋、第二层主筋通过纵向连接筋、箍筋固定连接并浇注混凝土共同构成厚度为60cm的模筑钢筋混凝土仰拱。
[0010]本实用新型优选的第一层主筋和第二层主筋结构技术方案是:所述第一层主筋和第二层主筋均采用Φ22钢筋制造而成。
[0011]作为优选，所述工字钢沿隧道方向的间距为50cm。
[0012]作为优选，所述喷射混凝土的厚度为25cm。
[0013]本实用新型优选的片石混凝土技术方案是:所述片石混凝土由水泥、砂、碎石、片石混合配制而成，其中片石含量在20%?30%之间，所述片石混凝土的厚度大于15cm。
[0014]本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0015](I)本实用新型的施工步骤简单，所需成本较低，可操作性强，力学性能较好，其通过设置锁脚锚杆有效提高了仰拱结构的水平承载力，有效控制了仰拱结构水平方向的变形。
[0016](2)本实用新型通过在回填片石混凝土上设置工字钢，使其两端与工字钢拱架进行焊接，从而极大的提高了隧道仰拱结构的整体稳定性，且增强了混凝土基层的强度，有效避免了基底隆起病害。
[0017](3)本实用新型可较好的适用于高地应力、软弱破碎围岩、膨胀土、黄土地层隧道中，有效防止其衬砌开裂、基底失稳、局部塌方等病害的发生，具有较好的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为模筑钢筋混凝土仰拱的钢筋布设示意图。
[0020]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0021]I 一喷射混凝土，2 一工字钢拱架，3 一锁脚锚杆，4 一第一层主筋，5 一第二层主筋，6 —纵向连接筋，7 —箍筋，8 一片石混凝土，9 一工字钢，10 —混凝土基层，11 一路面结构层。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明:
[0023]实施例
[0024]如图1?图2所示，一种新型隧道仰拱结构，包括喷射混凝土 1、工字钢拱架2、第一层主筋4、第二层主筋5、纵向连接筋6、箍筋7、片石混凝土 8、工字钢9、混凝土基层10和路面结构层11，喷射混凝土 I呈中部弧形凹陷形状(详细参见图1，即喷射混凝土 I的两端处于同一水平面上，喷射混凝土 I的中间凹陷形成一个弧形深坑)，本实施例优选的喷射混凝土 I为C25喷射混凝土，工字钢拱架2铺设于喷射混凝土 I上方，工字钢拱架2的两端分别固定连接有锁脚锚杆3，本实施例优选的工字钢拱架2为I22b型工字钢拱架，本实施例优选的技术方案是:所述锁脚锚杆3与工字钢拱架2采用焊接方式固定。工字钢拱架2最好与喷射混凝土 I整体形状相同，也呈中部弧形凹陷形状。
[0025]如图1所示，工字钢拱架2的上方依次设有第一层主筋4和第二层主筋5，在第一层主筋4和第二层主筋5之间固定连接有若干个纵向连接筋6和若干个箍筋7，第一层主筋4、第二层主筋5、所有的纵向连接筋6、所有的箍筋7共同构成模筑钢筋混凝土仰拱，模筑钢筋混凝土仰拱又称C25模筑钢筋混凝土仰拱。本实施例的第一层主筋4、第二层主筋5、纵向连接筋6、箍筋7均由钢筋材料制造。模筑钢筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土 8，本实施例优选的片石混凝土 8为C15片石混凝土，片石混凝土 8上设置工字钢9，本实施例优选的工字钢9为I22a型工字钢，工字钢9的两端端部分别对应与工字钢拱架2的两端端部焊接；工字钢9上方依次铺设混凝土基层10和路面结构层11。
[0026]根据本实用新型的一种优选实施例，锁脚锚杆3为中空注浆锚杆，其长度为4m，直径宜为28_ ;工字钢拱架2的两端端部均分别设有两根锁脚锚杆3。锁脚锚杆3设置在工字钢拱架2的两端，每端各两根锁脚锚杆，锁脚锚杆的末端与工字钢拱架2进行焊接。
[0027]根据本实用新型的一种优选实施例，第一层主筋4和第二层主筋5两层之间的间距为50cm，第一层主筋4、第二层主筋5通过纵向连接筋6、箍筋7固定连接并浇注混凝土共同构成厚度为60cm的模筑钢筋混凝土仰拱。
[0028]根据本实用新型的一种优选实施例，第一层主筋4和第二层主筋5均采用Φ22钢筋制造而成。
[0029]根据本实用新型的一种优选实施例，工字钢9沿隧道方向的间距为50cm，工字钢9设置在片石混凝土 8之上，工字钢9两端与型工字钢拱架2进行焊接。
[0030]根据本实用新型的一种优选实施例，喷射混凝土 I的厚度为25cm。
[0031]根据本实用新型的一种优选实施例，片石混凝土 8由水泥、砂、碎石、片石等材料混合配制而成，其中片石含量在20%?30%之间，片石混凝土 8的厚度大于15cm。
[0032]本实用新型的施工步骤简单，所需成本较低，可操作性强，力学性能较好，其通过设置锁脚锚杆有效提高了仰拱结构的水平承载力，有效控制了仰拱结构水平方向的变形；同时，本实用新型通过在回填C15片石混凝土上设置I22a型工字钢，使其两端与I22b型工字钢拱架进行焊接，从而极大的提高了隧道仰拱结构的整体稳定性，且增强了 C20混凝土基层的强度，有效避免了基底隆起病害。因此，本实用新型可较好的适用于高地应力、软弱破碎围岩、膨胀土、黄土地层隧道中，有效防止其衬砌开裂、基底失稳、局部塌方等病害的发生，具有较好的经济效益和社会效益。
[0033]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:包括喷射混凝土(1)、工字钢拱架(2)、第一层主筋(4)、第二层主筋(5)、纵向连接筋(6)、箍筋(7)、片石混凝土(8)、工字钢(9)、混凝土基层(10)和路面结构层(11)，所述喷射混凝土(I)呈中部弧形凹陷形状，所述工字钢拱架(2 )铺设于喷射混凝土( I)上方，所述工字钢拱架(2 )的两端分别固定连接有锁脚锚杆(3 );所述工字钢拱架(2 )的上方依次设有第一层主筋(4 )和第二层主筋(5 )，在所述第一层主筋(4)和第二层主筋(5)之间固定连接有若干个纵向连接筋(6)和若干个箍筋(7)，所述第一层主筋(4)、第二层主筋(5)、所有的纵向连接筋(6)、所有的箍筋(7)共同构成模筑钢筋混凝土仰拱；所述模筑钢筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土(8)，所述片石混凝土(8)上设置所述工字钢(9)，工字钢(9)的两端端部分别对应与工字钢拱架(2)的两端端部焊接；所述工字钢(9)上方依次铺设所述混凝土基层(10)和路面结构层(11 )。2.按照权利要求1所述的一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:所述锁脚锚杆(3)为中空注浆锚杆，其长度为4m，直径宜为28mm ;所述工字钢拱架(2)的两端端部均分别设有两根锁脚销杆(3 )。3.按照权利要求1所述的一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:所述第一层主筋(4)和第二层主筋(5)两层之间的间距为50cm，第一层主筋(4)、第二层主筋(5)通过纵向连接筋(6)、箍筋(7)固定连接并浇注混凝土共同构成厚度为60cm的模筑钢筋混凝土仰拱。4.按照权利要求3所述的一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:所述第一层主筋(4)和第二层主筋(5)均采用Φ 22钢筋制造而成。5.按照权利要求1所述的一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:所述工字钢(9)沿隧道方向的间距为50cm。6.按照权利要求1所述的一种新型隧道仰拱结构，其特征在于:所述喷射混凝土(I)的厚度为25cm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型隧道仰拱结构，包括喷射混凝土，喷射混凝土呈中部弧形凹陷形状，工字钢拱架铺设于喷射混凝土上方，工字钢拱架的两端分别固定连接有锁脚锚杆；工字钢拱架的上方依次设有第一层主筋和第二层主筋，在第一层主筋和第二层主筋之间固定连接有纵向连接筋和箍筋，第一层主筋、第二层主筋、纵向连接筋、箍筋共同构成模筑钢筋混凝土仰拱；模筑钢筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土，片石混凝土上设置工字钢，工字钢的两端分别对应与工字钢拱架的两端端部焊接；工字钢上方依次铺设混凝土基层和路面结构层。本实用新型力学性能较好，其通过设置锁脚锚杆有效提高了仰拱结构的水平承载力，有效控制了仰拱结构水平方向的变形。
【IPC分类】E21D11/10, E21D11/18, E21D20/02
【公开号】CN204941565
【申请号】CN201520490507
【发明人】薛晓辉, 宿钟鸣, 侯豪斌, 李永永
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年7月8日