预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板制造技术

本发明专利技术涉及地下工程重要基础设施的拱壁及内壁支承防护加固构件领域，具体为一种预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板。该组合隧道壁板包括：球铁框架、钢筋网架组合件、钢筋混凝土构件，球铁框架的一侧与钢筋网架组合件连接组合，组合后的球铁框架与钢筋网架组合件置于定形模板中充填混凝土养生凝固，形成牢固结合为预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板。本发明专利技术主要用于隧道施工中遇到地质结构断层、流砂、松软、黄土、高地应力特殊及不良地质地段拱壁的加强性、一次性衬砌拱壁支承防护体系，以解决传统钢筋混凝土衬砌拱壁存在的安全质量可靠性低，使用寿命低，施工效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板
本专利技术涉及地下工程(含铁路、公路、江河水下、城市和海底隧道、地下油库、粮库、果菜库、停车场、城市地下公用管道、核电站防护墙、人防工程、竖井工程、隐蔽工程、桥梁支柱、水库堤坝等)重要基础设施的拱壁及内壁支承防护加固构件领域，具体为一种预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板。
技术介绍
目前，国内主要依据新奥法的基本原理进行隧道设计施工，特别对水下水道和城市地铁、地下管道工程，多是重点采用浅埋暗挖法设计施工，海底隧道则多是采用TBM法和钻爆法设计施工，其核心技术都是在施工中采用多种辅助技术措施先加固围岩土体，充分利用周边围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环，进行一次衬砌拱壁作为主体承载结构，然后作二次衬砌拱壁作为安全储备、装饰等，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种有效抑制围岩发生过大变形的配套技术，这是国内多年使用的传统施工方法，两次衬砌都是厚度有所不同的钢筋混凝土弧形管片，公路隧道则多是采用现场洞内支模一次浇筑钢筋混凝土。过去由于我国没有引进盾构机挖掘施工，主要依靠人工钻爆法挖掘，施工进度比较缓慢，大跨距公路隧道施工需要满堂脚手架支模浇筑混凝土，为避免大跨距挖掘容易出现坍方危险，也常用倒洞法施工，不管哪种施工方法，拱壁衬砌都是采用钢筋混凝土结构，而衬砌拱壁的费用约占全部隧道投资的1/3到1/2，施工工艺较为复杂，施工周期长，建设费用较高。例如：厦门翔安6公里公路、海底隧道修建5年才完工，建设周期很长。同时由于高强混凝土具有脆性大、延性差等缺点，抗压强度虽然较高，但其抗拉强度仅是其抗压强度的1/10，隧道拱壁衬砌一般选用C50级高强混凝土材料，尽管事先在混凝土弧板内增加钢筋网架提高强度，但也是抵抗不住外加荷载(如：地震作用力等)，使隧道发生局部垮坍。汶川在地震就使许多周边铁路、公路、隧道垮坍，垮坍点位达1000多处以上，堵塞救援通道，造成大量人员伤亡就是严重教训。因此，设法提高各类隧道衬砌构件的结构强度和使用寿命是隧道工程建设所面临的重要研究课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，主要用于隧道施工中遇到地质结构断层、流砂、松软、黄土、高地应力特殊及不良地质地段拱壁的加强性、一次性衬砌拱壁支承防护体系，以解决传统钢筋混凝土衬砌拱壁存在的安全质量可靠性低，使用寿命低，施工效率低的问题。本专利技术的技术方案是：一种预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，该组合隧道壁板包括：球铁框架、钢筋网架组合件、钢筋混凝土构件，球铁框架一侧与钢筋网架组合件连接组合，组合后的球铁框架与钢筋网架组合件置于定形模板中充填混凝土经养生凝固，形成牢固结合的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板的轴向边框和径向边框上分别开设有连接孔，轴向边框上的连接孔为轴向连接孔，径向边框上的连接孔为径向连接孔；根据隧道要求的直径大小，预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板等分成单元组合隧道壁板，所述的单元组合隧道壁板之间通过径向连接孔组装连接形成一节整体组合隧道壁板，相邻的所述每节整体组合隧道壁板之间通过轴向连接孔连接拼装。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，在预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板的外径部位与盾构机挖掘的围岩土体孔洞之间空隙通过砂浆注浆体捣实固定，形成由预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板一次性衬砌拱壁的支承防护结构体系。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，球铁框架设有对称的两个框架外弧板、一个内弧板：闭口式内弧板或开口式内弧板、对称的两个框架纵向辐板、对称的两个轴向边框和对称的两个径向边框，内弧板位于球铁框架的内径部位中间，框架外弧板位于球铁框架的外径部位两侧，内弧板的两端分别通过框架纵向辐板与框架外弧板连接，轴向边框和径向边框分别为球铁框架的四边框，内弧板、框架纵向辐板、四边框之间形成内凸、外凹的结构，框架外弧板、框架纵向辐板与四边框之间形成内凹、外凸结构；两个框架纵向辐板之间设置辐板内横向筋板，四边框内侧设置四边框内横向筋板。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，当球铁框架采用闭口式内弧板时，通过框架外弧板、闭口式内弧板、框架纵向辐板、辐板内横向筋板、四边框内横向筋板贯穿到四边框之间，形成闭口式箱形球铁框架整体结构。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，当球铁框架采用开口式内弧板时，开口式内弧板上开设通孔，开口式内弧板外侧设置倒“T”形开口式内弧板纵向筋板，通过框架外弧板、开口式内弧板、框架纵向辐板、辐板内横向筋板、四边框内横向筋板、开口式内弧板纵向筋板贯穿到四边框之间，形成开口式箱形球铁框架整体结构。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，球铁框架的四边框和其连接的框架纵向辐板及内弧板露在外面，球铁框架的开口式内弧板纵向筋板、辐板内横向筋板、四边框内横向筋板及框架外弧板被混凝土包围在里面，形成立体交叉组合成一个整体共同承载的组合隧道壁板。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，球铁框架外径部位边框与四边框内横向筋板交接处直接铸造带螺孔的固定支座，钢筋网架组合件的主筋直接通过螺栓压紧固定在球铁框架的固定支座和两侧框架纵向辐板内侧，形成与球铁框架完全牢固安装在一体的内支承钢筋网架组合件。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，将球铁框架与钢筋网架组合件连接固定后，一起放入定形模板中浇筑混凝土凝固成形，经养生凝固成一块完整的一体预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，钢筋混凝土结构的横截面呈“T”形结构；钢筋网架组合件为与球铁框架外侧形状相配合的弧形结构，钢筋网架组合件的内径部位设有内凸形结构，形成“T”形钢筋网架组合件，所述内凸形结构对应伸入到球铁框架的筋板：开口式内弧板纵向筋板、辐板内横向筋板、四边框内横向筋板之间。所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，球铁框架与钢筋网架组合件的连接及充填混凝土的连接是弹性连接结构或刚性连接结构；单元组合隧道壁板之间、相邻两节整体组合隧道壁板之间的连接是弹性连接结构。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术采用预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，作为隧道施工建设材料结构上创新提高，仍可采用复合法施工，在地质坚硬地段仍使用传统的钢筋混凝土衬砌拱壁，只在地质不良地段、联络通道结合部、竖井工程、核电工程、军事工程等重要基础设施中，采用本专利技术能够确保隧道质量安全可靠性，最大限度降低地震危害，提高使用寿命达到120年。2、本专利技术可配合高效盾构机边向前挖掘，边加固围岩土体，边安装组合隧道壁板，边注浆等效层固定。这样施工便捷，可根据隧道直径大小，在不搭建或少搭建脚手架的条件下，一环接一环地向前推进，这样施工进度要比衬砌钢筋混凝土拱壁提高工效3-5倍以上，实现了主体承载组合隧道壁板在隧道外面工厂化生产组合成单块隧道壁板，运到洞内拼接成环，形成连续化施工作业，缩短了洞内作用时间，大大节省了人工费用，缩短了建设周期。3、本专利技术组合隧道壁板是在球铁框架与钢筋网架组合件安装在一起再放入定型木质模板中充填混凝土到凝固成形，形成主要承载球铁构件和钢筋网架组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预埋式球铁框架‑钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，该组合隧道壁板包括：球铁框架、钢筋网架组合件、钢筋混凝土构件，球铁框架一侧与钢筋网架组合件连接组合，组合后的球铁框架与钢筋网架组合件置于定形模板中充填混凝土经养生凝固，形成牢固结合预埋式球铁框架‑钢筋混凝土组合隧道壁板。

【技术特征摘要】
1.一种预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，该组合隧道壁板包括：球铁框架、钢筋网架组合件、钢筋混凝土构件，球铁框架一侧与钢筋网架组合件连接组合，组合后的球铁框架与钢筋网架组合件置于定形模板中充填混凝土经养生凝固，形成牢固结合预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板。2.按照权利要求1所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板的轴向边框和径向边框上分别开设有连接孔，轴向边框上的连接孔为轴向连接孔，径向边框上的连接孔为径向连接孔；根据隧道要求的直径大小，预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板等分成单元组合隧道壁板，所述的单元组合隧道壁板之间通过径向连接孔组装连接形成一节整体组合隧道壁板，相邻的所述每节整体组合隧道壁板之间通过轴向连接孔连接拼装。3.按照权利要求1或2所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，在预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板的外径部位与盾构机挖掘的围岩土体孔洞之间空隙通过砂浆注浆体捣实固定，形成由预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板一次性衬砌拱壁的支承防护结构体系。4.按照权利要求1或2所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，球铁框架设有对称的两个框架外弧板、一个内弧板：闭口式内弧板或开口式内弧板、对称的两个框架纵向辐板、对称的两个轴向边框和对称的两个径向边框，内弧板位于球铁框架的内径部位中间，框架外弧板位于球铁框架的外径部位两侧，内弧板的两端分别通过框架纵向辐板与框架外弧板连接，轴向边框和径向边框分别为球铁框架的四边框，内弧板、框架纵向辐板、四边框之间形成内凸、外凹的结构，框架外弧板、框架纵向辐板与四边框之间形成内凹、外凸结构；两个框架纵向辐板之间设置辐板内横向筋板，四边框内侧设置四边框内横向筋板。5.按照权利要求4所述的预埋式球铁框架-钢筋混凝土组合隧道壁板，其特征在于，当球铁框架采用闭口式内弧板时，通过框架外弧板、闭口式内弧板、框架纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴镇，吴成玉，吴谦，吴超，
申请(专利权)人：吴镇，
类型：发明
国别省市：辽宁,21