[发明专利]一种以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构及滑模施工方法

权利要求书

1.一种以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：包括锚固连接件（1）、钢管拱架（2）、钢筋网喷射混凝土（3）、钢筋支架（4）、模板轨道支架装置（5）、模板轨道（6）、滑动模板（7）和可开关式窗口（8）；在隧道施工前在洞外分段预制钢管拱架（2），在围岩预留锚固连接件（1），将分段预制的钢管拱架（2）运至工作面进行拼装，将钢管拱架（2）通过锚固连接件（1）紧贴围岩表明进行固定，通过预留灌注孔在钢管内灌注高强混凝土形成钢管混凝土拱架，在钢管混凝土拱架间及外部施工钢筋网喷射混凝土（3），通过锚固连接件与钢筋网喷射混凝土一起固定钢管混凝土拱架；钢管混凝土拱架表面通过套管装置安装模板轨道支架装置（5），待初期支护结构施工完毕后，在模板轨道支架装置（5）上安装模板轨道（6），模板轨道（6）固定完成后安装钢筋支架（4），用于方便绑扎钢筋；进而安装上下两端带滚轮的滑动模板（7），滑动模板（7）能在模板轨道（6）内滑动，滑动模板（7）上有间距的设置可开关式窗口（8），用于绑扎钢筋和浇筑混凝土；当前工作面完成后，将滑动模板（7）滑到下一工作面，继续下一个工作面施工。

2.根据权利要求1所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢管拱架（2）采用直径为15-25cm的无缝圆钢管或采用边长为15-25cm的方钢管，钢管厚度均为1-2cm，由预埋锚固连接件（1）将钢管拱架固定于隧道初期支护内，代替初期支护内的格栅钢架或工字钢架，各钢管拱架（2）之间间距0.8~1.5m，具体参数取决于隧道围岩的类型，根据计算或工程类比法确定。

3.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢管拱架（2）分4段预制，各段钢管拱架（2）上部预留浇灌混凝土洞口，且各段钢管拱架（2）之间采用法兰连接或套管连接。

4.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：相邻钢管拱架（2）之间采用钢筋网喷射混凝土（3）进行充填，钢管拱架（2）外也采用钢筋网喷射混凝土（3）形成厚度5cm的锚固层，通过预埋锚固连接件与钢筋网喷射混凝土（3）一起固定好钢管混凝土拱架，钢管混凝土拱架与钢筋网喷射混凝土（3）一起构成隧道的初期支护结构。

5.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述滑动模板（7）上下两端设置滚轮，每片模板上间距4m布置50cm×50cm可开关式窗口（8），呈梅花形布置，且开口位置加劲处理，便于绑扎钢筋和浇筑混凝土。

6.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述模板轨道（6）采用螺栓连接固定在模板轨道支架装置（5）上，当前工作面施工完成后将模板轨道（6）拆卸安装到下一工作面，重复利用。

7.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢筋支架（4）安装在钢管混凝土拱架和模板轨道（6）之间，钢筋支架（4）用于固定二次衬砌的纵向钢筋，方便绑扎钢筋，当前工作面完成后将前一钢筋支架（4）拆卸后安装于下一工作面重复使用。

8.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述滑动模板（7）和模板轨道（6）每5m一节，并跟随施工进度向前推进；滑动模板（7）分为四块，左右边墙各一块，左右拱部各一块。

9.根据权利要求1或2所述的以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢管拱架（2）、钢筋支架（4）、模板轨道支架装置（5）、模板轨道（6）、滑动模板（7）的尺寸均根据隧道断面尺寸的变化任意调整，以适应不同隧道断面的需要。

10.一种以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构的滑模施工方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：

Step1、首先在隧道外根据隧道内净空尺寸以及初期支护的厚度分段预制钢管拱架（2）、滑动模板（7）；

Step2、待隧道开挖清碴打设系统锚杆后，在隧道围岩内施工锚固连接件（1），将分段预制的各段钢管拱架（2）运至工作面进行拼装，将拼装好的钢管拱架（2）通过锚固连接件（1）紧贴围岩表面固定在设计位置，然后在钢管拱架（2）内部浇筑高强混凝土，形成钢管混凝土拱架结构；

Step3、在钢管混凝土拱架之间及拱架外浇筑钢筋网喷射混凝土（3），形成完整的初期支护结构，依靠锚固连接件与钢筋网喷射混凝土一起固定好钢管混凝土拱架；

Step4、在钢管拱架（2）表面通过套管装置安装了模板轨道支架装置（5），待初期支护结构施工完成后，在模板轨道支架装置（5）上安装模板轨道（6），模板轨道（6）通过轨道固定装置固定于钢管混凝土拱架相应位置，且模板轨道（6）由两部分组成，内侧连接轨道固定装置，外侧轨道通过螺栓与内侧轨道形成整体结构，外侧轨道为可拆卸结构，当前工作面施工完成后能将滑动模板（7）滑动到下一工作面，并拆卸外侧轨道重复使用；

Step5、在模板轨道（6）与钢管拱架（2）之间安装钢筋支架（4）；

Step6、安装滑动模板（7），滑动模板（7）上下两端的滚轮卡在上下模板轨道（6）内，能在轨道内滑动，滑动模板（7）上设有可开关式窗口（8），从可开关式窗口（8）进行钢筋绑扎和混凝土浇筑；

Step7、将衬砌的纵向钢筋插入钢筋支架（4）进行固定，然后预留窗口浇筑混凝土，混凝土浇筑采用从低到高原则，顺序先浇筑仰拱及边墙后浇筑拱架部分，两边同时对称浇筑，完成后封闭窗口，当前工作面施作完成后，将滑动模板（7）滑到下一工作面，同时拆除前一段的钢筋支架（4）以及外侧模板轨道，重复利用。