一种预制梁格式隧道仰拱结构及其施工工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种预制梁格式隧道仰拱结构及其施工工艺，所述预制梁格式仰拱结构包括：与隧道仰拱截面的外形相一致的主梁，主梁沿着隧道的前进方向间隔分布，还包括垂直连接在相邻的两主梁之间且均匀分布的系梁；单根主梁由两节以上的主梁预制梁组成；单根系梁由一节以上的系梁预制梁组成，系梁预制梁的两端也同样设置有连接固定机构，系梁预制梁与主梁共同组成梁格单元；素混凝土填充单元直接浇筑于梁格单元中的每个方格中，并进一步覆盖在梁格单元的上方直至仰拱填充面。本发明专利技术同时还提供了上述仰拱结构的施工工艺。本发明专利技术采用预制梁格式的骨架结构进行拼装，具有受力结构合理、施工进度快的优点。施工进度快的优点。施工进度快的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种预制梁格式隧道仰拱结构及其施工工艺


[0001]本专利技术提供了一种预制梁格式隧道仰拱结构及其施工工艺，属于隧道施工


技术介绍

[0002]隧道仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。目前的仰拱施工主要使用的是板式仰拱进行分层浇筑，此种施工方式存在主要有以下两点缺陷：1、在仰拱的拱脚处易产生混凝土的强度不足，从而带来质量隐患。2、在施工时需要大量的绑扎钢筋，导致对于施工的人力要求较大，同时施工进度较慢。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种预制梁格式隧道仰拱结构及其施工工艺，其采用预制梁格式的骨架结构进行拼装，解决了
技术介绍
中的不足，具有受力结构合理、施工进度快的优点。
[0004]实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：
[0005]一种预制梁格式隧道仰拱结构，所述预制梁格式仰拱结构包括：
[0006]梁格单元，包括与隧道仰拱截面的外形相一致的主梁，主梁沿着隧道的前进方向间隔分布，还包括垂直连接在相邻的两主梁之间且均匀分布的系梁；
[0007]单根主梁由两节以上的主梁预制梁组成，位于最外侧的两节主梁预制梁中，其朝向隧道中心线的一端均设置有连接固定机构；所述连接固定机构由榫卯结构和/或弧形螺栓组成，其中榫卯结构中的凹陷部位和凸起部位分别位于相连接的两个部件的对接处；
[0008]位于里侧的主梁预制梁的两端均设置有连接固定机构，两节以上的主梁预制梁通过连接固定机构首尾相连，共同组成一根主梁；所述主梁预制梁的端部所设置的连接固定机构由榫卯结构和弧形螺栓组成，其中弧形螺栓设置于榫卯结构的上方，且沉头孔位于对接处的上表面；主梁预制梁的侧面上在与系梁相连接的部位处设置有弧形螺栓，弧形螺栓位于对接处的上部，沉头孔位于对接处的上表面；
[0009]单根系梁由一节以上的系梁预制梁组成，系梁预制梁的两端也同样设置有弧形螺栓，系梁预制梁通过弧形螺栓与主梁连接固定，共同组成梁格单元；
[0010]素混凝土填充单元，直接浇筑于梁格单元中的每个方格中，并进一步覆盖在梁格单元的上方直至仰拱填充面。
[0011]所述梁格单元中，相邻主梁之间的间距为1～1.5米，相邻系梁之间的间距为1～2米。
[0012]所述主梁中单节主梁预制梁的长度为3～4米，主梁预制梁的宽度为35～55厘米。
[0013]所述系梁中单节系梁预制梁的长度为1～2米，系梁预制梁的宽度为35～55厘米。
[0014]所述榫卯结构中的凹陷部位和凸起部位的连接方式均为水平方向插入。
[0015]所述主梁预制梁和系梁预制梁的下表面上设置有与梁体相垂直的且能够供吊绳穿过的凹槽。
[0016]本专利技术还提供了上述预制梁格式隧道仰拱结构的施工工艺，包括以下步骤：(1)、所述梁格包括与隧道仰拱截面的外形相一致的主梁以及垂直连接在相邻的两主梁之间且均匀分布的系梁，根据仰拱结构受力特征，确定主梁和系梁的间距以及宽度，同时确定单根主梁预制梁和单根系梁预制梁的长度，制备出不同节段主梁预制梁以及系梁预制梁的模具，并在模具中预设连接固定机构的安装孔位以及相关结构；
[0017](2)、在隧道外部的梁场中，根据主梁预制梁和系梁预制梁的结构，扎设钢筋骨架，并利用模具大量制作出不同节段的主梁预制梁以及系梁预制梁，存放备用；
[0018](3)、在隧道的掘进过程中，随着掌子面的推进需要同步进行仰拱施工时，采用运输车辆将梁场中所预制完毕的主梁预制梁以及系梁预制梁运送至仰拱开挖面；
[0019](4)、采用起吊设备将首块主梁预制梁吊起，然后调整位置后进行下放，然后再将与首块主梁预制梁相邻的另一块主梁预制梁再吊起，调整位置后进行下放，并将两块主梁预制梁进行接缝处的对接，安装连接固定机构；重复此步骤直至组成一根完整的主梁；
[0020](5)、采用起吊设备将系梁预制梁吊起，直接将系梁预制梁的位置调整后下放至仰拱开挖面上，然后完成系梁与主梁之间的弧形螺栓的安装；重复此步骤，直至相邻的两根主梁之间全部的系梁均铺设到位；
[0021](6)、重复步骤(4)和(5)，直至将主梁和系梁铺满需要单次施工的仰拱开挖面，形成梁格；
[0022](7)、在已铺设好的梁格的尾部设置模板，然后在梁格中的每个方格处以及梁格的上方浇筑混凝土，浇筑至仰拱填充面，待混凝土硬化后，拆除模板；
[0023](8)、完成单节仰拱的施工后，随着隧道的继续掘进，重复步骤(3)—(7)，直至完成整个隧道仰拱的施工。
[0024]步骤(7)中，设置模板的位置在梁格尾端的前方，以预留出下一节仰拱施工时主梁与系梁之间的连接固定机构的安装空间。
[0025]步骤(4)中吊起的首块主梁预制梁为处于主梁中间节段的主梁预制梁。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、梁格式仰拱为主要受力结构，能够满足仰拱的受力需求，拼装完成后，梁格间直接采用C20混凝土填充，避免了原来仰拱与仰拱填充进行分层浇筑，而产生拱脚混凝土强度不足带来的质量隐患。梁格式仰拱结构重难点在于梁与梁之间的节点连接，由于施工精度不足可能会导致梁与梁之间连接存在空隙，该空隙将直接导致影响梁格结构的整体受力。本申请中为了解决这一难题，在接缝处设计采用卯榫结构+弧形螺栓单单重或双重锁定，提高预制梁的精度，使得梁格结构能够无缝连接，进而保证梁格结构的整体受力不受折损。
[0027]2、梁格式仰拱预制方便，仅用预制骨架梁，能够大幅降低对装配式机械和人工的需求，并能够进一步加快施工进度。由于单根预制梁一般不超过4m，重量不超过3t，便于运输与储存，采用一般运输小车均能将材料运输至仰拱开挖面；在安装过程中，普通吊装设备就能满足需求，对工程车辆几乎没有限制；在拼装环节，预估拼装时间能在30min以内，能较大节省施工时间。
附图说明
[0028]图1为本申请提供的预制梁格式隧道仰拱结构的第一截面剖视图；
[0029]图2为本申请提供的预制梁格式隧道仰拱结构的第二截面剖视图；
[0030]图3为本申请中梁格单元的布设示意图；
[0031]图4为本申请中主梁预制梁与主梁预制梁之间的连接固定机构的结构示意图；
[0032]图中：1
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主梁，2
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系梁，3
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素混凝土填充单元，4
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榫卯结构，5
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弧形螺栓，6
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弧形螺栓孔，7
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沉头孔，8
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凹槽。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本申请做详细具体的说明，但是本申请的保护范围并不局限于以下实施例。
[0034]本实施例中提供的预制梁格式隧道仰拱结构如图1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述预制梁格式仰拱结构包括：梁格单元，包括与隧道仰拱截面的外形相一致的主梁，主梁沿着隧道的前进方向间隔分布，还包括垂直连接在相邻的两主梁之间且均匀分布的系梁；单根主梁由两节以上的主梁预制梁组成，位于最外侧的两节主梁预制梁中，其朝向隧道中心线的一端均设置有连接固定机构；所述连接固定机构由榫卯结构和/或弧形螺栓组成，其中榫卯结构中的凹陷部位和凸起部位分别位于相连接的两个部件的对接处；位于里侧的主梁预制梁的两端均设置有连接固定机构，两节以上的主梁预制梁通过连接固定机构首尾相连，共同组成一根主梁；所述主梁预制梁的端部所设置的连接固定机构由榫卯结构和弧形螺栓组成，其中弧形螺栓设置于榫卯结构的上方，且沉头孔位于对接处的上表面；主梁预制梁的侧面上在与系梁相连接的部位处设置有弧形螺栓，弧形螺栓位于对接处的上部，沉头孔位于对接处的上表面；单根系梁由一节以上的系梁预制梁组成，系梁预制梁的两端也同样设置有弧形螺栓，系梁预制梁通过弧形螺栓与主梁连接固定，共同组成梁格单元；素混凝土填充单元，直接浇筑于梁格单元中的每个方格中，并进一步覆盖在梁格单元的上方直至仰拱填充面。2.根据权利要求所述的预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述梁格单元中，相邻主梁之间的间距为1～1.5米，相邻系梁之间的间距为1～2米。3.根据权利要求所述的预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述主梁中单节主梁预制梁的长度为3～4米，主梁预制梁的宽度为35～55厘米。4.根据权利要求所述的预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述系梁中单节系梁预制梁的长度为1～2米，系梁预制梁的宽度为35～55厘米。5.根据权利要求1所述的预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述榫卯结构中的凹陷部位和凸起部位的连接方式均为水平方向插入。6.根据权利要求1所述的预制梁格式隧道仰拱结构，其特征在于：所述主梁预制梁和系梁预制梁的下表面上设置有与梁体相垂直的且能够供吊绳穿过的凹槽。7.权利要求1所述预制梁格式隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿骞，张旭东，张开顺，王更峰，张新，徐腾辉，熊晓晖，姚松林，刘鹏，张玄，王嵽显，邓君，李鹏远，李翔，
申请(专利权)人：中铁十一局集团有限公司勘察设计院中铁十一局集团汉江重工有限公司中铁十一局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：