一种装配式框架隧道

1.本发明涉及隧道工程断面结构技术领域，具体是一种装配式框架隧道。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，社会对于地下空间的需求越来越大，随着城市地下空间发展，越来越多的隧道及地下工程设施被修建。现有的隧道断面结构主要为盾构隧道和装配式矩形框架隧道两种，其中装配式矩形框架隧道具有空间利用率高、施工工艺简单、速度快和质量易控制等优点，盾构隧道具备受力性能好，具有成熟施工经验等优点。
3.但是装配式矩形框架隧道，相对于盾构隧道，装配式矩形框架隧道在承受土压力和上部荷载的能力较差。此外，由于装配式矩形框架隧道空间利用率高的特点，因此装配式矩形框架隧道功能比较单一，难以适应日渐复杂的城市运输环境，难以兼顾日益发达的市政要求。而对于盾构圆形隧道，尽管有着优良的受力特性，能满足复杂的隧道要求，但是在同量级的隧道设计施工过程，相对于装配式框架隧道，需要更多的人力物力。
4.有鉴于此，根据现有的问题进行研究与改良，通过开发出一种装配式框架隧道，在保证空间利用率与承载力同时，增加该隧道结构的功能，保证隧道能满足现有的复杂的市政要求，并通过设置反拱结构，在增加隧道功能的同时，提高隧道的承载力，从而满足复杂的工况。通过该技术将装配式框架隧道与盾构隧道的部分优点相结合。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种装配式框架隧道，解决装配式框架隧道承载力低，装配式框架隧道整体稳定性较弱，装配式框架隧道功能性较少的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案。
7.本发明所述的一种装配式框架隧道，包括隧道主体、车辆通道、管线通道、紧急避险通道、排水设施、紧急人行道通风设施及照明设施，还包括行人通道、人防设施、高性能混凝土框架以及湿接头，所述隧道主体包括隧道上部矩形主体和隧道下部反拱主体，所述隧道上部矩形主体和隧道下部反拱主体通过湿接头进行连接；车辆通道设置在隧道主体上部的框架内；所述管线通道设置在隧道衬砌结构之中；紧急避险通道一端连接到紧急人行道，另一端连接行人通道，紧急避险通道入口位于紧急人行道上；所述紧急避险通道入口与所述排水设施的排水口设置在所述隧道下部反拱主体左右两侧，并且紧急避险通道入口与排水口间隔布置；通风设施及照明设施设置在车辆通道、管线通道、紧急避险通道、行人通道、人防设施中；行人通道位于车辆通道下方，置于下部反拱结构之中；所述人防设施设置在下部反拱结构之中；所述高性能混凝土框架嵌固在框架柱以及人防设施的侧壁及顶部内。
8.所述的隧道上部矩形主体包括侧柱预制构件、中柱预制构件以及顶部预制构件，侧柱预制构件分别设置在隧道上部矩形主体的两侧，中柱预制构件设置在隧道上部矩形主体的中间，顶部预制构件设置在侧柱预制构件与中柱预制构件之间，顶部预制构件与侧柱预制构件之间以及顶部预制构件与中柱预制构件之间连接湿接头。
9.所述湿接头在装配时现浇。
10.所述管线通道还设置检修口。
11.所述车辆通道为单层双向通道。
12.所述行人通道设置有防火帘。
13.所述紧急避险通道为圆形断面滑道，紧急避险通道入口上设置通道盖。
14.所述排水设施包括排水管道、排水通道以及备用排水通道，排水管道的入口设置在车辆通道的侧边，排水管道与排水通道连接贯通，备用排水通道设在人防设施内。
15.所述的装配式框架隧道的施工方法，包括以下步骤：
16.(1)浇筑反拱结构、人防设施、水平底板，其中在人防设施中增设高性能混凝土框架，预留紧急避险通道与排水管道；
17.(2)预制顶部预制构件、侧柱预制构件、中柱预制构件；
18.(3)通过湿接头对顶部预制构件、侧柱预制构件、中柱预制构件进行装配，形成隧道上部矩形主体；
19.(4)浇筑隧道紧急人行通道，连接隧道排水管道与排水通道，装设好各个照明设施。
20.本发明获得的有益效果是：
21.1.本发明隧道主体包括隧道上部矩形主体与隧道下部反拱主体，相对于圆形结构，上部矩形结构空间利用率高；相对于矩形结构，隧道上部传送下的荷载将通过侧面传至底部反拱结构，能将上部荷载导致的剪力，转化为轴力，有利于提高隧道底板的抗剪能力，同时大幅度地分担水平底板的剪切力，有利于隧道通行大吨位汽车。而中柱承受的荷载，通过在反拱中部嵌入三个框架柱，形成分叉，三个框架柱共同作用，分担上部传递给中柱的荷载，能有效提高中柱承载力，采用该结构的隧道在保证大空间利用率的同时承载力将大幅度提升，能够适用于较大吨位车辆与多车道通行、较大埋深或上部存在大荷载的隧道建设。
22.2.本发明的隧道主体的下部反拱结构，相对于水平底板，更加能适应隧道后续产生的不均匀沉降，由于下拱结构重量远大于上部结构，下拱中心部分分重量大于两侧，当发生局部不均沉降时，由于整体的重心位于下部反拱的中部，这增强结构的整体稳定性，该结构将适用于软弱土层隧道建设。
23.3.本发明在顶部预制构件中布置圆形或椭圆形管道，隧道的力学性能影响小，有利于节约隧道建材，同时，消除框架矩形隧道功能单一的缺点，丰富了隧道的功能性，更适应日益复杂的市政要求。
24.4.本发明为满足人防设施在抗灾、抗战等需求，在人防设施的混凝土结构墙中增设高性能混凝土框架，该高性能混凝土框架在保障人防设施的安全性的同时，进一步提高隧道的承载力。
25.5.本发明排水通道设置在下部反拱主体之中，且有备用排水通道，更利于上部行车通道进行排水，能保障暴雨天气隧道车辆的顺利通行。
26.6.该装配式框架隧道上部矩形框架的椭圆形管线通道，在应用于长隧道修建时，可以将其改为通风管道，对其加装通风设施，以保证隧道通风流畅。
27.7、紧急避险通道滑道式设计及行人通道设置在下部反拱主体，当隧道内发生浓烟或火灾时，人员可以快速的从紧急人行道滑入到行人通道，可以大大减少人员在隧道内吸
入浓烟造成伤害。
28.8、本发明采用现浇与装配的施工方法结合，在保证施工质量的前提下，可减少工期。
附图说明
29.图1为本发明的装配式框架隧道的紧急避险通道段隧道断面总体结构示意图。
30.图2为本发明的装配式框架隧道的排水通道段隧道断面总体结构示意图。
31.图3为本发明的装配式框架隧道的a-a剖面示意图。
32.图4为本发明的装配式框架隧道的非检修口段顶部预制构件示意图。
33.图5为本发明的装配式框架隧道的检修口段顶部预制构件示意图。
34.图6为本发明的装配式框架隧道的非检修口段侧柱预制构件示意图。
35.图7为本发明的装配式框架隧道的检修口段侧柱预制构件示意图。
36.图8为本发明的装配式框架隧道的中柱预制构件示意图。
37.图9为本发明的装配式框架隧道的中柱底部湿接头示意图。
38.图10为本发明的装配式框架隧道的侧柱顶部湿接头示意图。
39.图11为本发明的装配式框架隧道的侧柱底部湿接头示意图。
40.图12为本发明的装配式框架隧道的中柱顶部湿接头示意图。
41.图中标记为：隧道上部矩形主体1、隧道下部反拱主体2、车辆通道3、行人通道4、人防设施5、上部管线通道6、上部管线通道检修口601、侧柱管线通道7、侧柱管线通道检修口701、高性能混凝土框架8、紧急避险通道9、排水管道10、排水通道11、备用管线通道12、备用排水通道13、车辆通道主照明设施14、车辆通道次照明设施15、人防设施的照明设施16、行人通道的照明设施17、紧急人行道18、钢筋19、顶部预制构件20、中柱预制构件21、侧柱预制构件22。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对本发明专利的技术方案作进一步的说明。
43.实施例1
44.本发明所述的装配式框架隧道，包括隧道上部矩形主体1、隧道下部反拱主体2、车辆通道3、行人通道4、人防设施5、上部管线通道6、上部管线通道检修口601、侧柱管线通道7、侧柱管线通道检修口701、高性能混凝土框架8、紧急避险通道9、排水管道10、排水通道11、备用管线通道12、备用排水通道13、车辆通道主照明设施14、车辆通道次照明设施15、人防设施的照明设施16、行人通道的照明设施17、紧急人行道18、钢筋19、顶部预制构件20、中柱预制构件21、侧柱预制构件22。
45.隧道主体包括隧道上部矩形主体1和隧道下部反拱主体2，隧道上部矩形主体1和隧道下部反拱主体2通过湿接头进行连接。隧道上部矩形主体1包括侧柱预制构件22、顶部预制构件20以及中柱预制构件21，侧柱预制构件22与顶部预制构件20以及中柱预制构件21与顶部预制构件20之间通过湿接头连接，湿接头在装配时现浇。车辆通道3设置在隧道上部矩形主体1的框架内，车辆通道3是一个单层的双向通道，双向通道的中间是中柱预制构件21。
46.管线通道包括侧柱管线通道7、上部管线通道6以及备用管线通道12，侧柱管线通道7设置在隧道上部矩形主体1的侧壁上，上部管线通道6设在顶部预制构件20中，备用管线通道12设置在人防设施内。侧柱管线通道7间隔一段距离设置有侧柱管线通道检修口701，上部管线通道6间隔一段距离设置有上部管线通道检修口601。
47.行人通道4位于车辆通道3下方，置于下部反拱结构之中，行人通道4间隔一端距离设置有防火帘。防火帘可以阻断火灾在行人通道中的蔓延。
48.紧急避险通道9与排水设施一同设置在隧道下部反拱主体2的左右两侧，紧急避险通道9与排水管道10间隔布置。紧急避险通道9设置于紧急人行道18上，紧急避险通道9一端连接到紧急人行道18，另一端连接行人通道4，紧急避险通道9入口位于紧急人行道18上。紧急避险通道9设计成圆形断面的滑道，紧急避险通道9入口上设置通道盖。排水设施包括排水管道10、排水通道11以及备用排水通道13，排水管道10的入口设置在车辆通道的侧边，排水管道10与排水通道11连接贯通，备用排水通道13设在人防设施内。
49.通风设施设置在车辆通道、管线通道、紧急避险通道、行人通道、人防设施中。
50.照明设施包括车辆通道主照明设施14、车辆通道次照明设施15、人防设施的照明设施16以及行人通道的照明设施17。车辆通道主照明设施14、车辆通道次照明设施15设在车辆通道的顶部。人防设施的照明设施16设在人防设施5的顶部。
51.人防设施5设置在隧道下部反拱主体2之中，人防设施5与行人通道4之间有活动门连接；高性能混凝土框架8嵌固在框架柱以及人防设施的侧壁及顶部内，中柱预制构件的正下方为人防设施的框架柱。
52.实施例2
53.本实施例是本发明所述的装配式框架隧道的施工方法实施例，具体的施工步骤如下：
54.(1)浇筑反拱结构、人防设施、水平底板，其中在人防设施中增设高性能混凝土框架，预留紧急避险通道与排水管道：浇筑隧道下部反拱主体2，如图1、2所示，隧道主体隧道上部矩形主体1、隧道下部反拱主体2两部分，施工首先需要对隧道下部反拱主体2进行浇筑。对于隧道下部反拱主体2的浇筑，需先进行圆弧底板的浇筑。在浇筑圆弧底板的过程中需建立人防设施5，将高性能混凝土8作为夹层浇筑，使高性能混凝土8嵌入圆弧底板之中，并且浇筑一定间隔需要预埋排水管道10。然后，对下部反拱主体2的顶板进行浇筑，通过人防设施5与拱端进行架模浇筑，如图3，在浇筑的同时间隔一定距离预留下紧急避险通道9与排水管道10的孔洞，并且在侧柱、中柱连接处预留钢筋19。在浇筑顶板的同时，可以对行人通道4与人防设施5底面进行混凝土铺设，并在铺设的过程中预留排水通道11、备用管线通道12、备用排水通道13，并将排水管道10与预留排水通道11。最后，将排水管道10与预留空洞相连，并在紧急避险通道9的预留孔洞顺着反拱滑动面，修筑紧急避险通道9。
55.(2)预制顶部预制构件20、侧柱预制构件22、中柱预制构件21：按照图4、图5、图6、图7、图8制作预制构件。预制过程要预留出上部管线通道6、侧柱管线通道7，部分顶部预制构件20和侧柱预制构件22需预留检修口。
56.(3)通过湿接头对顶部预制构件20、侧柱预制构件22、中柱预制构件21进行装配，形成隧道上部矩形主体：在预制顶部预制构件20、侧柱预制构件22、中柱预制构件21达到一定强度后，对隧道上部矩形主体1进行拼装浇筑。如图9、11所示，先将中柱预制构件21、侧柱
预制构件22的底部钢筋19与下部反拱主体2的顶板预留的钢筋19进行绑扎，浇筑。如图10、12所示，将中柱预制构件21、侧柱预制构件22顶部钢筋与顶部预制构件20的钢筋绑扎，浇筑。
57.(4)浇筑隧道紧急人行通道，连接隧道排水管道与排水通道，装设好各个照明设施：在完成隧道主体结构之后，开始浇筑隧道车辆通道3的紧急人行道18，为车辆通道3装设车辆通道主照明设施14、车辆通道次照明设施15，为人防设施装设人防设施的照明设施16，为行人通道装设行人通道的照明设施17。