用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构制造技术

本发明专利技术提供了一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构。其中，所述用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构包括：多个龙骨，相邻的所述龙骨之间具有间隔；以及多个管片环，设于相邻的龙骨之间；其中，所述多个龙骨与所述多个管片环沿所述隧道纵向拼接设置。本发明专利技术用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构，减小了隧道开挖量，结构受力性能好、施工工效高、耐久性好、全生命周期成本低。

Fabricated two lining structure and composite lining structure for drilling and blasting tunnel

The invention provides an assembly type two lining structure and a composite lining structure for drilling and blasting tunnels. Among them, the assembled two lining structures for the drilling and blasting tunnel include a plurality of keels, a spacer between the adjacent keels, and a plurality of segment rings arranged between adjacent keels, wherein the plurality of keels and the plurality of tube rings are arranged longitudinally along the tunnel. The invention is used for the assembly type two lining and composite lining structure of the drilling and explosion method tunnel, which reduces the amount of tunnel excavation. The structure has good mechanical performance, high construction efficiency, good durability and low life cycle cost.

【技术实现步骤摘要】
用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构
本专利技术涉及公路工程，尤其是隧道工程
，尤其涉及一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构。
技术介绍
随着交通经济的快速发展，我国公路隧道建设进入了黄金时期。在山岭重丘地区修建的公路隧道，基本采用钻爆法施工，并通常采用以锚杆、喷射混凝土及支护拱圈等组成的柔性初衬和钢筋混凝土刚性二衬组成的复合式衬砌。传统复合式衬砌的钢筋混凝土二衬采用现浇的方式，为了保证其刚度和承载力，现浇的普通钢筋混凝土二衬厚度较大，从而导致隧道开挖量大、成本高，而且现场施工工艺复杂、施工速度慢、施工质量控制难度大。同时，在现浇的普通钢筋混凝土二衬施工过程中，初衬变形大，初衬脱落等危险状况时有发生，给现场施工带来了很大的安全隐患。此外，采用传统复合式衬砌的隧道，在运营过程中，衬砌结构变形大，开裂、漏水等问题突出，运营环境差，严重影响隧道运营的安全性、舒适性，运营成本高，社会不良影响大。因此，亟需开发一种新型的二次衬砌结构，既能有效降低二衬的厚度、减小隧道开挖量、保证二衬的质量、提高施工效率，又能对初衬有一定的安全防护作用，同时能有效解决隧道在运营期的病害问题，提升隧道的安全性、舒适性和运营品质。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为解决上述技术问题，本专利技术的主要目的在于提供一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构，以减小二次衬砌结构的厚度，减少隧道开挖量，同时实现二次衬砌结构的标准化设计、工业化预制、装配化施工，大幅降低工程施工期及运营期的安全风险，缩短施工工期，提升隧道的施工质量和运营品质。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，包括：多个龙骨，相邻的所述龙骨之间具有间隔；以及多个管片环，设于相邻的所述龙骨之间；其中，所述多个龙骨与所述多个管片环沿所述隧道纵向拼接设置。在一些实施例中，每个龙骨采用预制超高性能钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构，其包括沿所述隧道环向拼接的3～5个龙骨段，龙骨的环向两侧为带榫的矩形截面。在一些实施例中，相邻的两龙骨之间设有2～6个管片环，每个管片环包括沿所述隧道环向拼接的4～6块管片，其内表面与所述龙骨的内表面平齐；每个管片为弧形板，材质为超高性能钢筋混凝土，其包括管片主体结构及在所述管片主体结构顶面、沿所述隧道纵向设置的1～4道环向加劲肋。在一些实施例中，所述龙骨沿隧道长度方向宽B1介于40～100cm之间，厚度H1介于30～50cm之间，B1和H1的取值随所述隧道行车道数量及围岩级别的增加而增大；在一些实施例中，所述管片沿隧道长度方向宽B2介于2～4m之间；所述管片主体结构的厚度H2根据隧道车道数及围岩种类确定，确定原则如下：(I)对于双车道隧道，围岩级别I～V所对应的H2分别为：14～18cm、14～18cm、16～20cm、18～22cm、20～26cm，(II)对于三车道隧道，围岩级别I～V所对应的H2分别为：16～20cm、16～20cm、18～22cm、22～26cm、26～30cm；所述加劲肋的高度H3为H2的1/6～1/3倍，加劲肋的宽度B3为H3的1/2～3/2倍。在一些实施例中，所述管片上设置有手孔、螺栓孔和注浆孔，其四周设置有榫并配置止水带，相邻的两管片之间以及相邻的管片与龙骨段之间的榫与止水带相互匹配。在一些实施例中，每个管片环内的管片包括拼接段及合龙段；所述管片的相邻且拼接的合龙段和拼接段采用楔形弧形板，管片的其余拼接段采用矩形弧形板；相邻的合龙段与拼接段之间以及相邻的拼接段与拼接段之间形成拼接缝，每个管片环内任意两条拼接缝位于不同的高度，相邻管片环沿隧道长度方向的竖直平面呈180°对称。在一些实施例中，所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构还包括：用于在沿隧道施工方向的最前端的两相邻龙骨之间的管片环连接之后，使最前端的龙骨沿隧道施工的反方向挤压与之相邻龙骨之间的管片环的侧向挤压装置；以及用于在所述挤压之后拧紧就位的螺栓；其中，所述侧向挤压装置包括作动器和反力支架。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种复合式衬砌结构，其包括所述的二次衬砌结构，还包括初衬结构及位于所述二次衬砌结构与初衬结构之间的粘结层。在一些实施例中，所述粘结层的材质为水泥基填充料，所述二次衬砌结构的龙骨、管片环的顶面与所述初衬结构的内表面之间具有间隙，通过所述管片的注浆孔注射水泥基填充料填充所述间隙形成所述粘结层，由此所述龙骨、管片环以及初衬形成整体结构。在一些实施例中，所述龙骨和管片环采用预制超高性能钢筋混凝土结构，其抗压强度≥150MPa、抗拉强度≥8MPa、抗弯强度≥40MPa、弹性模量≥40GPa、收缩≤300με、抗氯离子渗透系数≤0.02×10-12m2/s；该超高性能混凝土包括多组分，各组分及其质量百分比分别为：水泥：25％～35％；硅灰：3％～10％；粉煤灰：0～10％；石英砂：25％～55％；石子：0～36％；钢纤维：2.0％～3.0％；PVA纤维：0.8％～1.2％；水：4.0％～8.0％；减水剂：0.36％～1.2％；其中，石英砂最大粒径1mm，石子最大粒径10mm；所述粘结层采用的水泥基填充料选用C30～C60混凝土或LC30～LC60轻质混凝土，粘结层的强度介于初衬和管片环所用混凝土的强度之间，由此形成初衬、粘结层、管片环三者的强度过渡；所述水泥基填充料的收缩≤100με、初凝时间≥4h、终凝时间≤10h；水泥基填充料包括多组分，各组分及其质量百分比为：水泥30～40％；粉煤灰10～16％；硅灰3～8％，膨胀剂4～8％，水15～22％，砂20～30％；聚合物纤维体积掺量0.5％～1.5％。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构至少具有以下有益效果：(1)本专利技术用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构及复合式衬砌结构，采用多个龙骨以及位于龙骨之间多个管片环沿所述隧道纵向拼接而成，相较于传统复合式衬砌的钢筋混凝土二衬采用现浇的方式，减小了隧道开挖量大、成本降低，提升了隧道运营的安全性。(2)本专利技术提供的用于钻爆法隧道的装配式超高性能混凝土二次衬砌结构，采用高强、高韧性、高耐久的超高性能混凝土龙骨和管片环，能够有效减小二次衬砌结构的厚度，减小隧道开挖截面尺寸，从而降低隧道开挖量；能够减轻龙骨和管片环的重量，提高其制作精度和抗冲击性能，降低其运输成本和施工过程中的损伤，缩短施工工期，提升施工质量；龙骨和管片环能够作为初衬和二衬之间浇筑混凝土的模板，避免了传统二衬结构的现场支模环节；而且，还能够提高二次衬砌结构的耐久性，减小运营期的开裂、漏水等病害问题。(3)本专利技术提供的用于钻爆法隧道的装配式超高性能混凝土二次衬砌结构，管片环采用带肋管片，其具有提高提高结构刚度以及作为抗剪连接件增强带肋管片与初衬之间连接的双重功能；通过混凝土材料强度等级的优化设计，实现了初衬、粘结层、管片环三者的强度平稳过渡，从而使实现了复合式衬砌具有优异的结构性能。(4)本专利技术提供的用于钻爆法隧道的装配式超高性能混凝土二次衬砌结构，超高性能混凝土龙骨和管片环采用标准化设计、工业化预制、装配化施工，能够大幅降低隧道工程施工期及运营期的安全风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，包括：多个龙骨(1)，相邻的所述龙骨(1)之间具有间隔；以及多个管片环(2)，设于相邻的所述龙骨(1)之间；其中，所述多个龙骨与所述多个管片环沿所述隧道纵向拼接设置。

【技术特征摘要】
1.一种用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，包括：多个龙骨(1)，相邻的所述龙骨(1)之间具有间隔；以及多个管片环(2)，设于相邻的所述龙骨(1)之间；其中，所述多个龙骨与所述多个管片环沿所述隧道纵向拼接设置。2.根据权利要求1所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，其中，每个龙骨(1)采用预制超高性能钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构，其包括沿所述隧道环向拼接的3～5个龙骨段，龙骨(1)的环向两侧为带榫(5)的矩形截面。3.根据权利要求1所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，其中，相邻的两龙骨之间设有2～6个管片环，每个管片环(2)包括沿所述隧道环向拼接的4～6块管片(6)，其内表面与所述龙骨(1)的内表面平齐；每个管片为弧形板，材质为超高性能钢筋混凝土，其包括管片主体结构(7)及在所述管片主体结构顶面、沿所述隧道纵向设置的1～4道环向加劲肋(8)。4.根据权利要求3所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，其中，所述龙骨(1)沿隧道长度方向宽B1介于40～100cm之间，厚度H1介于30～50cm之间，B1和H1的取值随所述隧道行车道数量及围岩级别的增加而增大；所述管片(6)沿隧道长度方向宽B2介于2～4m之间；所述管片主体结构(7)的厚度H2根据隧道车道数及围岩种类确定，确定原则如下：(I)对于双车道隧道，围岩级别I～V所对应的H2分别为：14～18cm、14～18cm、16～20cm、18～22cm、20～26cm，(II)对于三车道隧道，围岩级别I～V所对应的H2分别为：16～20cm、16～20cm、18～22cm、22～26cm、26～30cm；所述加劲肋(8)的高度H3为H2的1/6～1/3倍，加劲肋(8)的宽度B3为H3的1/2～3/2倍。5.根据权利要求3所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，其中，所述管片(6)上设置有手孔(9)、螺栓孔(10)和注浆孔(11)，其四周设置有榫(5)并配置止水带(12)，相邻的两管片(6)之间以及相邻的管片(6)与龙骨(1)段之间的榫(5)与止水带(12)相互匹配。6.根据权利要求3所述的用于钻爆法隧道的装配式二次衬砌结构，其中，每个管片环(2)内的管片(6)包括拼接段(13)及合龙段(14)；所述管片的相邻且拼接的合龙段(14)和拼接段(13)采用楔形弧形板，其余拼接段(13)采用矩形弧形板；相邻的合龙段与拼接段之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高，张喜刚，高原，付佰勇，
申请(专利权)人：中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11