本发明涉及一种预制装配式隧道技术，特别涉及一种预制装配式隧道墙体水平缝加强结构及拼接方法。
背景技术：
随着城市化进程的加快及城市路网的越来越成熟，对于城市的老旧道路的快速化改造变得日趋重要。在老旧道路的改造过程中，工程施工的快速化与实现通行快速化就显得极为重要，其中设置下穿隧道是较为科学的道路结构，它能节约地面空间，整体效果简洁美观，因此得到广泛的应用。由于对现有道路进行下穿隧道改造是在既有城市路网中进行的，所以施工的工期要求很严格，以减少对城市生活的干扰。
参照国外下穿隧道工程和地下综合管廊系统，现提出了拼装隧道的设计，在预制工厂内完成隧道顶板、底板或侧墙的预制分块，再到施工现场进行拼装的施工模式，其具有节约工期、对道路干扰时间短的优点。但在装配式结构的隧道中，如何保证拼接部位的连接强度及拼接效率成为整个隧道能否发挥正常功能的关键因素之一，特别是竖向拼接墙体的水平缝加强结构更是需要重点研究的部位。
现采用的竖向连接方式是在待拼接两侧的墙体内预埋加强钢筋或预留钢筋孔，在拼接时将一侧墙体的预埋加强钢筋插入另一侧墙体的预留钢筋孔内，构成装配式墙体拼接后的竖向加强结构，存在加强不均匀、安装程序繁杂、施工效率低的问题；
另外，水平缝处的抗剪加强结构是通过将其两侧墙体设置成卯榫配合的结构，该种结构往往存在抗剪强度达不到要求的问题，因此需要在水平缝两侧的墙体侧面预埋抗剪钢板，再配合外部覆盖钢板层增加抗剪强度，显然这样的设计增加了材料成本和制造复杂度、装配效率低，因此有必要对预制式的装配隧道拼装结构进行改进设计。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服预制装配式隧道的墙体水平缝拼接时，现有的竖向加强结构存在加强不均匀、安装程序繁杂、效率低的问题，且水平缝两侧墙体配合设置的卯榫配合结构存在抗剪强度不够、制造难度增加的问题，提供一种预制装配式隧道墙体水平缝加强结构及拼接方法，该加强结构在预制墙体上预留抗剪安装孔，并对应设置抗剪钢箱，制造难度低、装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，包括分别预设在水平缝两侧墙体上的抗剪安装孔、以及用于安装在抗剪安装孔内的抗剪钢箱，水平缝两侧的两个抗剪安装孔对应设置，使墙体对接后两个抗剪安装孔形成安置抗剪钢箱的抗剪安装腔。
该预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，预制墙体时在其拼接面上预留抗剪安装孔，水平缝两侧墙体上的抗剪安装孔对应设置、并对应设置抗剪钢箱，使得水平缝两侧墙体的抗剪安装孔组合后形成与抗剪钢箱尺寸相适应的抗剪安装腔，在装配预制墙体时，可将抗剪钢箱先装入水平缝一侧的墙体的抗剪安装孔内、抗剪钢箱部分突出在该侧抗剪安装孔外，墙体拼接时抗剪钢箱的突出部分直接装入另一侧墙体的抗剪安装孔内即可，制造难度低、装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
作为优选，所述抗剪钢箱为柱体或方体结构，其放入抗剪安装腔的两个端部均为开口设计。抗剪安装孔根据抗剪钢箱的结构形状和尺寸对应设置，设计成整体性的柱体或方体结构的抗剪钢箱，在预制墙体拼接后，能提供足够的抗剪强度，并使整个抗剪结构受力均匀。
作为优选，还包括现浇到抗剪安装孔内的混凝土加强结构，并在抗剪钢箱内和外均注满混凝土。在安装了抗剪钢箱的抗剪安装腔内注满混凝土，并让混凝土注满抗剪钢箱，让抗剪钢箱与预制墙体结合为一体的结构，整体强度得到加强。
作为优选，在墙体的水平缝拼接面上设有至少一个抗剪安装孔，当设置多个抗剪安装孔时，在水平缝拼接面上均匀布置。在水平缝拼接面上布置均匀多个抗剪安装孔，沿水平缝形成多个抗剪加强结构，使得拼接后的墙体抗剪性能大大提高。
作为优选，所述抗剪钢箱为立方体型结构，包括两组相对设置的钢板拼接而成，具体为相对布置的两个第一箱板、以及相对布置的两个第二箱板。立方体型结构的抗剪钢箱，由两组相对设置的钢板拼接而成，承受剪切力的箱板能依靠与其连接且相邻的箱板辅助承力，达到抗剪性能。
作为优选，所述第二箱板与隧道延伸方向大致平行，在第二箱板上还设有多个剪力钉，多个所述剪力钉沿第二箱板竖向布置。在抗剪安装孔和抗剪钢箱内注满混凝土后，剪力钉能传递混凝土与钢材之间的剪力及使两者分离的掀起力，使混凝土与钢材组合成整体性结构、共同工作，达到良好的抗剪效果。
作为优选，所述第一箱板上布设有多个浇注孔，所述浇注孔用于将抗剪钢箱和抗剪安装腔连通。在第一箱板上布设的浇注孔，便于在浇注混凝土时，快速地将抗剪钢箱和抗剪安装腔内填充满。
作为优选，所述抗剪钢箱为圆筒形结构，所述抗剪钢箱为圆筒形结构，在筒体壁上设置有多个剪力钉。在筒体壁上设置多个剪力钉，保证在抗剪钢箱和抗剪安装孔内注满混凝土后的结构抗剪性能，多个剪力钉沿抗剪钢箱轴向在筒壁上均匀布置。
作为优选，在预制墙体内还设有横向加强结构及竖向加强结构，所述横向加强结构包括预留的钢筋安装孔及加强钢筋，在靠近钢筋安装孔两端端部的墙体内均设有预埋钢板，安装加强钢筋后，预埋钢板、墙体和加强钢筋组成整体加强结构。横向加强结构和竖向加强结构对拼装后的隧道墙体进一步加强，满足隧道墙体的整体性强度要求。
一种预制装配式隧道墙体水平缝的拼接方法，包括以下步骤：
a、预制墙体准备到位后，先将组成水平缝的下侧预制墙体安装就位；
b、将抗剪钢箱放入下侧预制墙体的抗剪安装孔内；做临时位置固定；
c、吊装组成水平缝的上侧预制墙体，并将上侧预制墙体的抗剪安装孔与抗剪钢箱的位置大致对齐；
d、下放上侧预制墙体，使其与下侧预制墙体组成水平缝；
e、向上侧预制墙体和下侧预制墙体组成的抗剪安装腔体内灌注混凝土，直到抗剪钢箱和抗剪安装孔内均注满混凝土。
该预制装配式隧道墙体水平缝的拼接方法利用预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，能快速完成墙体水平缝的拼接操作，将抗剪钢箱先装入下侧预制墙体的抗剪安装孔内，抗剪钢箱部分突出在该侧抗剪安装孔外，然后吊装上侧预制墙体、并让抗剪钢箱的突出部分直接装入上侧预制墙体的抗剪安装孔内即可，装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该预制装配式隧道墙体水平缝加强结构在预制墙体上预留抗剪安装孔，并对应设置抗剪钢箱，制造难度低、装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装孔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求；
2、抗剪安装孔根据抗剪钢箱的结构形状和尺寸对应设置，设计成整体性的柱体或方体结构的抗剪钢箱，在预制墙体拼接后，能提供足够的抗剪强度，并使整个抗剪结构受力均匀；
3、在安装了抗剪钢箱的抗剪安装腔内注满混凝土，并让混凝土注满抗剪钢箱，让抗剪钢箱与预制墙体结合为一体的结构，整体强度得到加强；
4、在抗剪安装孔和抗剪钢箱内注满混凝土后，剪力钉能传递混凝土与钢材之间的剪力及使两者分离的掀起力，使混凝土与钢材组合成整体性结构、共同工作，达到良好的抗剪效果；
5、该预制装配式隧道墙体水平缝的拼接方法利用加强结构，能快速完成墙体水平缝的拼接操作，将抗剪钢箱先装入下侧预制墙体的抗剪安装孔内，抗剪钢箱部分突出在该侧抗剪安装孔外，然后吊装上侧预制墙体、并让抗剪钢箱的突出部分直接装入上侧预制墙体的抗剪安装孔内即可，装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
附图说明：
图1为本发明预制装配式隧道墙体水平缝加强结构的安装结构的示意图。
图2为图1中下底板的俯视图。
图3为实施例中大跨边墙的水平缝处的拼接结构示意图。
图4为实施例中中墙的水平缝处的拼接结构示意图。
图5为实施例中端头块边墙的水平缝处的拼接结构示意图。
图6为实施例中抗剪钢箱的结构示意图。
图7为实施例中抗剪钢箱的剖视图。
图8为图6中第一箱板的结构示意图。
图中标记：1-上顶板，2-下底板，3-抗剪安装孔，301-对接上孔，302-对接下孔，4-横向加强孔，5-橡胶止水条，6-抗剪钢箱，601-第一箱板，6011-浇注孔，602-第二箱板，603-剪力钉，7-预埋钢板，8-竖向加强孔，9-横向加强螺柱，10-预埋套筒。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的预制装配式隧道采用预制的上顶板1和下底板2拼接而成，所述上顶板1和下底板2为两个对应的m型结构，构成两个侧墙和一个中墙。
如图1至图8所示，本实施例的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，包括分别预设在水平缝两侧墙体上的抗剪安装孔3，即上顶板1侧墙和中墙下端部的对接上孔301、以及下底板2的侧墙和中墙上端部的对接下孔302；另外，还包括用于安装在抗剪安装孔3内的抗剪钢箱6，本实施例的对接上孔301和对接下孔302对应设置，使墙体对接后两个抗剪安装孔形成安置抗剪钢箱的抗剪安装腔。
本实施例预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，预制墙体时在其拼接面上预留抗剪安装孔，水平缝两侧墙体上的抗剪安装孔对应设置、并对应设置抗剪钢箱，使得水平缝两侧墙体的抗剪安装孔组合后形成与抗剪钢箱尺寸相适应的抗剪安装腔，在装配预制墙体时，可将抗剪钢箱先装入水平缝一侧的墙体的抗剪安装孔内、抗剪钢箱部分突出在该侧抗剪安装孔外，墙体拼接时抗剪钢箱的突出部分直接装入另一侧墙体的抗剪安装孔内即可，制造难度低、装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
实施例2
如图1至图8所示，根据实施例1所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，本实施例的抗剪钢箱6为方体结构，其放入抗剪安装腔的两个端部均为开口设计。抗剪安装孔根据抗剪钢箱的结构形状和尺寸对应设置，设计成整体性的方体结构的抗剪钢箱，在预制墙体拼接后，能提供足够的抗剪强度，并使整个抗剪结构受力均匀。
进一步地，还包括现浇到抗剪安装孔3内的混凝土加强结构，并在抗剪钢箱6内和外均注满混凝土。在安装了抗剪钢箱的抗剪安装腔内注满混凝土，并让混凝土注满抗剪钢箱，让抗剪钢箱与预制墙体结合为一体的结构，整体强度得到加强。
本实施例中，在墙体的水平缝拼接面上设有多个抗剪安装孔3，且多个抗剪安装孔3在水平缝拼接面上均匀布置。在水平缝拼接面上布置均匀多个抗剪安装孔，沿水平缝形成多个抗剪加强结构，使得拼接后的墙体抗剪性能大大提高。
更进一步地，本实施例的抗剪钢箱6为立方体型结构，包括两组相对设置的钢板拼接而成，具体为相对布置的两个第一箱板601、以及相对布置的两个第二箱板602。立方体型结构的抗剪钢箱，由两组相对设置的钢板拼接而成，承受剪切力的箱板能依靠与其连接且相邻的箱板辅助承力，达到抗剪性能。
进一步地，所述第二箱板602与隧道延伸方向大致平行，在第二箱板602上还设有多个剪力钉603，多个所述剪力钉603沿第二箱板602竖向布置。在抗剪安装孔和抗剪钢箱内注满混凝土后，剪力钉能传递混凝土与钢材之间的剪力及使两者分离的掀起力，使混凝土与钢材组合成整体性结构、共同工作，达到良好的抗剪效果。
本实施例中，在第一箱板601上布设有多个浇注孔6011，所述浇注孔6011用于将抗剪钢箱6和抗剪安装腔连通，使得在浇注混凝土时，快速地将抗剪钢箱和抗剪安装腔内填充满。
实施例3
如图1至图8所示，根据实施例1所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，本实施例的抗剪钢箱为圆筒形结构，所述抗剪钢箱为圆筒形结构，在筒体壁上设置有多个剪力钉。在筒体壁上设置多个剪力钉，保证在抗剪钢箱和抗剪安装孔内注满混凝土后的结构抗剪性能，多个剪力钉沿抗剪钢箱轴向在筒壁上均匀布置。
实施例4
根据实施例2或3所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，如图3所示，对于大跨边墙的水平缝处的拼接结构，除了抗剪安装孔3、抗剪钢箱6及混凝土组成的加强结构外，在预制墙体内还设有横向加强结构及竖向加强结构，所述横向加强结构包括预留的钢筋安装孔及加强钢筋、本实施例的加强钢筋为横向加强螺柱9及其配件，在靠近钢筋安装孔两端端部的墙体内均设有预埋钢板7，安装横向加强螺柱9后，预埋钢板、墙体和加强钢筋组成整体加强结构。横向加强结构和竖向加强结构对拼装后的隧道墙体进一步加强，满足隧道墙体的整体性强度要求。另外，在隧道节段拼接方面，通过在隧道阶段上设置横向加强孔4及连接件进行横向拼接和加强。
同时，竖向加强结构包括预设的竖向加强孔8及竖向加强钢筋，用于单个隧道阶段的竖向拼接成型；对于大跨边墙的水平缝拼接结构，还设有橡胶止水条5，本实施例在下底板2的拼接端面上靠近两个侧边的位置分别设有橡胶止水条5，用于防止隧道内外侧的水进入到中间水平缝加强结构内、也起到对隧道整体防水的效果，保证水平缝加强结构及预制装配式隧道的使用寿命。
实施例5
根据实施例2或3所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，如图4所示，对于中墙的水平缝处的拼接结构，抗剪安装孔3、抗剪钢箱6及混凝土组成的加强结构外，在预制墙体内设的横向加强结构包括预留的钢筋安装孔及加强钢筋、本实施例的加强钢筋为横向加强螺柱9及其配件，在靠近钢筋安装孔两端端部的墙体内均设有预埋钢板7，安装横向加强螺柱9后，预埋钢板、墙体和加强钢筋组成整体加强结构。
由于中墙位于隧道内，所以无需设置防水的止水条。
实施例6
根据实施例2或3所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，如图5所示，对于端头块边墙的水平缝处的拼接结构，除了抗剪安装孔3、抗剪钢箱6及混凝土组成的加强结构外，在预制墙体内还设有横向加强结构及竖向加强结构，所述横向加强结构包括预留的钢筋安装孔及加强钢筋、本实施例的加强钢筋为横向加强螺柱9及其配件，在靠近钢筋安装孔两端端部的墙体内均设有预埋钢板7，安装横向加强螺柱9后，预埋钢板、墙体和加强钢筋组成整体加强结构。横向加强结构和竖向加强结构对拼装后的隧道墙体进一步加强，满足隧道墙体的整体性强度要求。另外，在隧道节段拼接方面，通过在隧道阶段上设置横向加强孔4及连接件进行横向拼接和加强。
同时，竖向加强结构包括预设的竖向加强孔8及竖向加强钢筋，用于单个隧道阶段的竖向拼接成型；对于大跨边墙的水平缝拼接结构，还设有橡胶止水条5，本实施例在下底板2的拼接端面上靠近两个侧边的位置分别设有橡胶止水条5，用于防止隧道内外侧的水进入到中间水平缝加强结构内、也起到对隧道整体防水的效果，保证水平缝加强结构及预制装配式隧道的使用寿命。
对于端头块边墙部分，在端面端部设置有预埋套筒10，在横向加强螺柱9连接墙体两侧的预埋钢板7时，预埋套筒10提供给横向加强螺柱9足够的支撑力，也能减少端头块因横向加强螺柱9端部摆动带来的损伤。
实施例7
如图1至图8所示，根据实施例1至实施例6之一所述的预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，本实施例将其运用到预制装配式隧道墙体水平缝的拼接方法，包括以下步骤：
a、预制墙体准备到位后，先将组成水平缝的下底板2安装就位；
b、将抗剪钢箱6放入下底板2的对接下孔302内；并做临时位置固定；
c、吊装组成水平缝的上顶板1，并将上顶板1的对接上孔301与抗剪钢箱6的位置大致对齐；
d、下放上顶板1，使其与下底板2组成水平缝；
e、向上顶板1和下底板2组成的抗剪安装腔体内灌注混凝土，直到抗剪钢箱6和抗剪安装孔3内均注满混凝土。
本实施例的预制装配式隧道墙体水平缝的拼接方法利用预制装配式隧道墙体水平缝加强结构，能快速完成墙体水平缝的拼接操作，将抗剪钢箱先装入下侧预制墙体的抗剪安装孔内，抗剪钢箱部分突出在该侧抗剪安装孔外，然后吊装上侧预制墙体、并让抗剪钢箱的突出部分直接装入上侧预制墙体的抗剪安装孔内即可，装配效率高且结构加强均匀，抗剪钢箱与抗剪安装腔的配合满足预制墙体拼接后的抗剪强度需求。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。