盾构隧道二衬混凝土结构及施工方法与流程

本发明涉及盾构隧道二衬施工研究领域中，特别是涉及一种盾构隧道二衬混凝土结构，还涉及一种盾构隧道二衬混凝土结构施工方法。

背景技术：

盾构隧道的二衬混凝土，是根据隧道的用途以及隧道建成后的运行工况设计的，是隧道的主要承载结构。因此，盾构隧道二衬混凝土质量的好坏对隧道的长期稳定有很大的影响。

盾构隧道的混凝土衬砌主要采用整体式钢模台车、混凝土输送泵输送混凝土入仓实施混凝土浇筑施工。然而，在隧道内进行混凝土衬砌，特别是拱顶的混凝土衬砌，受入仓喂料难度的影响，拱顶混凝土摊铺困难，振捣困难。使得混凝土浇筑后易出现衬砌的混凝土蜂窝麻面，强度不足，衬砌厚度不足，与施工缝止水材料结合不良，拱顶衬砌背后形成空穴等质量问题。

现有解决上述质量问题的手段多为增加拱顶入仓喂料口，使用大塌落度混凝土；增设拱顶混凝土浇筑实时动态监测系统，监控混凝土浇筑是否饱满。上述措施在施工过程中对拱顶混凝土衬砌质量的提高起到了一定作用，但在一些密集布筋的拱顶混凝土衬砌时，施工质量还未能达到满意的效果。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种盾构隧道二衬混凝土结构，结构简单，强度高，浇筑方便。

还涉及一种盾构隧道二衬混凝土结构施工方法，操作简单，浇筑难度低，施工质量可控。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种盾构隧道二衬混凝土结构，包括拱部以下反拱部位混凝土层和与拱部以下反拱部位混凝土层一体浇筑而成的拱部混凝土层，拱部以下反拱部位混凝土层呈反拱形，拱部混凝土层呈拱形，拱部以下反拱部位混凝土层和拱部混凝土层固定连接后，形成断面为圆环形的浇注体，所述拱部以下反拱部位混凝土层为常态混凝土层，拱部混凝土层为自密实混凝土层。

作为上述技术方案的进一步改进，所述拱部混凝土层的顶部设有第一平面，所述第一平面内浇筑有注浆材料层，在断面中，所述注浆材料层的外表面与拱部混凝土层的外表面处于同一直径圆的圆周上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述拱部混凝土层的顶部内设有多根注浆管，所述注浆管与注浆材料层呈t状。

作为上述技术方案的进一步改进，所述注浆管穿出拱部混凝土层的顶部内表面和第一平面。

一种盾构隧道二衬混凝土结构施工方法，包括以下步骤，

1)待钢筋和施工缝止水材料布设完成，使用钢模台车进行支模；

2)支模完成后，在钢模台车拱顶处的模板安装注浆管；

3)布设混凝土输送泵及注浆泵；

4)通过钢模台车开设的混凝土浇筑窗，泵送常态混凝土对拱部以下反拱部位进行浇筑，施工时反拱拱部以下部位两侧保持平衡喂料浇筑，顶部的注浆管在此浇筑过程中起排气作用；

5)完成拱部以下反拱部位常态混凝土浇筑后，泵送自密实混凝土对拱部进行浇筑，施工时拱部两侧保持平衡喂料浇筑，顶部的注浆管在此浇筑过程中起排气作用；

6)待拱顶安装的注浆管有浆液流出时，停止自密实混凝土浇筑，通过注浆管管泵送注浆材料进行密实注浆。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，注浆管的安装方式为，注浆管的一端顶至管片内侧壁后回缩2-5厘米，注浆管的另一端固定在模板上。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤6)后，保持设计压力20分钟后结束密实注浆，待混凝土终凝后回收注浆管。

本发明的有益效果是：本发明按盾构隧道混凝土衬的不同部位，即拱部和拱部以下反拱部位，使用满足设计要求的不同形态的混凝土进行衬砌。拱部以下反拱部位因混凝土入仓、摊铺、振捣较为方便，施工质量可控，使用较为经济的常态混凝土；拱部因混凝土入仓、摊铺、振捣困难，使用可自流平、免振捣的自密实混凝土。同时，为降低封拱泵送混凝土浇筑难度，拱顶预留一定弦高的空隙，通过预埋的注浆管出浆提示，及时停止泵送自密实混凝土，避免封拱泵送混凝土造成仓内压力过大损坏钢模台车和爆模。拱顶空隙，在停止泵送自密实混凝土后，使用注浆机实施密实注浆回填。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明实施例的局部纵剖示意图；

图2是图1中a-a向断面剖结构示意图；

图3是图1中b-b向注浆管位断面剖结构示意。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1～图3，一种盾构隧道二衬混凝土结构，包括拱部以下反拱部位混凝土层10和与拱部以下反拱部位混凝土层10一体浇筑而成的拱部混凝土层11，拱部以下反拱部位混凝土层10呈反拱形，拱部混凝土层11呈拱形，拱部以下反拱部位混凝土层10和拱部混凝土层11固定连接后，形成断面为圆环形的浇注体，所述拱部以下反拱部位混凝土层10为常态混凝土层，拱部混凝土层11为自密实混凝土层。拱部以下反拱部位混凝土层10和拱部混凝土层11通过混凝土的特性连接固定成一体。

按盾构隧道混凝土衬的不同部位，即拱部和拱部以下反拱部位，使用满足设计要求的不同形态的混凝土进行衬砌。拱部以下因混凝土入仓、摊铺、振捣较为方便，施工质量可控，使用较为经济的常态混凝土；拱部因混凝土入仓、摊铺、振捣困难，使用可自流平、免振捣的自密实混凝土。同时，为降低封拱泵送混凝土浇筑难度，拱顶预留弦高空隙，通过预埋的注浆管出浆提示，及时停止泵送自密实混凝土，避免封拱泵送混凝土造成仓内压力过大损坏钢模台车和爆模。拱顶空隙，在停止泵送自密实混凝土后，注浆机密实注浆回填.

优选地，所述拱部混凝土层11的顶部设有第一平面，所述第一平面内浇筑有注浆材料层12，在断面中，所述注浆材料层12的外表面与拱部混凝土层11的外表面处于同一直径圆的圆周上。

优选地，自密实混凝土无需振捣，可自流平，自密实。常态混凝土可以通过摊铺、振捣密实。

优选地，所述拱部混凝土层11的顶部内设有多根注浆管，所述注浆管与注浆材料层12呈t状。

优选地，所述注浆管穿出拱部混凝土层11的顶部内表面和第一平面。

一种盾构隧道二衬混凝土结构施工方法，包括以下步骤，

1)待钢筋和施工缝止水材料布设完成，使用钢模台车进行支模；

2)支模完成后，在钢模台车拱顶处的模板13安装注浆管15，注浆管15的下端外露在拱顶处的模板13的下端面；

3)布设混凝土输送泵及注浆泵；

4)通过钢模台车开设的混凝土浇筑窗14，泵送常态混凝土对拱部以下反拱部位进行浇筑，施工时拱部以下反拱部位两侧保持平衡喂料浇筑，形成拱部以下反拱部位混凝土层10，顶部的注浆管在此浇筑过程中起排气作用；

5)完成拱部以下反拱部位常态混凝土浇筑后，泵送自密实混凝土对拱部进行浇筑，施工时拱部两侧保持平衡喂料浇筑，形成拱部混凝土层11，顶部的注浆管在此浇筑过程中起排气作用；

6)待拱顶安装的注浆管15有浆液从注浆管15的下端流出时，停止自密实混凝土浇筑，在拱顶预留弦高空隙，注浆机通过注浆管15从下往上泵送注浆材料进行密实注浆，形成注浆材料层12。

优选地，在步骤2)中，注浆管15的安装方式为，注浆管15内端顶至管片内侧壁后回缩2-5厘米，固定在模板13上。混凝土浇筑时，待拱顶安装的注浆管15有浆液从注浆管15的下端流出时，拱顶预留2-5厘米的弦高空隙，注浆机通过注浆管15从下往上泵送注浆材料进行密实注浆，形成注浆材料层12。

优选地，在步骤6)后，保持设计压力20分钟后结束密实注浆，待混凝土终凝后回收注浆管15，在拱部混凝土层11留下的回收排气管15后的通孔可作为后续接触缝注浆使用。

本发明按盾构隧道混凝土衬的不同部位，即拱部和拱部以下反拱部位，使用满足设计要求的不同形态的混凝土进行衬砌。拱部以下反拱部位因混凝土入仓、摊铺、振捣较为方便，施工质量可控，使用较为经济的常态混凝土；拱部因混凝土入仓、摊铺、振捣困难，使用可自流平、免振捣的自密实混凝土。同时，为降低封拱泵送混凝土浇筑难度，拱顶预留弦高空隙，通过预埋的注浆管15出浆提示，及时停止泵送自密实混凝土，避免封拱泵送混凝土造成仓内压力过大损坏钢模台车和爆模。拱顶空隙，在停止泵送自密实混凝土后，注浆机密实注浆回填。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。