仰拱预制单体、仰拱的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道内支撑技术领域，具体涉及仰拱预制单体及仰拱预制单体拼接的仰拱。
【背景技术】
[0002]仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。可见，仰拱在隧道的受力体系中发挥了至关重要的作用。目前隧道内仰拱普遍采用现浇钢筋混凝土，其厚度大，施工质量难于得到保障。现实施工中，很难使工作面清洁干燥，杂物残留多，且隧道内施工和养护条件较差，这导致了隧道在建成后的运营过程中经常出现隧底病害，如遂底翻浆冒泥、上拱隆起等，严重影响隧道运营安全。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的实施例提供一种仰拱预制单体、仰拱，能够解决仰拱重量大，表面不清洁造成的遂底病害问题。
[0004]根据本实用新型的一个方面提供一种仰拱预制单体，其两端分别为连接端，其中一个连接端设置榫头，另一个连接端设置榫槽；两个连接端的底部分别开有凹槽，并在距离底面相同高度处分别开有螺纹通孔；所述螺纹通孔自所述连接端的端面延伸至所述凹槽。
[0005]在一些实施例中，优选为，所述仰拱预制单体为石英砂、钢纤维、425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及减水剂、水的混合物；混合比例为:以质量计，普通硅酸盐水泥:石英砂:微硅粉:矿渣粉:钢纤维:减水剂、水为1:1.1?1.5:0.1?0.5:0.2?0.5:1.0?
3.0:0.01 ?0.03:0.1 ?0.4。
[0006]本实用新型另一个方面还提供了一种仰拱，由多个上述仰拱预制单体串联而成，相邻两个所述仰拱预制单体插接，且采用螺栓连接，二者之间的间距小于8毫米，错台小于5晕米。
[0007]在一些实施例中，优选为，相邻两个所述仰拱预制单体之间还设置密封垫。
[0008]在一些实施例中，优选为，所述仰拱应用于II和III级围岩单线隧道中时，其厚度分别为20厘米、25厘米。
[0009]在一些实施例中，优选为，所述仰拱应用于IV和V级围岩时，其厚度分别为25厘米、30厘米。
[0010]在一些实施例中，优选为，所述仰拱应用于II和III级围岩双线隧道时，其厚度分别为 25cm 和 30cm。
[0011]在一些实施例中，优选为，所述仰拱应用于IV和V级围岩时，其厚度分别为30cm和35cm厚。
[0012]通过本实用新型的实施例提供的仰拱预制单体、仰拱，与现有技术相比，通过备料、拌合、入模、振荡成型、初养、终养预制得到仰拱预制单体，将多个个仰拱预制单体串联拼接在一起，相邻两个距离在8毫米以内，错台在5毫米以内，隧道施工现场拼接成仰拱。由于仰拱预制单体提前预制，仰拱预制单体的表面保持清洁，现场安装方便，且不会出现表面残留过多杂物的情况，从而保持了遂底的健康。活性粉末混凝土具备高强度、高韧性和高耐久性的特点，在洞外预制仰拱单体，洞内安装，提高了仰拱的施工速度和施工质量，改善隧道结构的受力体系，有效解决了隧道运营后出现的隧底翻浆冒泥、上拱隆起、底板开裂等病害问题，采用预制安装施工同时也提高了隧道仰拱的施工速度，使仰拱可以尽快为支护结构提供支撑作用。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0014]图1是本实用新型一个实施例中仰拱预支单体连接处示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。
[0016]考虑到目前仰拱均为现场浇筑，仰拱表面残留过多杂物，不够清洁，影响遂底施工质量，造成遂底翻浆冒泥、上拱隆起、底板开裂等病害的问题，本实施例提供了一种仰拱预制单体、仰拱。
[0017]一种仰拱预制单体，其两端分别为连接端，其中一个连接端设置榫头，另一个连接端设置榫槽；两个连接端的底部分别开有凹槽，并在距离底面相同高度处分别开有螺纹通孔；螺纹通孔自连接端的端面延伸至凹槽。
[0018]一种仰拱，由多个上述仰拱预制单体串联而成，相邻两个仰拱预制单体插接，且采用螺栓连接，二者之间的间距小于8毫米，错台小于5毫米。
[0019]一种上述仰拱预制单体的制备方法，包括:
[0020]步骤1，准备原料，原料包括:石英砂、钢纤维、425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及RPC专用外加剂、水；原料的添加比例为:以质量比计算，425R普通硅酸盐水泥:石英砂:微硅粉:矿渣粉:钢纤维:减水剂、水为1:1.1?1.5:0.I?0.5:0.2?0.5:1.0?3.0:0.01 ?0.03:0.1 ?0.4 ;
[0021 ] 步骤2，将原料进行拌和得到拌和料；
[0022]步骤3，将拌和料送入模具，振捣成型得初制仰拱预制单体；
[0023]步骤4，将初制仰拱预制单体进行升温、恒温、降温三阶段的初养；
[0024]步骤5，对初养后的初制仰拱预制单体拆模处理，并送入终养室进行升温、恒温、降温三阶段的终养，得到仰拱预制单体。
[0025]通过备料、拌合、入模、振荡成型、初养、终养预制得到仰拱预制单体，将多个个仰拱预制单体串联拼接在一起，相邻两个距离在8毫米以内，错台在5毫米以内，隧道施工现场拼接成仰拱。由于仰拱预制单体提前预制，仰拱预制单体的表面保持清洁，现场安装方便，且不会出现表面残留过多杂物的情况，从而保持了遂底的健康。活性粉末混凝土具备高强度、高韧性和高耐久性的特点，在洞外预制仰拱单体，洞内安装，提高了仰拱的施工速度和施工质量，改善隧道结构的受力体系，有效解决了隧道运营后出现的隧底翻浆冒泥、上拱隆起、底板开裂等病害问题，采用预制安装施工同时也提高了隧道仰拱的施工速度，使仰拱可以尽快为支护结构提供支撑作用。
[0026]接下来运用多个实施例来详细描述:
[0027]本技术涉及的仰拱是由仰拱预制单体拼接而成，如图1所示，仰拱预制单体为提前非现场预制而成。
[0028]在本例中的仰拱预制单体I的两端分别为连接端，用于与相邻的仰拱预制单体I相连。为了更好地连接，仰拱预制单体I 一个连接端设置榫头4，另一个连接端设置榫槽3，采用榫头4陷入榫槽3中的插接方式。另外，在距离底面相同高度处分别开有螺纹通孔，螺栓5穿过相邻两个连接端的螺纹通孔，将相邻两个仰拱预制单体I更稳定的连接在一起。为了方便螺栓5穿入螺纹通孔，两个连接端的底部分别开有凹槽6，螺纹通孔自连接端的端面延伸至凹槽6，操作时，螺栓5自凹槽6处穿入螺纹通孔。
[0029]本实用新型不仅在采用了提前预制的方式，还基于原有的仰拱重量大，难以移动操作的特点进行了新的改进，形成新的进步性技术方案。仰拱预制单体I为石英砂、钢纤维、425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及减水剂、水的混合物。其中原料添加比例为，准备原料，原料包括:石英砂、钢纤维、425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及RPC专用外加剂、水；原料的添加比例为:以质量比计算，425R普通硅酸盐水泥:石英砂:微硅粉:矿渣粉:钢纤维:减水剂、水为1:1.I?1.5:0.1?0.5:0.2?0.5:1.0?3.0:0.01?0.03:0.1?0.4。也就是说，仰拱预制单体I为RPC活性粉末混凝土材质，这种材质具备超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的新型材料，是一种力学性能、耐久性都非常优越的新型建筑材料，隧道外预制，改善了养护条件，提高仰拱的施工质量。
[0030]下面，说明上述仰拱预制单体的制备方法:
[0031]步骤101，准备原料；
[0032]原料包括:石英砂、钢纤维、425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及RPC专用外加剂、水；原料的添加比例为:以质量比计算，425R普通硅酸盐水泥、微硅粉、矿渣粉及RPC专用外加剂、水；原料的添加比例为:以质量比计算，425R普通硅酸盐水泥:石英砂:微硅粉:矿渣粉:钢纤维:减水剂、水为1:1.I?1.5:0.1?0.5:0.2?0.5:1.0?3.0:0.01?
0.03:0.1?0.4。减水剂为亚甲基二甲基二萘磺酸钠聚合物。这些原料构成的材料可以称作活性粉末混凝土(RPC)。
[0033]步骤102，将原料进行拌合得到拌和料；
[0034]拌合的过程能够促进原料之间的相互作用力，及最后拌和料的状态，因此，发明人对拌合过程进行了仔细的研宄:
[0035]首先加入石英砂、钢纤维，干拌(即不加水的情况下拌和)不少于4分钟，然后加入水泥、矿渣粉、微硅粉，干拌2分钟(1.5-3分钟的范围内都是可以的，2分钟为较佳时间)；最后加入水、RPC专用外加剂，搅拌4分钟(3.5-5分钟均可)，得到拌和料。
[0036]需要说明的是，准确控制用水量，不允许RPC拌和物出搅拌机后加水；首拌4分钟的搅拌时间不能过少，否则钢纤维就不能够完全分散均匀，加入水泥等粉料后钢纤维会抱团；RPC拌和料在常温下凝固速率非常快，粘性很大，容易粘壁，搅拌均匀的RPC拌和料，最好在30秒内卸料完毕。
[0037]步骤103，将拌和料送入模具，