一种隧道混凝土衬砌结构钢筋的装配式连接方法与流程

本发明属于隧道衬砌技术领域，尤其是涉及一种隧道混凝土衬砌结构钢筋的装配式连接方法。

背景技术：

隧道二次衬砌是隧道所有结构中唯一展露在外的部分，它在保证隧道结构稳定的同时还担负着遂道外观形象的重任。地质条件良好的围岩在初期支护后结构基本稳定，这时二次衬砌作为安全储备，一般为素混凝土结构。不良的围岩段在初期支护后很难保证结构的长期稳定，需要二次衬砌提供支撑保证隧道结构稳定，这时二次衬砌为钢筋混凝土结构。现阶段二次衬砌及仰拱钢筋施工一般采用现场绑扎法，但此方法钢筋施工精度不足，机械化程度不高，需要较多的施工作业人员，并且钢筋连接需要电焊作业，存在电焊烧伤防水板现象，对二次衬砌防水产生不利影响。

技术实现要素：

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种定位精准、施工效率高、预制拼接安装的隧道混凝土衬砌结构钢筋的装配式连接方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种隧道混凝土衬砌结构钢筋的装配式连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：根据隧道的尺寸，制作各单元定位胎架；

步骤b：对钢筋原材料进行初步加工；

步骤c：用各定位胎盘将各单元钢筋加工成型，各单元钢筋分为拱部单元钢筋、边墙单元钢筋和仰拱单元钢筋；

步骤d：将多个仰拱单元钢筋吊装至仰拱基坑中拼装成型，形成单个仰拱节段，对仰拱节段进行定位；

步骤e：在仰拱节段两侧安装边墙单元钢筋，形成边墙节段，且在边墙节段上安装拱部单元钢筋，形成拱部节段，将拱部节段、边墙节段和仰拱节段拼接成环，形成单个隧道阶段，相邻节段之间设置沉降缝。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤a中的定位胎架包括钢筋骨架、型钢卡槽和定位插销孔，型钢卡槽位于钢筋骨架上，定位插销孔位于型钢卡槽上。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤c中制作各单元钢筋时要将其组成构件放置在各定位胎架中准确定位，然后进行焊接加工。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤c中的单元钢筋分为8个单元，分别为3个拱部单元钢筋，2个边墙单元钢筋，1个第一仰拱单元钢筋和2个第二仰拱单元钢筋。

作为本发明的一种优选方案，所述单元钢筋包括主筋、波浪式连接筋、波浪式加固筋、连接筋和连接角钢，波浪式连接筋、波浪式加固筋和连接筋固定连接于相邻主筋上，连接角钢固定连接于主筋端部。

作为本发明的一种优选方案，所述连接角钢上形成有定位孔，定位孔内设有用于定位相邻单元钢筋的螺栓。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤d在安装仰拱单元钢筋之前，需要进行测量放样，确定出仰拱阶段两侧的端头位置。

作为本发明的一种优选方案，所述第一仰拱单元钢筋和第二仰拱单元钢筋安装过程中，首先安装两侧的第二仰拱单元钢筋，然后安装第一仰拱单元钢筋，形成仰拱阶段。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤e中在拱部节段和边墙节段安装之前，在施工缝中设置止水条预留槽。

作为本发明的一种优选方案，相邻拼接成环的所述拱部节段、边墙节段和仰拱节段之间设有水平分布筋。

本发明的有益效果是，与现有技术相比：

1、相比仰拱、二衬钢筋现场绑扎，节段预制拼装机械化程度大大提高，有效减少了洞内施工作业人员和作业时间；

2、钢筋施工精度得到有效提高，每个单元钢筋在定位胎架上集中加工，出厂前经验收合格后方可运至现场使用，大大提高了钢筋各项检验项目合格率；

3、为保证后期二衬节段钢筋顺利安装，在初期开挖支护施工中，作业班组会特别注重欠挖和喷混表面平整度控制，避免了因欠挖引起二衬厚度不足现象；

4、因单元钢筋之间采用螺栓连接，不需电焊施工，避免了因电焊烧伤防水板引起的二衬渗水现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是定位胎架的结构示意图；

图3是单元钢筋的结构示意图；

图4是单元钢筋的俯视图；

图5是图4a-a处的局部放大图；

图6是相邻隧道阶段之间的连接示意图；

图中附图标记：钢筋骨架1，型钢卡槽2，定位插销孔3，拱部单元钢筋4，边墙单元钢筋5，第二仰拱单元钢筋6，第一仰拱单元钢筋7，主筋8，波浪式连接筋9，波浪式加固筋10，连接筋11，连接角钢12，定位孔13，水平分布筋14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

如图1-6所示，一种隧道混凝土衬砌结构钢筋的装配式连接方法，包括以下步骤：

步骤a：根据隧道的尺寸，制作各单元定位胎架，定位胎架尺寸根据个单元钢筋的结构进行设计，在定位胎架加工完成后在定位胎架上涂刷防锈漆。

步骤b：对钢筋原材料进行初步加工，通过对钢筋原材料进行冷轧弯曲加工，使得钢筋形成波浪形，在波浪形钢筋两侧连有弯曲设置的钢筋，弯曲钢筋的弯曲程度根据定位胎架的弯曲程度进行设计，且波浪形钢筋沿弯曲钢筋的长度方向进行设置，两侧的弯曲钢筋平行设置，波浪形钢筋通过焊接连接于两侧的弯曲钢筋之间。

步骤c：用各定位胎盘将各单元钢筋加工成型，各单元钢筋分为拱部单元钢筋4、边墙单元钢筋5和仰拱单元钢筋，拱部单元钢筋4、边墙单元钢筋5和仰拱单元钢筋包括两层平行设置的波浪形钢筋和弯曲钢筋的焊接体，拱部单元钢筋4、边墙单元钢筋5和仰拱单元钢筋中的弯曲钢筋的弯曲程度不同。

步骤d：将多个仰拱单元钢筋吊装至仰拱基坑中拼装成型，形成单个仰拱节段，对仰拱节段进行定位。

步骤e：在仰拱节段两侧安装边墙单元钢筋5，形成边墙节段，且在边墙节段上安装拱部单元钢筋4，形成拱部节段，将拱部节段、边墙节段和仰拱节段拼接成环，形成单个隧道阶段，相邻节段之间设置沉降缝。

步骤a中的定位胎架包括钢筋骨架1、型钢卡槽2和定位插销孔3，型钢卡槽2位于钢筋骨架1上，定位插销孔3位于型钢卡槽2上，钢筋骨架1的弯曲程度根据拱部单元钢筋4、边墙单元钢筋5和仰拱单元钢筋的实际弯曲程度进行设计，而型钢卡槽2竖直连接于钢筋骨架1上，且型钢卡槽2的底部与钢筋骨架1通过焊接固定连接，型钢卡槽2用于支撑定位插销孔3的位置，且型钢卡槽2用于和弯曲钢筋侧边相抵，定位插销孔3用于支撑弯曲钢筋，弯曲钢筋的底部与定位插销孔3相抵，在钢筋骨架1上放置一层波浪形钢筋和弯曲钢筋的焊接体，在定位插销孔3上放置另一层波浪形钢筋和弯曲钢筋的焊接体，将上下两侧波浪形钢筋和弯曲钢筋的焊接体之间通过钢筋焊接固定。

步骤c中制作各单元钢筋时要将其组成构件放置在各定位胎架中准确定位，然后进行焊接加工，多个型钢卡槽2的设置方向与所需制作的单元钢筋弯曲程度相一致，而定位插销孔3的高度与所需支座的单元钢筋的高度相一致。

步骤c中的单元钢筋分为8个单元，分别为3个拱部单元钢筋4，2个边墙单元钢筋5，1个第一仰拱单元钢筋7和2个第二仰拱单元钢筋6。

单元钢筋包括主筋8、波浪式连接筋9、波浪式加固筋10、连接筋11和连接角钢12，波浪式连接筋9、波浪式加固筋10和连接筋11固定连接于相邻主筋8上，连接角钢12固定连接于主筋8端部。

一个单元钢筋包括4根主筋8，主筋8根据拱部单元钢筋4、边墙单元钢筋5和仰拱单元钢筋所需弯曲程度进行设置，4根主筋8平行设置，且4根主筋8两行两列式排布，且两两对称设置，波浪式连接筋9、波浪式加固筋10和连接筋11位于相邻主筋8之间，使得4根主筋8在波浪式连接筋9、波浪式加固筋10和连接筋11的作用下固定连接，连接角钢12同时与上下两根主筋8通过焊接固定连接，连接角钢12竖直设置于单元钢筋上。

连接角钢12上形成有定位孔13，定位孔13内设有用于定位相邻单元钢筋的螺栓，相邻单元钢筋之间在连接时，通过将连接角钢12相抵，相邻连接角钢12上的定位孔13相对应，在螺栓的作用下将相邻连接角钢12进行固定连接，从而实现相邻单元钢筋之间的固定连接。

步骤d在安装仰拱单元钢筋之前，需要进行测量放样，确定出仰拱阶段两侧的端头位置，在仰拱单元钢筋安装时，第一仰拱单元钢筋7和第二仰拱单元钢筋6安装过程中，首先安装两侧的第二仰拱单元钢筋6，然后安装第一仰拱单元钢筋7，形成仰拱阶段。

第一仰拱单元钢筋7和第二仰拱单元钢筋6位于隧道的底部，第一仰拱单元钢筋7和第二仰拱单元钢筋6底部与隧道底部相抵，在仰拱阶段完成后，在第二仰拱单元钢筋6上连接边墙单元钢筋5，一个第二仰拱单元钢筋6对应一个边墙单元钢筋5，边墙单元钢筋5位于隧道的两侧，边墙单元钢筋5侧边与隧道内壁相抵，边墙单元钢筋5底部与第二仰拱单元钢筋6相连，在边墙阶段完成后，在边墙单元钢筋5上连接拱部单元钢筋4，拱部单元钢筋4顶部与隧道的内壁顶部相抵，拱部单元钢筋4底部与边墙单元钢筋5相连。

步骤e中在拱部节段和边墙节段安装之前，在施工缝中设置止水条预留槽，第二仰拱单元钢筋6和第一仰拱单元钢筋7之间安装纵向遇水膨胀止水条，施工缝中预留环向遇水膨胀止水条，在迎水面设置背贴式止水带，在拱部节段施工之前，在基面进行防排水施工。

相邻拼接成环的拱部节段、边墙节段和仰拱节段之间设有水平分布筋14，使得相邻拼接成环的拱部节段、边墙节段和仰拱节段之间具有更好的稳定性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：钢筋骨架1，型钢卡槽2，定位插销孔3，拱部单元钢筋4，边墙单元钢筋5，第二仰拱单元钢筋6，第一仰拱单元钢筋7，主筋8，波浪式连接筋9，波浪式加固筋10，连接筋11，连接角钢12，定位孔13，水平分布筋14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。