专利名称：预制混凝土双曲薄壳拱装配型地下工程结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下空间建设工程领域，是一种预制混凝土双曲薄壳拱装配型结构施工方法。
背景技术：
目前修建大中型地下工程常用的施工方法是“暗挖法”，其支护结构的施工方法是传统的拱模施工。这种拱模施工法明显的缺陷是拱模笨重，装卸难度大，材料消耗多，作业时间长，加上需要养护期，这样工期拖得长，施工进度慢，同时在毛洞(围岩)超挖部份回填难以密实，在掘进中，抗塌坊，抗渗漏的能力差，从而工程质量难以达标。
发明内容
本发明为了克服现有地下工程以传统的拱模衬砌支护的缺陷是采用一种预制混凝土，双曲薄壳拱装配型地下工程支护结构的施工方法，是依据地下工程的设计要求，在工程动土开挖之前要按照工程的规模，在地面设置预制场(厂)配足精干的技术力量和生产、生活设施，按照工程进度，有计划、有步骤地生产出地下工程中所需各种混凝土预制构件来确保工程进度所需。这样就能取代了地下工程中传统的拱模支护为无拱模施工。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是按照地下工程设计的高、宽、尺寸，分A、B两种结构型式可拱选择运用，如地下工程跨度过大，6公尺以上的如8、10公尺甚至更大跨度的工程，即可采用A型结构，这种结构是预制钢筋混凝土曲线工字梁两节碰装与预制混凝土，双曲薄壳拱(50×25×3公分厚至5公分厚)规格板，装配吻合再与现浇混凝土或钢筋混凝土凝固密实组合而成的整体结构。
如地下工程跨度在6公尺以内的工程，可选择采用B型结构，这种B型结构是预制混凝土双曲薄壳拱波，三节碰装(50×拱曲线长 ×4公分厚薄壳)与墙拱、现浇混凝土吻合结构密实组合成为一个整体。这种结构较为简单，操作方便。
本发明是一种抗力强、刚度大、整体性能好的波浪型薄壳，在施工操作中方便、灵活、快捷，能适应动态施工，在地下空间建设中能广泛地运用，如公路山岭隧道，地下铁道，以及类似的地下工程。在施工中无论是人工开挖，还是机械掘进，或者是揭开式施工，都能适应本发明的有益效果。从而使地下工程施工慢进工厂化，能达到优质、高速、安全、低耗、内实、外美的要求。
混凝土预制构件的制作方法与要求。
依据地下工程的设计要求，预制构件的制作前要作好场地、没备、模座、摸箱，要依掘工程、设计的曲线等尺寸，准确无误地放出足尺大样后做好各种模具。为确保工程质量，对所有大小预制混凝土构件的质量标准要求很高。每一种构件的质量要好，几何角度、尺寸要准确无误，一定要有专人负责检验把关。
1、要严格把住建筑材料的质量关。钢材水泥一定要符合国标优质材料、骨料、砂石要纯净。
2、混凝土的配比制作薄壳，要按照设计要求，一般是用1∶2.5∶3，采用中河砂，0.5公分石子均应经筛，选再用清水洗净为度。曲线工字梁制作其配比除石子加大到1-2公分外，其它的配比与制薄壳的配比度相同。
3、混凝土的水灰比要严格控制在0.45-0.50为宜。如混凝土水份过多就会影响构件的强度。一般须经过质量检测。如地下工程的跨度过大(8公尺以上)的预制构件其强度应达150#以上，以确保工程质量。
4、混凝土的拌和，要以机械拌和为佳。如采用人工拌和时要坚持三干四湿。(即按配比的水泥、砂先干拌三个回合，而后加入石子、再加水拌四个回合)，拌均匀为度。
5、预制钢筋混凝土曲线工字梁是地下工程中的主要承重骨架，因此在制作前要切实按照工字梁的曲线标准尺寸装好梁模(箱)，配扎好钢筋，装好接点镙栓，预留眼孔等，经检验无误后再进行混凝土浇灌和震捣，达到密实符合要求为度。
6、预制混凝土双曲薄壳拱波的制作薄壳制作的质量要求高。每一块薄壳的几何角度要准确，厚度要均匀、密实、光滑、美观，能抗渗漏。装好模箱，制作完第一块后，先撒纯干素水泥灰均匀一层，用铁抹子压紧抹光，随即以水玻璃防水剂均匀排刷1-2遍，再均匀撒滑石粉，一层铺上一层格纸(可用旧报纸或薄海棉)。再行调整好模箱。较准水平再进行制作第二块，由此类推。在制作时，每一种模箱，每一个工班(8小时)在24小时之内限制6-8块，不宜制作过多，以防止变型、跑模，造成浪费。
7、预制构件制作完好后，要养护7-8天，待构件产生强度后，就应将构件起开，托模分块，清理好纸屑。灰尘分类堆放，妥善保管待用。
预制混凝土构件的装置和现浇混凝土1、按照地下工程的设计要求，在开挖掘进完好的毛洞中依照先墙、后拱，再底部(地面)的施工顺序，在安装薄壳拱顶前对墙身的高、宽尺寸要详细的检查，要做到准确无误。墙体上端拱座水平要准确，再行架设好简易、牢固，便如装卸的操作平台及梁拱、薄壳的临时支护架撑，要求牢固、平稳、安全、便如操作。
2、安装B型结构
在安装三节碰装的薄壳拱波时，左右两边拱脚水平连线要用横枋一根，再将薄壳两边上的接点处至横枋中间加小木撑两根，各撑稳两边的薄壳，再安装中间拱顶薄壳。待三节薄壳成为一个吻合的整体时，受力的薄壳拱顶即安装完好。
3、薄壳安装完整后，每两个拱波吻合处及拱脚部位，必须用素水泥浆填入沟缝中，用铁木抹子压紧，抹光以防渗漏。
4、每个拱波安装完好后，要通过详细的检查，符合要求时在最后一道拱波的边上中间接点处打两道临时支撑，以防在浇灌振捣混凝土时薄壳倾斜，脱开、移位而发生事故，确保安全施工。
5、拱顶混凝土的浇灌顺序，必须从拱脚两边墙上同步向拱顶中心会合，逐步浇灌振捣密实为度。为了确保工程质量，在每一个施工段，每一个工班必须连续作业浇灌振捣完毕。确保混凝土的整体性能。必须以机械震捣为准则。
6、为了防止渗漏，同时要加强支护结构的整体性能，在第一段混凝土浇灌完毕时，在衔接处必须将混凝土做成45℃的斜面，用铁、木抹子压紧，拓平拉毛，待下次混凝土浇灌施工前，再抹上一层素水泥灰浆。通过混凝土结构成为一个整体，从而增强拱顶的抗压强度和抗渗漏能力。其次，应抢在混凝土浇灌完好后的第二天(即混凝土澎胀发出一定热量时)，要安排适当的技术人员在安装完好的墙上拱波下面做好维修清理工作，使墙拱光滑，美观，能抗渗漏。
7、在安装薄壳和混凝土浇灌时要注意安装好各种用途的通风、照明、供水、供电等设备的预埋件。
本发明的结构施工方法，与传统的暗挖法以拱模衬砌支护法相比较，有以下三个特征。
1、整体性能好，抗压强度高。这种预制混凝土双曲薄壳拱是一种钢度很大的波浪形薄壳，这就使它能够以较小的厚度(3-5公分)的双曲薄壳拱能跨越较大的跨度(4、6、8、10公尺)，甚至更大。它能支撑各种用途的地下建筑工程，依据设计要求所需标号厚度的现浇混凝土或钢筋混凝土，在未产生强度前的荷戴，待混凝土产生强度后与装配好的预制构件凝结成为一个整体，它的抗力就更大，整体性能就更好。
2、机动灵活性好，支护速度快。如遇险工、险段、阻碍掘进时，可灵活机动地掌握进行施工。能掘进多少就支护多少。不受限制。同时又是抗塌坊，抗渗漏、抗冒顶的最佳选择，适应于动态施工。
3、为地下工程施工工厂化创造了有利条件。
预制混凝土的所有构件均可在地面设置预制场(厂)，按照工程规模所需预制构件的规格、质量、数量进行有计划地成批生产，而后按工程进度所需数量分批运送到施工场地使用，这样就大大的缩短了施工人员在地下空间中作业的时间，从而降低了劳动强度。实践证明本发明能符合优质、高速，安全、低耗、内实外美的基本要求。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是A型，隧道支护结构全断面示意图(A型隧道支护结构全断面示意图1-1剖面图)图2是B型，隧道支护结构全断面示意图(B型隧道支护结构全断面示意图1-1剖面图)图3是A型，结构中的曲线工字梁模座、模箱示意图图4是B型，结构中的双曲薄壳拱、模座、模箱示意图
具体实施例方式在图1中A型结构①毛洞(围岩)层；②混凝土或钢筋混凝土层；③预制钢筋混凝土曲线工字梁两节碰装与50×25×3-4公分厚的预制混凝士双曲薄壳规板，装配组合结构层；④预制混凝士工字梁；⑤预制混凝士墙、板、柱与现浇混凝士或方石砌体；⑥混凝士墙基础；⑦通讯电缆槽(宽×深)30×25；⑧侧水沟30×30；⑨隧道底部返拱30-40公分厚预制或现浇混凝士；⑩隧道中心下水道(宽×深)50×60；(11)细石混凝士5公分；(12)侧水沟(宽×深)30×30；(13)电力电缆槽(宽×深)30×30；(14)消防水管。
在图1中A型隧道支护结构全断面示意图A型1-1剖面图所示是以预制混凝士曲线工字梁两节碰装与预制混凝士双曲薄壳拱(50×25×3-5公分厚)规板装配吻合再与现浇混凝士或钢筋混凝士凝固密实，组合而成的整体结构。
在图2中B型隧道支护结构全断面示意图所示实施例中，除图中④预制混凝士、双曲薄壳拱三节碰装结构外其它与图1所述同。
图3A型预制混凝士曲线工字梁士模座、模箱示意图具体实施例中，模座、模具，①钢筋混凝士工字梁；②木质模箱③竹片拉条；④预留螺栓眼；⑤砧石模座砌体⑥水泥沙浆抹面层。
图4B型预制混凝士双曲薄壳拱、模座、模箱示意图；具体实施例中，模座、模具①砧石模座砌体②水泥砂浆抹面；③水平地面；④木质活动模箱。
权利要求
①一种预制混凝土双曲薄壳拱装配型地下空间建设工程结构。施工方法。其特征是预制混凝土双曲薄壳拱是一种抗力强、刚度大、整体性能好的波浪型薄壳，在地下空间领域的建设中能广泛地运用，如公路山岭隧道，地下铁道，以及类似的地下空间建设工程。
②根据权利要求①所述的预制混凝土双曲薄壳拱地下工程结构，其特征是按照地下工程的设计要求及工程规摸大小均在地面设立预制场(厂)配足技术骨干力量及生产、生活等配套设施，有计划地成批生产地下工程建设中的各种优质预制构件，为地下工程施工，工厂化创造了有利条件。
③根据权利要求①所述的预制混凝土双曲薄壳拱地下工程结构。其特征是按照地下工程的设计要求，精心制作好生产混凝土各类预制构件的各种模具首先要按照设计图纸的高、宽尺寸、拱型、曲线，几何角度，准确无误地制作好地下工程的墙、梁、薄壳、拱波等模具、这是确保生产制作好优质的混凝土预制构件的基础。
④根据权利要求①所述，预制混凝土双曲薄壳拱地下工程结构，其特征是支护速度快、灵活机动性好，适应如动态施工，特别是在软弱围岩中施工如遇险工、险段，阻碍掘进时视地质动态可灵活机动掌握进行施工，确保施工安全。
⑤根据权利要求①所述，预制混凝土双曲薄壳拱地下工程结构，其特征是超前支护有依托，在软弱围岩中施工，抗塌坊、抗冒顶，必须进行超前支护时，只要在开挖进尺的第一拱支护完好后就有了可靠的依托支撑，能顺利地连续向前掘进。
⑥根据权利要求①所述，预制混凝土双曲薄壳拱地下工程结构，其特征是能降低材料消耗，减轻施工人员在地下施工的劳动强度，缩短了在地下作业的时间。
全文摘要
本发明是一种预制混凝土双曲薄壳拱装配型地下工程结构，是改革传统的以拱模衬砌支护为无拱模施工法。用途广泛，能适应于建造大、中型干道、公路隧道、地下铁道、以及类似的地下工程。其特征是整体性能好，抗压强度高，在施工操作中灵活机动性好，支护速度快，特别是在软弱围岩中施工如遇险工险段，阻碍掘进时可灵活机动地掌握进度，还能降低材料消耗和劳动强度，同时在整个预制构件的制作均在地面设场(厂)有计划地成批生产，为地下工程施工工厂化打下了基础，实践证明本发明能符合优质、高速、安全、低耗、内实外美的要求。
文档编号E21D11/14GK1740519SQ20051003147
公开日2006年3月1日 申请日期2005年4月25日 优先权日2005年4月25日
发明者苏国建 申请人:苏国建