一种水利隧洞拱形衬砌结构及施工方法与流程

本发明涉及隧洞衬砌的，具体为一种水利隧洞拱形衬砌结构及施工方法。

背景技术：

1、隧洞是为了将水流引导或运输而在地下或山体中开凿的通道。为了确保隧洞的结构稳定和安全运行，需要进行衬砌工程以增加隧洞的承载能力和防水能力，拱形结构是隧洞衬砌中常用的结构形式之一，拱形结构能够有效地承受地下水压力和周围岩体的荷载，并通过均匀分散荷载，减小了结构的应力集中程度。

2、目前隧洞衬砌的钢筋笼绑扎与焊接多在洞内进行，受空间与照明的影响，钢筋笼绑扎和焊接效率非常低下，对于施工过程中人为焊接错误，拆装过程比较复杂，导致施工效率下降，而且大量的钢筋绑扎、焊接过程所产生的粉尘和烟雾在洞内也很难消散，严重的话会影响现场工作人员的健康。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水利隧洞拱形衬砌结构及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水利隧洞拱形衬砌结构，包括拱形隧洞，所述拱形隧洞是由两个圆弧隧洞结构组成的，拱形隧洞的内部设置有混凝土衬砌层，拱形隧洞的内部设置有构造钢筋网，构造钢筋网的上下两侧均设置有支撑架，拱形隧洞上贯穿构造钢筋网设置有预埋浆锚套管，预埋浆锚套管上插接有支撑螺杆，拱形隧洞的外侧设置有外支撑板，拱形隧洞的内侧设置有内支撑板，支撑螺杆与内支撑板之间固定连接，且贯穿外支撑板设置，外支撑板上设置有便于抵接调节的固定组件，两个相邻的内支撑板之间设置有卡接组件，两个拱形隧洞之间设置有便于调节的安装组件，拱形隧洞的侧面设置有便于控制的限位组件。

3、优选的，所述拱形隧洞呈内空结构，支撑架设置有多个，多个支撑架沿着拱形隧洞的内部呈圆弧分布，支撑架与拱形隧洞的内侧之间贴合。

4、优选的，所述外支撑板是由多个支撑板贴合组成的，且环绕着拱形隧洞的外侧分布，固定组件包括套环，套环位于支撑螺杆的端部外侧且固定连接在外支撑板上，支撑螺杆上套接有螺母，螺母与支撑螺杆之间内外螺纹连接。

5、优选的，所述螺母的底部设置有环形抵块，套环的内侧且套接在支撑螺杆的端部设置有第一气囊，第一气囊与环形抵块之间抵接，第一气囊的一端穿过外支撑板设置有连接管。

6、优选的，所述卡接组件包括卡块，内支撑板的一侧开设有凹槽，卡块滑动插接在凹槽上，凹槽的外侧开设有滑槽，相邻的内支撑板的一侧开设有卡槽。

7、优选的，所述卡块的外侧贯穿滑槽设置有牵拉块，卡块的端部与卡槽之间相互匹配，卡块与凹槽之间设置有抵接弹簧。

8、优选的，所述安装组件包括对接块，对接块固定连接在拱形隧洞的端部上，两个拱形隧洞的其中另一个的端部开设有对接槽，对接块的顶部开设有插槽，插槽的一侧开设有衬砌通槽，衬砌通槽与混凝土衬砌层之间连通，拱形隧洞的端部顶端开设有容纳槽。

9、优选的，所述容纳槽的顶部设置有固定块，固定块通过螺栓固定在拱形隧洞上，固定块上滑动插接有牵拉杆，牵拉杆的底部设置有插块，插块呈“t”型块状结构，且端部一侧呈倾斜面结构，插块的端部与插槽之间相互匹配，牵拉杆上套接有支撑弹簧。

10、优选的，所述限位组件包括固定座，固定座的上侧开设有移动槽，移动槽的开口处设置有安装块，安装块通过螺栓固定在固定座上，移动槽上滑动插接在移动抵块，移动抵块呈“l”型块状结构，且与牵拉块之间贴合，移动抵块的端部覆盖于滑槽，移动抵块与移动槽之间设置有第二气囊，第二气囊的一端与连接管之间连通，移动抵块与移动槽的另一端之间设置有复位弹簧。

11、一种水利隧洞拱形衬砌结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

12、s1：首先，准备好所需的混凝土材料，拱形隧洞内部的构造钢筋网和支撑架形成拱形隧洞内部的支撑骨架；

13、s2：将拱形隧洞的左右两侧通过安装组件进行拼接，对接块与对接槽之间阶梯式结构保证其密封性；

14、s3：将内支撑板和外支撑板分别安装在拱形隧洞的壁面和顶部位置，支撑螺杆穿过预埋浆锚套管设置；

15、s4：再将两个相邻的内支撑板通过卡接组件连接，同时外支撑板之间贴合且套接在支撑螺杆上，内支撑板和外支撑板的形状与所需的拱形隧洞内外侧相匹配；

16、s5：通过旋拧螺母而螺接在支撑螺杆上，进而环形抵块挤压第一气囊，第一气囊内的气体经连接管传输至第二气囊内，第二气囊膨胀挤压移动抵块向外移动而对牵拉块限位，且覆盖于滑槽，有利于连接的稳定性；

17、s6：最后通过拱形隧洞上的预留灌浆口进行混凝土浆料的灌浇而完成水利隧洞拱形的施工。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1.本发明提供一种水利隧洞拱形衬砌结构，构造钢筋网和支撑架形成拱形隧洞内部的支撑骨架，内支撑板和外支撑板分别安装在拱形隧洞的壁面和顶部位置，通过支撑螺杆穿过预埋浆锚套管设置，安装组件与卡接组件之间的配合，便于隧洞拱形衬砌结构的快速拆装，提高隧洞衬砌的施工效率，减少出现隧洞衬砌的钢筋笼绑扎与焊接的现象，并且减少粉尘和烟雾在洞内，有利于现场工作人员的健康。

20、2.本发明通过固定组件与限位组件之间的配合，第二气囊膨胀挤压移动抵块向外移动而对牵拉块限位，且覆盖于滑槽，不仅实现了内支撑板和外支撑板之间的稳固连接，同时保证内支撑板之间连接的稳定性，从而形成整个水利隧洞拱形衬砌结构的稳固。

21、3.本发明提供一种水利隧洞拱形衬砌结构的施工方法，此拱形衬砌能够有效增加隧洞的整体强度和稳定性，同时便于快速进行安装与拆卸，提高施工效率，且便于后期维护。

技术特征：

1.一种水利隧洞拱形衬砌结构，包括拱形隧洞(1)，其特征在于：所述拱形隧洞(1)是由两个圆弧隧洞结构组成的，拱形隧洞(1)的内部设置有混凝土衬砌层(2)，拱形隧洞(1)的内部设置有构造钢筋网(21)，构造钢筋网(21)的上下两侧均设置有支撑架(22)，拱形隧洞(1)上贯穿构造钢筋网(21)设置有预埋浆锚套管(23)，预埋浆锚套管(23)上插接有支撑螺杆(32)，拱形隧洞(1)的外侧设置有外支撑板(3)，拱形隧洞(1)的内侧设置有内支撑板(4)，支撑螺杆(32)与内支撑板(4)之间固定连接，且贯穿外支撑板(3)设置，外支撑板(3)上设置有便于抵接调节的固定组件，两个相邻的内支撑板(4)之间设置有卡接组件，两个拱形隧洞(1)之间设置有便于调节的安装组件，拱形隧洞(1)的侧面设置有便于控制的限位组件。

2.根据权利要求1所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述拱形隧洞(1)呈内空结构，支撑架(22)设置有多个，多个支撑架(22)沿着拱形隧洞(1)的内部呈圆弧分布，支撑架(22)与拱形隧洞(1)的内侧之间贴合。

3.根据权利要求1所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述外支撑板(3)是由多个支撑板贴合组成的，且环绕着拱形隧洞(1)的外侧分布，固定组件包括套环(31)，套环(31)位于支撑螺杆(32)的端部外侧且固定连接在外支撑板(3)上，支撑螺杆(32)上套接有螺母(33)，螺母(33)与支撑螺杆(32)之间内外螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述螺母(33)的底部设置有环形抵块(34)，套环(31)的内侧且套接在支撑螺杆(32)的端部设置有第一气囊(35)，第一气囊(35)与环形抵块(34)之间抵接，第一气囊(35)的一端穿过外支撑板(3)设置有连接管(75)。

5.根据权利要求1所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述卡接组件包括卡块(42)，内支撑板(4)的一侧开设有凹槽(41)，卡块(42)滑动插接在凹槽(41)上，凹槽(41)的外侧开设有滑槽(44)，相邻的内支撑板(4)的一侧开设有卡槽(46)。

6.根据权利要求5所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述卡块(42)的外侧贯穿滑槽(44)设置有牵拉块(43)，卡块(42)的端部与卡槽(46)之间相互匹配，卡块(42)与凹槽(41)之间设置有抵接弹簧(45)。

7.根据权利要求1所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述安装组件包括对接块(5)，对接块(5)固定连接在拱形隧洞(1)的端部上，两个拱形隧洞(1)的其中另一个的端部开设有对接槽(6)，对接块(5)的顶部开设有插槽(51)，插槽(51)的一侧开设有衬砌通槽(52)，衬砌通槽(52)与混凝土衬砌层(2)之间连通，拱形隧洞(1)的端部顶端开设有容纳槽。

8.根据权利要求7所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述容纳槽的顶部设置有固定块(61)，固定块(61)通过螺栓固定在拱形隧洞(1)上，固定块(61)上滑动插接有牵拉杆(62)，牵拉杆(62)的底部设置有插块(64)，插块(64)呈“t”型块状结构，且端部一侧呈倾斜面结构，插块(64)的端部与插槽(51)之间相互匹配，牵拉杆(62)上套接有支撑弹簧(63)。

9.根据权利要求1所述的一种水利隧洞拱形衬砌结构，其特征在于：所述限位组件包括固定座(7)，固定座(7)的上侧开设有移动槽，移动槽的开口处设置有安装块(71)，安装块(71)通过螺栓固定在固定座(7)上，移动槽上滑动插接在移动抵块(72)，移动抵块(72)呈“l”型块状结构，且与牵拉块(43)之间贴合，移动抵块(72)的端部覆盖于滑槽(44)，移动抵块(72)与移动槽之间设置有第二气囊(74)，第二气囊(74)的一端与连接管(75)之间连通，移动抵块(72)与移动槽的另一端之间设置有复位弹簧(73)。

10.一种如权利要求1－9所述的水利隧洞拱形衬砌结构的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种水利隧洞拱形衬砌结构及施工方法，包括拱形隧洞，拱形隧洞是由两个圆弧隧洞结构组成的，拱形隧洞的内部设置有混凝土衬砌层，拱形隧洞的内部设置有构造钢筋网，构造钢筋网的上下两侧均设置有支撑架，拱形隧洞上贯穿构造钢筋网设置有预埋浆锚套管；本发明通过构造钢筋网和支撑架形成拱形隧洞内部的支撑骨架，内支撑板和外支撑板分别安装在拱形隧洞的壁面和顶部位置，通过支撑螺杆穿过预埋浆锚套管设置，安装组件与卡接组件之间的配合，便于隧洞拱形衬砌结构的快速拆装，提高隧洞衬砌的施工效率，减少出现隧洞衬砌的钢筋笼绑扎与焊接的现象，并且减少粉尘和烟雾在洞内，有利于现场工作人员的健康。

技术研发人员：袁飞,聂彦春,刘宏利,朱建文,李娟
受保护的技术使用者：袁飞
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15