专利名称：大跨度重荷载多层明洞衬砌结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及隧道，特别涉及一种适用于多线、大跨度、大断面、高填方荷载的明洞结构。
背景技术：
考虑节约工程造价、预留规划用地或规划道路、减少运营风险等要求，铁路、公路设计中在高边坡、危岩落石地段或有规划需要而无法绕避的段落采用隧道明洞方案通过，尤其是在穿越城市市区铁路修建中，受地方规划、城市建设等因素的控制，会出现大跨度高回填隧道结构，如渝利铁路丰都造地明洞。伴随隧道跨度的不断突破，隧道明洞衬砌回填土厚度及荷载的不断增。例如丰都造地隧道拱顶以上回填土高度达到28m，明洞宽度达到20m，保证结构安全的隧道衬砌结构厚度不断增加，若采用常规单层拱形明洞衬砌设计，会出现近2m的超厚衬砌结构。这种衬砌结构在实际工程中属于大体积混凝土，大体积混凝土施工浇筑难度大、施工质量难于控制，且混凝土导热系数较小，大体积混凝土水化热无法有效消除而产生较大温度裂缝，难于满足结构安全性和耐久性要求。
发明内容
本发明所要解决 的技术问题是提供一种大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，以大幅度地降低衬砌结构浇筑时所产生的混凝土水化热，保证混凝土施工质量，并有效提高衬砌结构整体性、抗渗性、和耐久性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下本发明的大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，其特征是:它包括内层衬砌和至少一层外层衬砌，内层衬砌、外层衬砌层间相互密合，且通过预埋连接钢筋连接形成整体结构。本发明的有益效果是，改变承受荷载的单一衬砌结构型式为多层衬砌共同组成受力结构，各层衬砌通过连接筋措施完全密合形成一个整体结构，变形协调一致，提高明洞衬砌结构承载力；将超厚混凝土衬砌的一次烧筑改为多次烧筑，单次烧筑衬砌厚度明显减少，可大大降低混凝土水化热，避免大体积混凝土施工中的温度裂缝，保证混凝土施工质量，避免大面积结构裂缝纵横交错，有效提高结构抗渗性、整体性，确保明洞结构工程质量和耐久性，减少隧道工程投入运营后的维修费用，延长工程使用寿命，降低寿命期的成本，具有显著的社会经济效益；易施工，易推广，可实现快速化施工，防水效果、结构安全度方面均能达到很高的效果。
本说明书包括如下两幅附图:图1是本发明大跨度重荷载多层明洞衬砌结构的断面图；图2是沿图1中A-A线的剖视图。图中零部件、部位及编号:内衬拱部11、内衬边墙12、第一层外衬拱部21、第一层外衬外边墙22、外衬仰拱23。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参照图1和图2，本发明的大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，它包括内层衬砌和至少一层外层衬砌，内层衬砌、外层衬砌层间相互密合，且通过预埋连接钢筋连接形成整体结构。通常，内层衬砌由内衬拱部11、内衬边墙12构成，第一层外层衬砌由第一层外衬拱部21、第一层外衬外边墙22和外衬仰拱23构成。各层衬砌结构各自承载总荷载的比例与衬砌厚度、层间连接型式、弹性模量、填方土施工顺序等因素相关，通过对各层衬砌厚度、层间连接方式、衬砌形状的优化设计，提高结构整体承载力，适应于多线、大跨度、大断面、高填方荷载的明洞结构。由于各层衬砌间相互密贴，衬砌接触面全面凿毛并设置足够的预埋连接钢筋，使各层衬砌完全密合形成一个整体结构，变形处处协调一致(即采用多层间的完全刚性连接)，各层衬砌完全变形协调，因此能最大程度提高明洞结构承载能力。在各层衬砌结 构的受拉区(结构受力的薄弱部位)可通过局部加强配筋(如采用钢筋束)，不采用通长布置钢筋，可节省钢筋用量，减小衬砌厚度。层间连接方式为完全刚性连接，施工顺序为衬砌分层施作后再填筑上方填土，保证衬砌共同承受荷载。本发明的大跨度重荷载多层明洞衬砌结构采用分层多次浇筑混凝土，可大大降低混凝土水化热，避免大体积混凝土施工中的温度裂缝，保证明洞结构安全性和耐久性要求。以某高回填明洞的设计为例，单层1.8m厚的传统拱形明洞衬砌结构，当采用双层两次浇筑混凝土(外层1.2m,内层0.6m),由于一次烧筑混凝土衬砌厚度的减小,衬砌水化热温差减小5 10°C，混凝土水化热降低40%以上，能有效防止或减低水化热产生的有害裂缝。以上所述只是用图解说明本发明大跨度重荷载多层明洞衬砌结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
权利要求
1.大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，其特征是:它包括内层衬砌和至少一层外层衬砌，内层衬砌、外层衬砌层间相互密合，且通过预埋连接钢筋连接形成整体结构。
2.如权利要求1所述的大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，其特征是:所述内层衬砌由内衬拱部(11)、内衬边墙(12)构成。
3.如权利要求2所述的大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，其特征是:所述第一层外层衬砌由第一层外衬拱部(21)、 第一层外衬外边墙(22)和外衬仰拱(23)构成。
全文摘要
大跨度重荷载多层明洞衬砌结构，以大幅度地降低衬砌结构浇筑时所产生的混凝土水化热，保证混凝土施工质量，并有效提高衬砌结构整体性、抗渗性、和耐久性。它包括内层衬砌和至少一层外层衬砌，内层衬砌、外层衬砌层间相互密合，且通过预埋连接钢筋连接形成整体结构。
文档编号E21D11/10GK103233749SQ20131010810
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月24日 优先权日2013年3月24日
发明者匡亮, 高杨, 熊祥雪, 赵万强, 李晓园, 陈赤坤, 王建磊, 胖涛, 张永平, 何昌国, 马青, 曹彧, 罗禄森, 赵东平, 邓子军, 凌燕婷, 游芬 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司