一种洞库穹顶衬砌结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种洞库穹顶衬砌结构，其包括：穹顶圈梁，穹顶圈梁设置在洞库边墙的顶部；支撑钢架，支撑钢架与穹顶圈梁可拆卸连接；波纹钢板层，波纹钢板层通过支撑钢架顶撑，波纹钢板层的外沿与穹顶圈梁固定连接；钢筋混凝土层，钢筋混凝土层浇筑在波纹钢板层的上方；支撑钢架、波纹钢板层和钢筋混凝土层均呈穹顶状；本方案通过穹顶圈梁对支撑钢架、波纹钢板层和钢筋混凝土层起套箍支撑作用，并抵消了三者产生的水平推力，有利于提高穹顶衬砌结构的稳定性；通过支撑钢架对波纹钢板层进行支撑，通过波纹钢板层对钢筋混凝土层进行支护，从而实现钢筋混凝土层的浇筑。实现钢筋混凝土层的浇筑。实现钢筋混凝土层的浇筑。

【技术实现步骤摘要】
一种洞库穹顶衬砌结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及穹顶施工
，具体涉及一种洞库穹顶衬砌结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]由于民用及军事需求，超大跨度地下工程的建设规模越来越大，建设要求越来越高；一般为了加强地下结构整体安全和耐久性，除设置支护力较强的初期支护外，还要设置强度和刚度较大的钢筋混凝土结构作为二次衬砌；穹顶的二次衬砌施作时，传统技术需要采用满堂脚手架作为支撑，并拼接小模板进行混凝土浇筑，这会造成穹顶下部的空间全部被占用，其施工难度大且效施工率低；同时在进行钢筋制作绑扎、混凝土浇筑等作业时受限严重，施工安全风险极高。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种洞库穹顶衬砌结构及其施工方法，解决了现有技术中穹顶二次衬砌施工难度大、风险高的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0005]第一方面，提供一种洞库穹顶衬砌结构，其包括：穹顶圈梁，穹顶圈梁设置在洞库边墙的顶部；支撑钢架，支撑钢架与穹顶圈梁可拆卸连接；波纹钢板层，波纹钢板层通过支撑钢架顶撑，波纹钢板层的外沿与穹顶圈梁固定连接；钢筋混凝土层，钢筋混凝土层浇筑在波纹钢板层的上方；支撑钢架、波纹钢板层和钢筋混凝土层均呈穹顶状。
[0006]进一步地，支撑钢架包括若干径向尺寸不同的环形圈梁，若干环形圈梁水平且同轴线设置，若干环形圈梁的设置高度各不相同，且若干环形圈梁的径向尺寸由高到低依次增大，若干环形圈梁之间通过若干弧形工字钢固定连接，位于最外侧的环形圈梁的外沿设置有若干弧形工字钢，若干弧形工字钢在环形圈梁的周向上均匀分布。
[0007]进一步地，边墙内侧的周向上预埋有若干支撑型钢，位于最外侧的若干弧形工字钢的外侧端分别与若干支撑型钢的顶部固定连接。
[0008]进一步地，波纹钢板层包括若干波纹钢板，波纹钢板呈扇形状，若干波纹钢板在圆周方向上依次拼接，穹顶圈梁的周向上预埋有若干锚固螺栓，若干锚固螺栓通过法兰板分别与若干波纹钢板的外沿固定连接。
[0009]进一步地，相邻两块波纹钢板之间通过高强度螺栓固定连接，且相邻两块波纹钢板的接缝处设置有橡胶止水带，波纹钢板与钢筋混凝土层之间通过若干剪力钉固定连接。
[0010]进一步地，相邻两块波纹钢板之间通过连接插销相互拼接，波纹钢板的拼接端面上设置有插销槽，连接插销的两端分别插设在相邻两块波纹钢板上的插销槽内。
[0011]第二方面，提供一种洞库穹顶衬砌结构的施工方法，其包括以下步骤：
[0012]S1：根据断面形状开挖洞库，浇筑洞库边墙以及其顶部的穹顶圈梁；
[0013]S2：在穹顶圈梁上搭设支撑钢架，并在支撑钢架上拼接波纹钢板层；
[0014]S3：在波纹钢板层上进行钢筋绑扎作业，并在波纹钢板层的顶部预设浇筑窗口；
[0015]S4：通过浇筑窗口在波纹钢板层的上方浇筑钢筋混凝土层，并在钢筋混凝土层内混合纤维素纤维和玄武岩纤维；
[0016]S5：在浇筑过程中实时监测支撑钢架的形变，并使支撑钢架的形变始终处于预设范围内，直至钢筋混凝土层浇筑完成并完全凝固；
[0017]S6：拆除支撑钢架，并可选择性地拆除波纹钢板层。
[0018]进一步地，步骤S1还包括在穹顶圈梁内预埋若干锚固螺栓，在边墙内侧预埋若干支撑型钢；步骤S2支撑钢架的搭设方法包括在支撑型钢上由外向内依次交替搭设若干弧形工字钢和环形圈梁，直至支撑钢架搭设完成；步骤S6支撑钢架的拆除方法包括由内向外依次交替拆除环形圈梁和弧形工字钢。
[0019]进一步地，步骤S2中波纹钢板层的拼接方法包括：
[0020]A1：将若干波纹钢板的外沿通过法兰板与若干锚固螺栓固定连接；
[0021]A2：当后续不需要拆除波纹钢板层时，则执行步骤A3；当后续需要拆除波纹钢板层时，则执行步骤A4；
[0022]A3：通过高强度螺栓将波纹钢板在圆周方向上依次固定连接，并在波纹钢板安装若干向上凸出的剪力钉；
[0023]A4：在波纹钢板的拼接端面上设置有插销槽，通过连接插销与插销槽的承插配合，将相邻两块波纹钢板限位拼接；
[0024]步骤S6中波纹钢板层的拆除方法包括：
[0025]B1：通过破拆切具沿波纹钢板的拼接端面对连接插销进行切断，解除波纹钢板之间的限位拼接；
[0026]B2：将波纹钢板和法兰板从锚固螺栓上拆下。
[0027]进一步地，步骤S5中支撑钢架的形变监测方法包括：
[0028]C1：在弧形工字钢和环形圈梁上安装若干应变计，且若干应变计在整个支撑钢架的周向和径向上均匀分布；
[0029]C2：通过应变计对支撑钢架进行实时的形变监测，若应变计的应力值与初始应力值的差值超出设定阈值，则立即停止钢筋混凝土层的浇筑，并对施工步骤进行反向事故排查，直至差值小于设定阈值并趋于稳定后，再继续进行钢筋混凝土层的浇筑。
[0030]本专利技术的有益效果为：
[0031]1.本方案通过穹顶圈梁对支撑钢架、波纹钢板层和钢筋混凝土层起套箍支撑作用，并抵消了三者产生的水平推力，有利于提高穹顶衬砌结构的稳定性；通过支撑钢架对波纹钢板层进行支撑，通过波纹钢板层对钢筋混凝土层进行支护，从而实现钢筋混凝土层的浇筑。
[0032]2.支撑钢架通过环形圈梁和弧形工字钢的拼接形成穹顶状，其结构稳固、承载能力强；同时，穹顶状的支撑钢架有利于对后续波纹钢板层和钢筋混凝土层的穹顶构型，使得穹顶衬砌结构更加平整美观；支撑钢架构成的支撑面与钢筋混凝土层更加贴合，相比于现有的满堂架，其支撑效果显著提高；另外，支撑钢架不占用洞库穹顶下部范围内的空间，以便于施工过程中施工机具的设置，有利于提高施工效率，保证施工安全。
[0033]3.本方案的波纹钢板具有自身承载力高、稳定性好、工厂预制现场拼装的特点，波纹钢板既可以作为钢筋混凝土层的浇筑过程中的支护模板，当钢筋混凝土层浇筑完成并完
全凝固后，可拆除波纹钢板，以便于波纹钢板的回收再利用；同时波纹钢板还可以不进行拆除，通过剪力钉、高强度螺栓将波纹钢板与钢筋混凝土层固定连接成一个整体，并形成二次衬砌结构，使得穹顶衬砌结构抗爆力更好、质量更加可靠，其中波纹钢板可替代受拉钢筋，减少施工附加工序和钢筋材料的损耗。
附图说明
[0034]图1为洞库穹顶衬砌结构的示意图。
[0035]图2为穹顶圈梁与波纹钢板连接的示意图。
[0036]图3为支撑钢架的示意图。
[0037]图4为支撑型钢的示意图。
[0038]其中，1、穹顶圈梁，2、边墙，3、支撑钢架，4、波纹钢板层，5、钢筋混凝土层，6、环形圈梁，7、弧形工字钢，8、支撑型钢，9、波纹钢板，10、锚固螺栓，11、法兰板。
具体实施方式
[0039]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，包括：穹顶圈梁，所述穹顶圈梁设置在洞库边墙的顶部；支撑钢架，所述支撑钢架与穹顶圈梁可拆卸连接；波纹钢板层，所述波纹钢板层通过支撑钢架顶撑，所述波纹钢板层的外沿与穹顶圈梁固定连接；钢筋混凝土层，所述钢筋混凝土层浇筑在波纹钢板层的上方；所述支撑钢架、波纹钢板层和钢筋混凝土层均呈穹顶状。2.根据权利要求1所述的洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，所述支撑钢架包括若干径向尺寸不同的环形圈梁，若干所述环形圈梁水平且同轴线设置，若干所述环形圈梁的设置高度各不相同，且若干环形圈梁的径向尺寸由高到低依次增大，若干所述环形圈梁之间通过若干弧形工字钢固定连接，位于最外侧的所述环形圈梁的外沿设置有若干弧形工字钢，若干所述弧形工字钢在环形圈梁的周向上均匀分布。3.根据权利要求2所述的洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，所述边墙内侧的周向上预埋有若干支撑型钢，位于最外侧的若干所述弧形工字钢的外侧端分别与若干支撑型钢的顶部固定连接。4.根据权利要求1所述的洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，所述波纹钢板层包括若干波纹钢板，所述波纹钢板呈扇形状，若干所述波纹钢板在圆周方向上依次拼接，所述穹顶圈梁的周向上预埋有若干锚固螺栓，若干所述锚固螺栓通过法兰板分别与若干波纹钢板的外沿固定连接。5.根据权利要求4所述的洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，相邻两块所述波纹钢板之间通过高强度螺栓固定连接，且相邻两块波纹钢板的接缝处设置有橡胶止水带，所述波纹钢板与钢筋混凝土层之间通过若干剪力钉固定连接。6.根据权利要求4所述的洞库穹顶衬砌结构，其特征在于，相邻两块所述波纹钢板之间通过连接插销相互拼接，所述波纹钢板的拼接端面上设置有插销槽，所述连接插销的两端分别插设在相邻两块波纹钢板上的插销槽内。7.根据权利要求1
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6任一项所述的洞库穹顶衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据断面形状开挖洞库，浇筑洞库边墙以及其顶部的穹顶圈梁；S2：在穹顶圈梁上搭设支撑钢架...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯冀蒙，段隆焰，姚仕钰，王兴平，高世军，宋佳黛，张俊儒，王志杰，谭玉梅，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：