雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，目的在于，通過類圓形斷面與二次襯砌、三次襯砌的雙層襯砌構(gòu)造型式，以及二次襯砌達(dá)到強(qiáng)度要求后再拆除內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐的工序要求，保證了隧道施工過程中變形可控與周邊環(huán)境安全，實(shí)現(xiàn)了特殊要求下的礦山法隧道結(jié)構(gòu)型式，所采用的技術(shù)方案為：將常規(guī)的隧道斷面型式優(yōu)化為類圓形斷面，同時(shí)將常規(guī)的襯砌結(jié)構(gòu)分為二次襯砌+三次襯砌的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，并待二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再拆除內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐，使得雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)具有斷面輪廓線型圓順、受力合理、斷面布置靈活且內(nèi)部空間調(diào)整幅度大、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力可靠的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于隧道工程施工
，具體涉及一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
對(duì)于目前國(guó)內(nèi)各大城市的軌道交通工程，隨著地鐵線網(wǎng)的不斷加密，后續(xù)地鐵線路建設(shè)時(shí)，受已建地鐵線路與周邊環(huán)境的影響，在線路走向與鋪設(shè)方式、空間關(guān)系與結(jié)構(gòu)型式、以及施工方法與工程措施等方面的要求更加嚴(yán)格。常規(guī)的馬蹄形或直墻拱形礦山法隧道結(jié)構(gòu)型式可能受周邊既有構(gòu)筑物限制沒有所需的施做空間，且常規(guī)礦山法隧道襯砌施做前臨時(shí)型鋼支撐拆除、受力體系轉(zhuǎn)變引起的沉降與變形無法得到有效控制，而類圓形礦山法隧道斷面結(jié)構(gòu)具有開挖輪廓相對(duì)較小的特點(diǎn)，施工方法具有靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)，特殊的二次襯砌+三次襯砌的雙層襯砌結(jié)構(gòu)型式以及二次襯砌達(dá)到強(qiáng)度要求后再拆除內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐的工序要求，確保了隧道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定與周邊環(huán)境安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本技術(shù)提出一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，通過類圓形斷面與二次襯砌、三次襯砌的雙層襯砌構(gòu)造，保證了隧道施工過程中變形可控與周邊環(huán)境安全，實(shí)現(xiàn)了特殊要求下的礦山法隧道結(jié)構(gòu)型式。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：包括沿隧道徑向方向由外向內(nèi)依次設(shè)置的初期支護(hù)、二次襯砌和三次襯砌，所述初期支護(hù)、二次襯砌和三次襯砌構(gòu)成的隧道結(jié)構(gòu)的斷面包括上、下兩段圓弧，兩段圓弧之間通過直線段過渡連接，所述初期支護(hù)包括環(huán)向設(shè)置的格柵鋼架與噴射混凝土，所述二次襯砌與三次襯砌采用防水混凝土澆筑，二次襯砌與三次襯砌之間鋪設(shè)有全斷面防水材料。所述格柵鋼架包括鋼筋主筋與縱向加強(qiáng)筋，鋼筋主筋與縱向加強(qiáng)筋相互固定呈格柵狀。所述每環(huán)格柵鋼架包括四根呈弧形的鋼筋主筋，四根鋼筋主筋間固定有呈螺旋狀分布的若干縱向加強(qiáng)筋。所述二次襯砌的內(nèi)部設(shè)有型鋼支撐，型鋼支撐與格柵鋼架固定連接。所述型鋼支撐包括兩段弧形工字鋼，一段工字鋼與初期支護(hù)拱頂和拱底固定連接，另一段工字鋼與初期支護(hù)拱腰固定連接。所述兩段工字鋼與相應(yīng)位置的鋼筋主筋固定連接，主要通過兩塊帶孔鋼板和螺栓實(shí)現(xiàn)。所述初期支護(hù)、二次襯砌和三次襯砌構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)，其斷面輪廓由上、下兩段曲率半徑不同的圓弧構(gòu)成。所述鋼筋主筋與縱向加強(qiáng)筋采用三級(jí)帶肋鋼筋。所述格柵鋼架上噴射的混凝土為C25混凝土。所述型鋼支撐采用材質(zhì)為Q235的22a型工字鋼。所述二次襯砌與三次襯砌采用C35防水混凝土，所述全斷面防水材料采用EVA塑料防水板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的結(jié)構(gòu)具有特殊的類圓形截面構(gòu)造型式，并提出了一種雙層襯砌的新型礦山法隧道結(jié)構(gòu)，豐富了現(xiàn)有隧道設(shè)計(jì)方法與施工工藝，拓寬了隧道設(shè)計(jì)思路。通過將常規(guī)的隧道斷面型式優(yōu)化為類圓形斷面，同時(shí)將常規(guī)的襯砌結(jié)構(gòu)分為二次襯砌+三次襯砌，使得雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)具有斷面輪廓線型圓順、受力合理、斷面布置靈活且內(nèi)部空間調(diào)整幅度大、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力可靠的優(yōu)點(diǎn)，不但能夠避免常規(guī)馬蹄形或直墻拱形礦山法隧道開挖輪廓相對(duì)較大但受力性能相對(duì)較差的缺點(diǎn)，而且能夠克服常規(guī)礦山法隧道襯砌澆筑前，內(nèi)部臨時(shí)支撐拆除、受力體系轉(zhuǎn)變引起的拱頂沉降或變形，使隧道從開挖到最后完成的整個(gè)過程中，始終處于可靠的支撐體系作用下，從根本上完善了隧道受力體系轉(zhuǎn)換機(jī)制，對(duì)維持隧道自身穩(wěn)定與周邊環(huán)境安全具有顯著的推動(dòng)作用，在環(huán)境效益愈發(fā)突出的背景下，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。進(jìn)一步，采用四根弧形的鋼筋主筋和呈螺旋狀的若干縱向加強(qiáng)筋構(gòu)成格柵鋼架，濕噴混凝土后，格柵鋼架的整體抗彎剛度可提高8倍，有效提高了初期支護(hù)的承載能力，進(jìn)一步提高了本技術(shù)結(jié)構(gòu)的承載性能。更進(jìn)一步，二次襯砌澆筑時(shí)，內(nèi)部型鋼支撐尚未拆除，在二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再拆除型鋼支撐，使隧道從開挖到最后完成的整個(gè)過程，始終處于可靠的支撐體系作用下，從根本上完善了隧道受力體系轉(zhuǎn)換機(jī)制，對(duì)維持隧道自身穩(wěn)定與周邊環(huán)境安全具有顯著的推動(dòng)作用，能夠有效保證隧道襯砌施做期間的沉降與變形可控，周邊環(huán)境安全可控。進(jìn)一步，本技術(shù)的隧道結(jié)構(gòu)具有上下不等圓的類圓形斷面構(gòu)造型式，上、下圓弧之間通過直線段過渡，整體左右對(duì)稱，具有斷面輪廓線型圓順、受力合理、斷面布置靈活且內(nèi)部空間調(diào)整幅度大、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力可靠的優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1為本技術(shù)隧道結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為型鋼支撐的布置示意圖；圖3為型鋼支撐與格柵鋼架的連接位置A處的示意圖；圖4為型鋼支撐與格柵鋼架的連接位置A處沿A-A方向的示意圖；其中，1-初期支護(hù)、2-二次襯砌、3-三次襯砌、4-格柵鋼架、5-型鋼支撐、6-帶孔鋼板、7-鋼筋主筋、8-縱向加強(qiáng)筋、9-φ24孔洞、10-直線段。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步的解釋說明。參見圖1，本技術(shù)的結(jié)構(gòu)包括沿由外向內(nèi)依次設(shè)置的初期支護(hù)1、二次襯砌2和三次襯砌3，初期支護(hù)1、二次襯砌2和三次襯砌3構(gòu)成的隧道結(jié)構(gòu)，其斷面輪廓由上、下兩段曲率半徑不同的圓弧構(gòu)成，兩段圓弧之間通過直線段10過渡連接，初期支護(hù)1包括環(huán)向設(shè)置的格柵鋼架4與噴射混凝土，格柵鋼架4包括鋼筋主筋7與縱向加強(qiáng)筋8，鋼筋主筋7與縱向加強(qiáng)筋8相互固定呈格柵狀，每環(huán)格柵鋼架4包括四根呈弧形的鋼筋主筋7，四根鋼筋主筋7間固定有呈螺旋狀分布的若干縱向加強(qiáng)筋8。參見圖2，二次襯砌2的內(nèi)部設(shè)有型鋼支撐5，型鋼支撐5與格柵鋼架4固定連接，型鋼支撐5包括兩段弧形工字鋼，一段工字鋼與初期支護(hù)1拱頂和拱底固定連接，另一段工字鋼與初期支護(hù)1拱腰固定連接。參見圖3和圖4，兩段工字鋼分別與相應(yīng)位置處鋼筋主筋7固連，型鋼與鋼筋主筋7的固定連接主要通過兩塊帶孔鋼板6和螺栓實(shí)現(xiàn)。二次襯砌2與三次襯砌3采用防水混凝土澆筑，二次襯砌2與三次襯砌3之間鋪設(shè)有全斷面防水材料。本技術(shù)的施工方法，包括以下步驟：1)將鋼筋主筋7與縱向加強(qiáng)筋8相互固定呈弧形格柵狀的格柵鋼架4，隧道開挖過程中及時(shí)架設(shè)格柵鋼架4，鋼筋主筋7與縱向加強(qiáng)筋8采用三級(jí)帶肋鋼筋；2)在格柵鋼架4表面及時(shí)濕射C25混凝土，形成初期支護(hù)1；3)架設(shè)內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐5，型鋼支撐5采用材質(zhì)為Q235的22a型工字鋼，型鋼支撐5與格柵鋼架4相應(yīng)位置固定連接，實(shí)現(xiàn)整體支撐體系；4)在初期支護(hù)1內(nèi)部采用小模板澆筑C35防水混凝土形成二次襯砌2；5)待二次襯砌2達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除型鋼支撐5，鋪設(shè)全斷面防水材料，并按照先拱底后拱頂?shù)捻樞驖仓﨏35防水混凝土，拱底和拱頂?shù)臄嗝婢鶟仓蕡A弧狀，且拱底和拱頂?shù)膱A弧通過直線段過度連接，形成三次襯砌3，即形成雙層襯砌類圓形特殊斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)。本技術(shù)的隧道結(jié)構(gòu)，具有上下不等圓弧的類圓形斷面構(gòu)造型式，上、下圓弧之間通過直線段過渡，整體左右對(duì)稱，具體曲率半徑大小與具體實(shí)施范圍，需根據(jù)結(jié)構(gòu)功能與內(nèi)部空間使用要求確定，同時(shí)特殊的雙層襯砌構(gòu)造型式、二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再拆除內(nèi)部型鋼支撐的工序要求，可有效保證隧道襯砌施做期間的受力體系的整體穩(wěn)定，周邊環(huán)境安全可控。二次襯砌2與三次襯砌3均采用C35防水混凝土澆筑，二次襯砌2與三次襯砌3之間全斷面鋪設(shè)防水材料，同時(shí)二次襯砌2內(nèi)部設(shè)有臨時(shí)型鋼支撐5，二次襯砌2外部設(shè)有初期支護(hù)1，初期支護(hù)與二次襯砌間不做防水要求。初期支護(hù)主要由鋼筋主筋7與縱向加強(qiáng)筋本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括沿隧道徑向方向由外向內(nèi)依次設(shè)置的初期支護(hù)(1)、二次襯砌(2)和三次襯砌(3)，所述初期支護(hù)(1)、二次襯砌(2)和三次襯砌(3)構(gòu)成的隧道結(jié)構(gòu)的斷面包括上、下兩段圓弧，兩段圓弧之間通過直線段過渡連接，所述初期支護(hù)(1)包括環(huán)向布置的格柵鋼架(4)與噴射混凝土，所述二次襯砌(2)與三次襯砌(3)采用防水混凝土澆筑，二次襯砌(2)與三次襯砌(3)之間鋪設(shè)有全斷面防水材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括沿隧道徑向方向由外向內(nèi)依次設(shè)置的初期支護(hù)(1)、二次襯砌(2)和三次襯砌(3)，所述初期支護(hù)(1)、二次襯砌(2)和三次襯砌(3)構(gòu)成的隧道結(jié)構(gòu)的斷面包括上、下兩段圓弧，兩段圓弧之間通過直線段過渡連接，所述初期支護(hù)(1)包括環(huán)向布置的格柵鋼架(4)與噴射混凝土，所述二次襯砌(2)與三次襯砌(3)采用防水混凝土澆筑，二次襯砌(2)與三次襯砌(3)之間鋪設(shè)有全斷面防水材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述格柵鋼架(4)包括鋼筋主筋(7)與縱向加強(qiáng)筋(8)，鋼筋主筋(7)與縱向加強(qiáng)筋(8)相互固定呈格柵狀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述每環(huán)格柵鋼架(4)包括四根呈弧形的鋼筋主筋(7)，四根鋼筋主筋(7)間固定有呈螺旋狀分布的若干縱向加強(qiáng)筋(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙層襯砌特殊類圓形斷面礦山法隧道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二次襯砌(2)的內(nèi)部設(shè)有型鋼支撐(5)，型鋼支撐(5)與格柵鋼架(4)間焊接固定。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張莎莎，戴志仁，張林，周強(qiáng)，常春普，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)安大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：陜西;61