一种明挖装配式铁路隧道结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种明挖装配式铁路隧道结构及其施工方法，其隧道结构第N幅预制环、第N+1幅预制环，底板A块的两侧接头与右侧底角板B块、左侧底角板C块相连，右侧底角板B块上部与右侧拱角板D块相连，左侧底角板C块上部与左侧拱角板E块相连，右侧拱角板D块、左侧拱角板E块分别与顶部F块相连。其施工方法，包括以下步骤：开挖土层并架设拼装龙门吊、现浇衬砌环、吊装并定位底板A块、拼装相邻环的底板A块、左侧底角板C块，右侧底角板B块、铺设钢轨、架设模板台车、分别利用拼装龙门吊吊装右侧拱角板D块、左侧拱角板E块、顶部F块、依次拼装并回填，本发明专利技术减少噪声环境污染、减少现场建筑材料浪费、减少劳动力需求和加快施工进度。

An Open-cut Assembled Railway Tunnel Structure and Its Construction Method

The invention discloses an open-cut assembled railway tunnel structure and its construction method. The tunnel structure has the N-th prefabricated ring and the N+1 prefabricated ring. The two side joints of the bottom plate A are connected with the right bottom corner plate B and the left bottom corner plate C, the upper part of the right bottom corner plate B is connected with the right arch angle plate D, the upper part of the left bottom corner plate C is connected with the left arch angle plate E, and the right arch angle plate D and the left arch angle plate D are connected. The lateral arch angle plate E is connected with the top F block respectively. The construction method includes the following steps: excavating soil layer and erecting assembled gantry crane, cast-in-situ lining ring, hoisting and positioning floor A, assembling adjacent ring floor A, left corner C, right corner B, laying rails, erecting formwork trolley, hoisting right corner D, left corner E, top F respectively by assembled gantry, assembling and backfilling in turn. The invention reduces noise environmental pollution, reduces waste of building materials on site, reduces labor demand and speeds up construction progress.

【技术实现步骤摘要】
一种明挖装配式铁路隧道结构及其施工方法
本专利技术属于铁路隧道工程领域，具体涉及一种明挖装配式铁路隧道结构及其施工方法。
技术介绍
目前，我国正在大力推进预制装配式结构，预制装配式结构是以预制构件作为主要构件，经装配、连接及部分现浇而成的混凝土结构。它拥有可批量生产、品质均一、施工周期短、施工精度高、建设成本低等优势。建筑工业化不仅可以提高施工效率，改善施工质量，还可以缩短工期降低成本。装配式结构大多局限在房建结构，对于地下结构，应用较多的主要有盾构法施工隧道、预制地下管廊结构以及预制地铁车站结构等。随着我国城市规模的快速发展，急需修建大量的城际铁路隧道及城市铁路隧道。在软土地区，城市铁路隧道多采用明挖现浇法或暗挖盾构法修建，极少采用明挖装配式方法修建。铁路隧道采用明挖装配式施工，具有经济性好、施工速度快，绿色环保等诸多优点，为解决现有铁路隧道设计施工中存在的问题提供了有效方法，因而成为未来铁路隧道结构发展的重要趋势。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种明挖装配式铁路隧道结构及其施工方法。本专利技术的技术方案是：一种明挖装配式铁路隧道结构，包括沿隧道方向间隔设置的第N幅预制环、第N+1幅预制环，所述第N幅预制环、第N+1幅预制环沿隧道中线对称形成错缝拼装结构，所述第N幅预制环、第N+1幅预制环均包括底板A块，所述底板A块的两侧接头与右侧底角板B块、左侧底角板C块相连，所述右侧底角板B块上部与右侧拱角板D块相连，所述左侧底角板C块上部与左侧拱角板E块相连，所述右侧拱角板D块、左侧拱角板E块分别与顶部F块相连。所述底板A块、右侧底角板B块、左侧底角板C块、右侧拱角板D块左侧拱角板E块、顶部F块均为环内拼装块，相邻环内拼装块之间涂抹有环氧树脂系胶结剂，然后张拉预应力钢绞线并锁紧。所述第N幅预制环、第N+1幅预制环的端面形成拼装用相互咬合的凹凸榫。所述凹凸榫包括环间凹凸榫凹榫、环间凹凸榫凸榫。所述环内拼装块内形成纵向精扎螺纹钢预留孔，所述纵向精扎螺纹钢预留孔中设置有纵向锁紧用的纵向精扎螺纹钢。所述第N幅预制环或第N+1幅预制环端面形成容纳精扎螺纹钢连接件的安装腔。所述第N幅预制环、第N+1幅预制环以及第N幅预制环、第N+1幅预制环之间内外两侧均设置有外侧防水密封垫、内侧防水密封垫。相连环内拼装块之间分别形成预应力钢绞线固定端、预应力钢绞线张拉端，预应力钢绞线从预应力钢绞线固定端、预应力钢绞线张拉端穿过并锁紧。一种明挖装配式铁路隧道结构的施工方法，包括以下步骤：ⅰ.开挖土层并架设拼装龙门吊施作施工围挡，整平地面；坡顶设置截水天沟，刷坡线外侧设置砌砖挡水墙；对土层进行放坡开挖，及时挂网喷混，施作土钉支护，完成后方可继续开挖；开挖至冠梁高程位置，打设围护地连墙，相关段落进行基底加固及软弱下卧层加固；开挖至冠梁底以下0.5m，施作冠梁并架设第一道混凝土支撑；冠梁外侧施作砖砌挡水墙；对坑内土层进行开挖；开挖至坑底后施作垫层，随后在冠梁上架设拼装龙门吊；ⅱ.现浇衬砌环在初始拼装位置现浇衬砌环，现浇衬砌环作为拼装受力架和定位架；ⅲ.吊装并定位底板A块利用拼装龙门吊吊装第一环的底板A块，微调并定位，利用纵向预紧装置将底板A块和现浇衬砌环连接；ⅳ.拼装相邻环的底板A块、左侧底角板C块，右侧底角板B块利用拼装龙门吊吊装右侧底角板B块、左侧底角板C块，右侧底角板B块、左侧底角板C块与底板A块拼装就位并锁紧；利用拼装龙门吊吊装第二环底板A块，微调并定位，张拉纵向预紧装置，将第一环和第二环的底板A块锁紧，吊装第二环的右侧底角板B块、左侧底角板C块并锁紧，通过张拉纵向预紧装置，将第一环和第二环的右侧底角板B块、左侧底角板C块，重复上述内容，连续拼装四环的底板A块、左侧底角板C块，右侧底角板B块；ⅴ.铺设钢轨、架设模板台车在左侧底角板C块，右侧底角板B块的台阶上铺设钢轨、架设模板台车；ⅵ.分别利用拼装龙门吊吊装右侧拱角板D块、左侧拱角板E块、顶部F块右侧拱角板D块、左侧拱角板E块通过模板台车调整就位并锁紧，随后张拉纵向预紧装置，将第一环右侧拱角板D块、左侧拱角板E块的和现浇衬砌环锁紧，顶部F块通过模板台车调整就位并锁紧，随后张拉纵向预紧装置，将第一环顶部F块和现浇环锁紧；ⅶ.依次拼装并回填移动模板台车到第二环位置，按照上述内容依次拼装第二环的右侧拱角板D块、左侧拱角板E块、顶部F块，拼装六环后，进行前四环衬砌背后回填，并对拼装完成的衬砌进行接缝注浆，待隧道拼装八环之后，回填已拼装隧道拱顶覆土并回复路面至地面设计标高，直至整体隧道拼装完成。相邻环内拼装块间通过定位螺栓穿入并锁紧，然后插入预应力钢绞线锁紧。本专利技术的预制装配式构件混凝土质量可控、可批量生产、品质均一、施工周期短、施工精度高。本专利技术装配式铁路隧道结构施工可减少噪声污染和环境污染、减少现场施工模板使用、减少现场建筑材料浪费、减少劳动力需求和加快施工进度。本专利技术中通过凹凸榫及预应力钢绞线相连，可有效抵抗接头部位的剪力和弯矩。本专利技术中相邻预制环间实现错缝拼装，增强预制环横向抗弯刚度。本专利技术中设置两道防水密封垫防水，可使该预制装配式构件应用于地下水丰富的地区。附图说明图1是本专利技术中第N幅预制环的环横断面示意图；图2是本专利技术中第N+1幅预制环的环横断面示意图；图3是本专利技术中底板A块的俯视图；图4是本专利技术中纵向精扎螺纹钢的连接示意图；图5是本专利技术中纵向精扎螺纹钢的另一种连接示意图；图6是本专利技术中外侧防水密封垫的布设示意图；图7是本专利技术中外侧防水密封垫的局部示意图；图8是本专利技术中施工方法第ⅰ步的施工示意图；图9是本专利技术中施工方法第ⅱ步的施工示意图；图10是本专利技术中施工方法第ⅲ步的施工示意图；图11是本专利技术中施工方法第ⅳ步的施工示意图；图12是本专利技术中施工方法第ⅴ步的施工示意图；图13是本专利技术中施工方法第ⅵ步的施工示意图；图14是本专利技术中施工方法第ⅶ步的施工示意图；其中：1底板A块2右侧底角板B块3左侧底角板C块4右侧拱角板D块5左侧拱角板E块6顶部F块7预应力钢绞线8预应力钢绞线固定端9预应力钢绞线张拉端10环间凹凸榫凹榫11纵向精扎螺纹钢预留孔12外侧防水密封垫13内侧防水密封垫14环间凹凸榫凸榫15纵向精扎螺纹钢16精扎螺纹钢连接件17第N幅预制环18第N+1幅预制环19模板台车20拼装龙门吊。具体实施方式以下，参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明：如图1～13所示，一种明挖装配式铁路隧道结构，包括沿隧道方向间隔设置的第N幅预制环17、第N+1幅预制环18，所述第N幅预制环17、第N+1幅预制环18沿隧道中线对称形成错缝拼装结构，所述第N幅预制环17、第N+1幅预制环18均包括底板A块1，所述底板A块1的两侧接头与右侧底角板B块2、左侧底角板C块3相连，所述右侧底角板B块2上部与右侧拱角板D块4相连，所述左侧底角板C块3上部与左侧拱角板E块5相连，所述右侧拱角板D块4、左侧拱角板E块5分别与顶部F块6相连。所述底板A块1、右侧底角板B块2、左侧底角板C块3、右侧拱角板D块4左侧拱角板E块5、顶部F块6均为环内拼装块，相邻环内拼装块之间涂抹有环氧树脂系胶结剂，然后张拉预应力钢绞线7并锁紧。所述第N幅预制环17、第N+1幅预制环18的端面形成拼装用相互咬合的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种明挖装配式铁路隧道结构，包括沿隧道方向间隔设置的第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)，其特征在于：所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)沿隧道中线对称形成错缝拼装结构，所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)均包括底板A块(1)，所述底板A块(1)的两侧接头与右侧底角板B块(2)、左侧底角板C块(3)相连，所述右侧底角板B块(2)上部与右侧拱角板D块(4)相连，所述左侧底角板C块(3)上部与左侧拱角板E块(5)相连，所述右侧拱角板D块(4)、左侧拱角板E块(5)分别与顶部F块(6)相连。

【技术特征摘要】
1.一种明挖装配式铁路隧道结构，包括沿隧道方向间隔设置的第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)，其特征在于：所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)沿隧道中线对称形成错缝拼装结构，所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)均包括底板A块(1)，所述底板A块(1)的两侧接头与右侧底角板B块(2)、左侧底角板C块(3)相连，所述右侧底角板B块(2)上部与右侧拱角板D块(4)相连，所述左侧底角板C块(3)上部与左侧拱角板E块(5)相连，所述右侧拱角板D块(4)、左侧拱角板E块(5)分别与顶部F块(6)相连。2.根据权利要求1所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述底板A块(1)、右侧底角板B块(2)、左侧底角板C块(3)、右侧拱角板D块(4)左侧拱角板E块(5)、顶部F块(6)均为环内拼装块，相邻环内拼装块之间涂抹有环氧树脂系胶结剂，然后张拉预应力钢绞线(7)并锁紧。3.根据权利要求2所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)的端面形成拼装用相互咬合的凹凸榫。4.根据权利要求3所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述凹凸榫包括环间凹凸榫凹榫(10)、环间凹凸榫凸榫(14)。5.根据权利要求4所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述环内拼装块内形成纵向精扎螺纹钢预留孔(11)，所述纵向精扎螺纹钢预留孔(11)中设置有纵向锁紧用的纵向精扎螺纹钢(15)。6.根据权利要求5所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述第N幅预制环(17)或第N+1幅预制环(18)端面形成容纳精扎螺纹钢连接件(16)的安装腔。7.根据权利要求6所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：所述第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)以及第N幅预制环(17)、第N+1幅预制环(18)之间内外两侧均设置有外侧防水密封垫(12)、内侧防水密封垫(13)。8.根据权利要求2所述的一种明挖装配式铁路隧道结构，其特征在于：相连环内拼装块之间分别形成预应力钢绞线固定端(8)、预应力钢绞线张拉端(9)，预应力钢绞线(7)从预应力钢绞线固定端(8)、预应力钢绞线张拉端(9)穿过并锁紧。9.一种明挖装配式铁路隧道结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：(ⅰ)开挖土层并架设拼装龙门吊施作施工围挡，整平地面；...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔涛，张继清，王世清，刘瑜，郭剑勇，宋冉，王秀妍，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12