一种隧洞封堵堵头结构施工方法及隧洞和隧洞封堵堵头与流程

本发明涉及一种隧洞、隧洞封堵堵头结构及施工方法，主要用于水工隧洞，尤其是过水隧洞后期封堵。

背景技术：

随着隧洞开挖技术的进步，水利水电、市政等相关工程中利用隧洞过水的方式越来越普及。部分隧洞在工程收尾期需要进行封堵，以往的隧洞，为了后期的堵头设置和可靠性，都会预留一些结构。但这些结构会影响隧洞过流流态，且在施工中要分步进行，比较麻烦。如果不预留结构，尽管在衬砌施工中较为方便，但在将来施工堵头时，还需要在对应堵头的位置将衬砌的钢筋切断去除，重新再布置钢筋，这样，不仅施工较为复杂，而且工程隐患较多。

技术实现要素：

本发明首先要解决的技术问题是提出一种新的隧洞封堵堵头施工方法，在确保隧洞封堵堵头可靠性的前提下，缩短了隧洞封堵段衬砌施工工期，优化了隧洞过流流态，简化了隧洞后期封堵流程。为此，本发明采用以下技术方案：

一种隧洞封堵堵头施工方法，所述堵头具有突扩段，其特征在于：包括以下步骤：

在隧洞衬砌施工过程中，在对应堵头突扩段的隧洞区段，隧洞衬砌钢筋对应堵头突扩部位形成凹区；在浇筑衬砌混凝土过程中，所述凹区被填平，隧洞的该区段构成可凿除填平段，可凿除填平段与隧洞衬砌采用统一尺寸的钢模台车一起浇筑，可凿除填平段与周围的隧洞衬砌表面齐平；

在隧洞封堵施工过程中，将可凿除填平段的混凝土凿除，在隧洞表面形成横截面与堵头突扩部位一致的内凹结构，且不破坏原衬砌钢筋；然后将隧洞混凝土堵头封堵段及突扩部位同步浇筑，形成隧洞封堵堵头。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种具有隧洞封堵堵头基础结构的隧洞，能缩短隧洞封堵段衬砌施工工期，优化隧洞过流流态，简化隧洞后期封堵流程，并确保隧洞封堵堵头稳定。为此，本发明采用以下技术方案：

一种具有隧洞封堵堵头基础结构的隧洞，包括隧洞衬砌钢筋，其特征在于在对应堵头突扩段的隧洞区段，隧洞衬砌钢筋对应堵头突扩部位形成凹区，所述隧洞在该凹区为可凿除填平段，所述可凿除填平段和周围隧洞衬砌表面齐平。

进一步地，所述凹区的截面呈楔形。

进一步地，形成凹区的隧洞衬砌钢筋与其两侧的钢筋为原始整根或原始捆扎连接。

本发明再一个要解决的技术问题是提供一种基于上述隧洞的隧洞封堵堵头，封堵可靠稳定，并能缩短隧洞封堵段衬砌施工工期，优化隧洞过流流态，简化隧洞后期封堵流程。为此，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述隧洞的隧洞封堵堵头，所述堵头具有突扩段，其特征在于隧洞壁在所述突扩段的外围具有衬砌钢筋，所述堵头包括封堵主体和浇筑在所述凹区中的突扩部位，形成隧洞封堵堵头，且所述突扩部位处在堵头的迎水端。

进一步地，所述突扩部位的截面呈楔形。

进一步地，形成凹区的隧洞衬砌钢筋与其两侧的钢筋为原始整根或原始捆扎连接。

常规堵头设计中，隧洞堵头突扩段与标准隧洞段相比有明显的体型外扩，过流过程中，隧洞堵头突扩段由于体型不规整，存在局部水头损失，降低了隧洞过流能力。采用本发明的技术方案，克服了该缺点，优化了隧洞过流流态，隧洞封堵段衬后体型与标准段一致，避免了堵头突扩段的局部水头损失，增加了隧洞过流能力，节省工程投资。

隧洞衬砌施工过程中，衬砌钢筋形成堵头突扩部位钢筋凹区，浇筑衬砌混凝土过程中，对应突扩部位形成能不破坏钢筋的可凿除填平段并能与衬砌一起浇筑。因此，该部位与其它标准隧洞段可采用统一尺寸的钢模台车浇筑衬砌，弥补了常规隧洞封堵段衬砌体型不规则造成的无法采用统一尺寸的钢模台车浇筑衬砌的缺点，不需要调整钢模台车尺寸或人工浇筑封堵段衬砌，施工简单、缩短隧洞封堵段衬砌浇筑工期且保证隧洞的结构和堵头的结构可靠和安全。

本发明不仅在前期即隧洞衬砌施工中，施工简单，工期短；在后期即隧洞封堵施工，仅需凿除堵头突扩段混凝土，即可浇筑堵头，而无需进行切断去除钢筋再重新接续钢筋的复杂钢筋作业，简化封堵流程，减轻施工工作量和复杂度，缩短隧洞封堵工期，同时节省投资。

常规堵头是一个上游端面受轴向水头推力和沿周界的摩擦力和粘聚力组成反向抗力的静力平衡的承载结构物。本发明的堵头迎水侧为楔形结构，受水推力后的“楔紧作用”，在堵头周界上除摩擦力和粘聚力，还必然产生附加径向应力，使堵头同原衬砌间出现相互作用的弹性抗力，由此引起堵头抗滑应力分布的重新调整，进一步加强对堵头的握裹效应，使本发明的堵头结构具有很强的超载能力，有较大的挡水安全余度。

综上，本发明一方面优化了隧洞过流流态，另一方面能方便施工、缩短工期，节省工程投资；同时，堵头的封堵效果更加可靠安全。

附图说明

图1是本发明中隧洞封堵堵头结构图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图1的b-b剖视图。

图4为图1中的c部位放大图。

图5为隧洞衬砌施工后的隧洞示意图。

具体实施方式

以下结合附图和施工过程，详细介绍本发明的堵头结构。以下的实施方式的说明仅仅为举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限定。

1、隧洞衬砌施工

如图所示，在隧洞衬砌施工过程中，在对应堵头突扩段2的隧洞区段，隧洞衬砌钢筋4对应堵头突扩部位21形成凹区；在浇筑衬砌混凝土过程中，所述凹区被填平，隧洞的该区段构成可凿除填平段30，可凿除填平段30与隧洞衬砌采用统一尺寸的钢模台车一起浇筑，可凿除填平段30与周围的隧洞衬砌3表面齐平；衬砌后的隧洞可在工程中作为水工隧洞。

2、封堵堵头施工

在隧洞封堵施工过程中，将可凿除填平段30的混凝土凿除，在隧洞表面形成横截面呈楔形的内凹结构，且不破坏原衬砌钢筋，使突扩部位外围的衬砌钢筋与其两侧的钢筋保持原始整根或原始捆扎连接；然后将隧洞混凝土堵头的堵头主体1及突扩部位21同步浇筑，形成隧洞封堵堵头，突扩部位21所在的的堵头主体区段为堵头突扩段，且所述突扩部位处在堵头的迎水端。

附图标号s1为堵头的迎水端，附图标号s2为堵头的下游端。

以上所述仅为发明的具体实施案例，本发明的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种隧洞封堵堵头施工方法，在隧洞衬砌施工过程中，隧洞衬砌钢筋对应堵头突扩部位形成凹区；在浇筑衬砌混凝土过程中，所述凹区被填平，隧洞的该区段构成可凿除填平段，可凿除填平段与隧洞衬砌采用统一尺寸的钢模台车一起浇筑；在隧洞封堵施工过程中，将可凿除填平段的混凝土凿除，在隧洞表面形成横截面与堵头突扩部位一致的内凹结构，且不破坏原衬砌钢筋；然后将隧洞混凝土堵头封堵段及突扩部位同步浇筑，形成隧洞封堵堵头。本发明还提供了一种具有隧洞封堵堵头基础结构的隧洞及基于该隧洞的隧洞封堵堵头。本发明一方面优化了隧洞过流流态，另一方面能方便施工、缩短工期，节省工程投资；同时，堵头的封堵效果更加可靠安全。

技术研发人员：张志鹏;邬志;蔡建国;杨承奂
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2018.08.06
技术公布日：2018.12.07