本发明专利技术提供了一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，水工隧洞的断面为多曲边形断面，多曲边形断面由十段圆弧相切连接构成，多曲边形断面两侧边沿竖向中线(11)对称布置，水工隧洞洞壁设置衬砌。本发明专利技术相对传统方法，具有受力条件好、水力学条件好、施工速度快，结构尺寸易控制、节省投资的优势。节省投资的优势。节省投资的优势。
【技术实现步骤摘要】
一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞
[0001]本专利技术涉及水利水电工程中无压输水隧洞工程领域，具体涉及一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞。
技术介绍
[0002]输水隧洞是水利水电工程中常见的建筑物，隧洞断面形式的选择直接关系到围岩支护强度、衬砌结构厚度、施工难度，运行和建设安全、工程投资。常用的断面形式有圆形、城门洞形、马蹄形及蛋形。当围岩条件较差时，蛋形隧洞具有较好的结构受力条件和水力学条件，目前有四圆弧形、五圆弧形和六圆弧形蛋形隧洞，其中四圆弧形隧洞受力和水力条件均较好，但底板曲率大，行车困难，施工难度大，五圆弧和六圆弧蛋形隧洞底板和边墙连接处存在应力集中区，受力条件略差，类似于马蹄形断面隧洞。隧洞衬砌的施工速度对工程进度与安全的影响较大，目前洞内衬砌通常是现浇形成，对于较差的围岩条件，衬砌施工有较大的时效性，要求快速施工，而多曲边蛋形隧洞现浇衬砌施工难度大、进度较慢。因此，针对较差的围岩条件，如何设计一种受力条件好、水力性能优、施工速度快、结构尺寸易控制的水工隧洞是目前本领域技术人员需解决的技术难题。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞。本专利技术相对传统方法，具有受力条件好、水力学条件好、施工速度快、减小施工难度，结构尺寸易控制、节省投资的优势。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，其特征在于：水工隧洞的断面为多曲边形断面，多曲边形断面由十段圆弧相切连接构成，多曲边形断面两侧边线沿竖向中线对称布置，水工隧洞洞壁设置衬砌。
[0006]进一步的：构成所述多曲边形断面的十段圆弧分别为顶拱圆弧段、底板圆弧段、两段边墙上部第一段圆弧段、两段边墙上部第二段圆弧段、两段边墙下部第一段圆弧段以及两段边墙下部第二段圆弧段。
[0007]进一步的：构成所述多曲边形断面的各段圆弧的圆心角均固定，顶拱圆弧段、边墙上部第一段圆弧段、边墙上部第二段圆弧段、边墙下部第一段圆弧段、边墙下部第二段圆弧段以及底板圆弧段的圆心角分别为90
°
、30
°
、15
°
、15
°
、60
°
和30
°
。
[0008]进一步的：构成所述多曲边形断面的各段圆弧之间的半径比例关系固定，所述顶拱圆弧段和底板圆弧段的半径分别为r和3.88r、边墙上部第一段圆弧段半径为3r、边墙上部第二段圆弧段半径为4r、边墙下部第一段圆弧段半径为2.5r、边墙下部第二段圆弧段半径为0.75r；其中r为可变参数。
[0009]进一步的：所述预制衬砌管片分为顶片、底片、肩片和脚片，顶片的尺寸与顶拱圆弧段尺寸相对应，底片的尺寸与底板圆弧段的尺寸相对应，肩片的尺寸与边墙上部第一段
圆弧段加边墙上部第二段圆弧段的尺寸相对应，脚片的尺寸与边墙下部第一段圆弧段加边墙下部第二段圆弧段的尺寸相对应。
[0010]进一步的：水工隧洞的断面高度为4r，最大宽度为3.24r。
[0011]进一步的：水工隧洞洞壁采用预制衬砌管片装配而成，预制衬砌管片上预留回填灌浆孔，所述回填灌浆孔兼做系统排水孔。
[0012]进一步的：所述预制衬砌管片与岩体之间设置豆粒石层，并通过回填灌浆孔回填灌浆。
[0013]进一步的：所述系统排水孔深入岩体内部，深入尺寸大于30cm。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0015]本专利技术水工隧洞截面为多曲边形结构，洞壁衬砌由不同圆弧相切组成，某一段衬砌承受外压作用时，压力会沿圆弧洞壁向两端相邻圆弧衬砌传递，使压力分散，衬砌结构受力更均匀，不会形成应力集中，因此该结构受力条件好，保证隧洞结构稳定和安全的前提下，可以减少衬砌厚度，从而节约投资。
[0016]本专利技术的多曲边形水工隧洞结构的衬砌采用工厂预制、现场装配的方式，可以显著加快现场衬砌施工速度，大量减少围岩暴露时间，当隧洞围岩条件较差时，这种方案可以大大提高施工安全性，减小支护强度，节省投资，加快工程进度。另外可以克服多曲边形隧洞衬砌现场浇筑难度较高、进度慢的难题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术各段圆弧结构尺寸布置图；
[0018]图2是本专利技术水工隧洞衬砌布置示意图。
[0019]附图标记：1
‑
顶拱圆弧段；2
‑
边墙上部第一段圆弧段；3
‑
边墙上部第二段圆弧段；4
‑
边墙下部第一段圆弧段；5
‑
边墙下部第二段圆弧段；6
‑
底板圆弧段；7
‑
顶片；8
‑
肩片；9
‑
脚片；10
‑
底片；11
‑
竖向中线；13
‑
豆粒石层；14
‑
回填灌浆孔。
具体实施方式
[0020]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0022]如图1至2所示，一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，水工隧洞的断面为多曲边形断面，多曲边形断面由十段圆弧相切连接构成，多曲边形断面两侧边沿竖向中线11对称布置，水工隧洞洞壁设置衬砌；衬砌在工厂预制，然后运至现场装配而成，各衬砌管片之间设置橡胶密封，通过螺栓连接；隧洞洞径较大时，预制衬砌可以每一段圆弧分为一块，从而减小单块重量，以方便衬砌组装。本专利技术采用装配式衬砌，施工速度更快。
[0023]水工隧洞洞壁采用预制衬砌管片装配而成，预制衬砌管片的厚度及配筋应根据围岩稳定计算和结构计算确定，预制衬砌管片上预留回填灌浆孔14，所述回填灌浆孔14兼做系统排水孔。所述回填灌浆孔14应在预制衬砌管片内预埋，不同于现浇衬砌只在顶拱布置回填灌浆，本专利技术方案应沿隧洞截面系统布置灌浆和排水。
[0024]本专利技术对隧洞结构的设计首先应根据过流流量，确定隧洞结构尺寸，只要确定一个参数，其它结构尺寸都是相对固定的，一般应先确定隧洞高度或者宽度，然后根据固定比例关系确定隧洞各段圆弧半径。
[0025]构成所述多曲边形断面的十段圆弧分别为顶拱圆弧段1、底板圆弧段6、两段边墙上部第一段圆弧段2、两段边墙上部第二段圆弧段3、两段边墙下部第一段圆弧段4以及两段本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，其特征在于：水工隧洞的断面为多曲边形断面，多曲边形断面由十段圆弧相切连接构成，多曲边形断面两侧边线沿竖向中线(11)对称布置，水工隧洞洞壁设置衬砌。2.根据权利要求1所述的一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，其特征在于：构成所述多曲边形断面的十段圆弧分别为顶拱圆弧段(1)、底板圆弧段(6)、两段边墙上部第一段圆弧段(2)、两段边墙上部第二段圆弧段(3)、两段边墙下部第一段圆弧段(4)以及两段边墙下部第二段圆弧段(5)。3.根据权利要求2所述的一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，其特征在于：构成所述多曲边形断面的各段圆弧的圆心角均固定，顶拱圆弧段(1)、边墙上部第一段圆弧段(2)、边墙上部第二段圆弧段(3)、边墙下部第一段圆弧段(4)、边墙下部第二段圆弧段(5)以及底板圆弧段(6)的圆心角分别为90
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、30
°
、15
°
、15
°
、60
°
和30
°
。4.根据权利要求2所述的一种适应较差围岩条件的多曲边形预制装配式衬砌水工隧洞，其特征在于：构成所述多曲边形断面的各段圆弧之间的半径比例关系固定，所述顶拱圆弧段(1)和底板圆弧段(6)的半径分别为r和3.88r、边墙上部第一段圆弧段(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥荣，孙洪亮，杨飞，蒋磊，孙哲豪，郭兰波，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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