一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構。在仰拱混凝土（11）兩側預埋地腳連接件(9)，同時高強螺栓(13)與地腳連接板(10)一起預埋在仰拱混凝土(11)中。將工字鋼骨架(3)通過鋼架連接板(4)高強螺栓(13)高強螺母(14)逐節拼裝，并與地腳連接件(9)有效連接并成為一個整體。在工字鋼骨架(3)外弧側焊接縱向φ42鋼管(5)，兩者成為一體，形成一個大骨架同時受力對襯砌外層鋼筋起到一個整體頂、拖和加固的作用，再通過φ16勾筋(6)的連接作用，對襯砌內層鋼筋起到一個整體吊、掛、拉的作用，并且工字鋼骨架(3)在襯砌混凝土中還起到了“加筋補強”的作用。
【專利說明】
一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構
技術領域
[0001]本發明涉及一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構。
【背景技術】
[0002]隨著鐵路、公路、地下工程等的快速發展，與此同時超大斷面隧道的出現在國內外也越來越多。可以發現，在近幾年在超大斷面隧道施工的工程中，為了保證超大斷面襯砌結構的安全性和穩定性，襯砌鋼筋一般選擇都比較大，而且襯砌鋼筋的間距比較密。一般襯砌臺車長度為9.2m、10.2m、12.2m(0.2m為軟搭接段)，但用在超大斷面的隧道中，一般則選擇
9.2m或10.2mο以開挖斷面為363.5m3，跨度26.48m高度13.43m(從填充面至拱頂高度)，襯砌主筋Φ 25間距為15cm，分布筋Φ 16間距25cm為例，每延米鋼筋重量高達5.478t，襯砌臺車以9.2m(0.2m為軟搭接段)考慮，一組襯砌鋼筋就重達5.478 X9=49.3t，再加上一般超大斷面隧道襯砌設計為“扁平狀”即跨度較大，高度相對較低，因此拱部荷載相當之大，在襯砌鋼筋綁扎完成后，易出現兩種問題:
①移走鋼筋綁扎臺車拆除鋼筋支持點后，由于拱部襯砌鋼筋自重過大，可能存在拱部鋼筋變形后垮塌，會造成不必要的安全隱患、材料浪費、返工等費用；
②規避第一種可能性后，在襯砌臺車就位的過程中會發現，由于拱部鋼筋自重過大，襯砌鋼筋會存在大幅下沉現象，可能會造成鋼筋沒有保護層(漏筋現象)，甚至由于鋼筋下沉襯砌臺車無法升高到設計斷面，造成質量隱患。
[0003]綜合以上情況，其實質在于襯砌鋼筋自重過大，加上超大斷面設計為“扁平狀”即跨度較大，高度相對較低，因此拱部鋼筋獨特的受力結構，加上鋼筋荷載較大，可能會造成拱部鋼筋垮塌、鋼筋保護層厚度不夠、漏筋，甚至襯砌臺車無法升高到設計斷面等情況。為了防止上述問題的出現，關鍵問題是如何解決襯砌鋼筋加固和定位，才不會導致鋼筋因自重大而大幅下沉。常規思路是在初支混凝土面上安裝相關構件，能對襯砌鋼筋起到吊、掛、拉的作用，但由于防水板將初支混凝土與襯砌鋼筋隔開，如果安裝吊掛構件勢必將防水板破壞(同時這樣也是嚴禁的)，而造成整個防水系統的失效。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，以克服超大跨徑斷面隧道，由于拱部襯砌鋼筋荷載過大，可能造成的拱部鋼筋垮塌、鋼筋保護層厚度不夠、漏筋，甚至襯砌臺車無法升高至設計斷面等不足。
[0005]本發明采用以下技術方案:在仰拱混凝土兩側預埋地腳連接件，工字鋼骨架與地腳連接件連接并成為一個整體；Φ 25襯砌鋼筋外層主筋與Φ 16外層分布筋綁扎，Φ 25襯砌內層主筋和Φ 16內層分布筋綁扎，Φ 16勾筋連接于Φ 25襯砌鋼筋外層主筋、Φ 16外層分布筋與Φ 25襯砌內層主筋、Φ 16內層分布筋之間并與內外層主筋和分布筋綁扎;在工字鋼骨架外弧側縱向焊接鋼管，鋼管與工字鋼骨架形成一個整體。工字鋼骨架通過鋼架連接板、高強螺栓和高強螺母逐節拼裝。四顆高強螺栓從下向上穿過螺栓孔并與地腳連接件一起預埋在仰拱混凝土兩側。鋼管與工字鋼骨架有效形成一個整體，一起對襯砌外層鋼筋起到一個頂、托和加固的作用。通過Φ 16勾筋的連接作用，使工字鋼骨架和縱向鋼管對整個外層襯砌鋼筋起到一個頂、拖和加固的作用，同時對內層鋼筋起到一個整體吊、掛、拉的作用，并且內外層鋼筋、縱向鋼管、工字鋼骨架有效成為一體。工字鋼骨架還對襯砌結構起到了加筋補強的作用。
[0006]工字鋼骨架支撐力的傳送過程是:首先，工字鋼骨架頂住鋼管;第二，鋼管頂住外層主筋；第三，外層主筋頂住Φ 16外層分布筋，此時外層主筋和Φ 16外層分布筋不在下沉；第四，外層主筋和Φ 16外層分布筋，通過Φ 16勾筋拉住內層主筋和Φ 16內層分布筋，使拱部的內層主筋和Φ 16內層分布筋不下沉。這樣就解決了，在超大跨徑斷面隧道，由于拱部襯砌鋼筋荷載過大，可能造成的拱部鋼筋垮塌、鋼筋保護層厚度不夠、漏筋，甚至襯砌臺車無法升高至設計斷面等不足的問題。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的全環斷面圖；
圖2為本發明的仰拱與邊墻連接細部圖；
圖3為本發明的拱部斷面細部圖；
圖4為本發明的拱部縱向截面圖；
圖5為本發明的連接板細部圖；
圖6為本發明的地腳連接件細部圖；
圖7為本發明的1-1剖面圖。
【具體實施方式】
[0008]本發明的實施例:在仰拱混凝土11兩側預埋地腳連接件9，工字鋼骨架3與地腳連接件9上的地腳連接板10，通過高強螺栓13，高強螺母14緊固連接并成為一體；Φ 25襯砌鋼筋外層主筋2與Φ 16外層分布筋8綁扎，Φ 25襯砌內層主筋7和Φ 16內層分布筋17綁扎，Φ 16勾筋6連接于Φ 25襯砌鋼筋外層主筋2、Φ 16外層分布筋8與Φ 25襯砌內層主筋7、Φ 16內層分布筋17之間兩端并綁扎;在工字鋼骨架3外弧側縱向焊接鋼管5，鋼管5與工字鋼骨架3形成一個整體。工字鋼骨架3通過鋼架連接板4、高強螺栓13和高強螺母14逐節拼裝。四顆高強螺栓13，從下向上穿過螺栓孔15，并與地腳連接件9 一起預埋在仰拱混凝土 11兩側。
[0009]地腳連接板10的頂面與仰拱混凝土11面平齊，四顆高強螺栓13，應不被仰拱混凝土11污染。
[0010]鋼管5采用Φ 42mm。
[0011 ]角鋼加勁肋16將鋼架連接板4和工字鋼骨架3焊接成為一體。
[0012]鋼架連接板4上預留有四個螺栓孔15。
[0013]每節工字鋼骨架3的兩端均設置鋼架連接板4。
[0014]本發明的安裝過程:
步驟一加工過程:提前計算一組襯砌鋼筋的總重量，按照總重量檢算需要選擇多大型號的工字鋼。在加工廠(場)里，按照襯砌鋼筋外弧的設計輪廓線加工工字鋼骨架3。為了方便現場施工和拼裝，工字鋼骨架由若干節組成，每節兩端均設置帶有螺栓孔15的連接鋼板4，連接鋼板4通過角鋼加勁肋16與工字鋼骨架3焊接成為一體，每一節骨架之間的連接采用高強螺栓13，高強螺母14進行緊固連接。
[0015]步驟二地腳連接件的預埋過程:隧道拱墻開挖支護完成后，進入仰拱混凝土11的施工，應提前預埋地腳連接件9，縱向間距一般按3m控制，預埋時應按測量點位控制好標高和平面位置。
[0016]步驟三防水板掛設過程:完成仰拱混凝土11填充混凝土 12澆筑后，待填充混凝土達到一定強度后，就位防水板掛設臺車(此臺車與鋼筋綁扎臺車共用)，完成防水板I的掛設施工。
[0017]步驟四綁扎外層襯砌鋼筋過程:待防水板I掛設完成后，測量人員采用全站儀準確放出內層主筋7和外層主筋2的位置。開始綁扎襯砌外層主筋2，外層分布鋼筋8。
[0018]步驟五工字鋼骨架安裝過程:襯砌外層主筋2，外層分布鋼筋8完成綁扎后。將工字鋼骨架3運至施工現場后，清理地腳連接板10及其上的高強螺栓13，再將一節工字鋼骨架3，一端連接板4上的螺栓孔15穿入地腳連接板10上的高強螺栓13內，并通過四顆高強螺母13緊固，完成第一節工字鋼骨架與地腳連接件9的拼裝工作。第二節工字鋼的拼裝通過鋼架兩端的連接板4，采用4顆高強螺栓13高強螺母14緊固連接，按照此種方法依次從兩側對稱向拱部合攏，完成一組襯砌內的全部工字鋼骨架3的安裝。
[0019]步驟六Φ42鋼管安裝過程:完成全部工字鋼骨架3的拼裝后，按照環向約2m的間距將φ 42鋼管5焊接到工字鋼骨架3外弧側，Φ 42鋼管5縱向長度不小于工字鋼骨架3的縱向間距。
[0020]步驟七綁扎襯砌內層鋼筋過程:待Φ42鋼管5焊接完成后，開始綁扎Φ 25襯砌內層主筋7，內層分布鋼筋17。
[0021]步驟八綁扎Φ16勾筋過程:待Φ 25襯砌內層主筋7，內層分布鋼筋17綁扎完成后，綁扎Φ 16勾筋6，通過Φ 16勾筋6把外層主筋2和Φ 16外層分布筋8與內層主筋7和Φ 16內層分布筋17連接在一起，此時，工字鋼骨架3，Φ42鋼管5，通過外層主筋2、Φ 16外層分布筋8和Φ 16勾筋6，對Φ 25襯砌內層主筋7，Φ 16內層分布筋17起到一個整體吊、掛、拉的作用。
[0022]工字鋼骨架3支撐力的傳送過程是:首先，工字鋼骨架3頂住鋼管5;第二，鋼管5頂住外層主筋2;第三，外層主筋2頂住Φ 16外層分布筋8，此時外層主筋2和Φ 16外層分布筋8不在下沉;第四，外層主筋2和Φ 16外層分布筋8，通過Φ 16勾筋6拉住內層主筋7和Φ 16內層分布筋17，使拱部的內層主筋7和Φ 16內層分布筋17不下沉。這樣就解決了，在超大跨徑斷面隧道，由于拱部襯砌鋼筋荷載過大，可能造成的拱部鋼筋垮塌、鋼筋保護層厚度不夠、漏筋，甚至襯砌臺車無法升高至設計斷面等不足的問題。
[0023]步驟九混凝土澆筑過程:Φ16勾筋6綁扎完成后，移走防水板掛設臺車(此臺車與鋼筋綁扎臺車共用)，再就位襯砌臺車，施做二次襯砌，即完成整環襯砌混凝土的澆筑作業。
[0024]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制;凡本行業的普通技術人員均可按說明書附圖所示和以上所述而順暢地實施本發明；但是，凡熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案范圍內，可利用以上所揭示的技術內容而作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時，凡依據本發明的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發明的技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，其特征在于:在仰拱混凝土(I I)兩側預埋地腳連接件(9)，工字鋼骨架(3)與地腳連接件(9)連接并成為一個整體；Φ 25襯砌鋼筋外層主筋(2)與Φ 16外層分布筋(8)綁扎，Φ 25襯砌內層主筋(7)和Φ 16內層分布筋(17)綁扎，Φ16勾筋(6)的一端與Φ 25襯砌鋼筋外層主筋(2)、Φ 16外層分布筋(8)綁扎，Φ 16勾筋(6)的另一端與Φ25襯砌內層主筋(7)、Φ 16內層分布筋(17)綁扎，Φ 16勾筋(6)靠防水板(I)一端與Φ 25襯砌鋼筋外層主筋(2)、Φ 16外層分布筋(8)綁扎，Φ 16勾筋(6)的另一端與Φ 25襯砌內層主筋(7)、Φ 16內層分布筋(17)綁扎在一起;工字鋼骨架(3)通過鋼架連接板(4)、高強螺栓(13)和高強螺母(14)逐節拼裝，在工字鋼骨架(3)外弧側縱向焊接鋼管(5)，鋼管(5)與工字鋼骨架(3)形成一個整體，角鋼加勁肋(16)將鋼架連接板(4)和工字鋼骨架(3)焊接成為一體。2.根據權利要求1所述的一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，其特征在于:地腳連接板(10)通過角鋼加勁肋(16)與地腳連接件(9)焊接成為一體，四顆高強螺栓(13)，從下向上穿過螺栓孔(15)，并與地腳連接件(9) 一起預埋在仰拱混凝土 (11)兩側。3.根據權利要求2所述的一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，其特征在于:地腳連接板(10)的頂面與仰拱混凝土(11)面平齊。4.根據權利要求3所述的一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，其特征在于:鋼管(5)采用 Φ42ι?πι。5.根據權利要求4所述的一種大斷面隧道拱墻襯砌鋼筋加固結構，其特征在于:鋼架連接板(4)上預留有四個螺栓孔(15)，每節工字鋼骨架(3)的兩端均設置鋼架連接板(4)。
【文檔編號】E21D11/18GK105909281SQ201610415151
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】王亞莉
【申請人】王亞莉