[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

说明书

本发明涉及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，属隧道施工领域。本发明先分段预制钢管拱架，将钢管拱架进行拼装，将钢管拱架紧贴围岩表明进行固定，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，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安装模板轨道支架装置，在模板轨道支架装置上安装模板轨道，再安装钢筋支架、滑动模板。本发明不仅能够适用各种隧道内轮廓尺寸，有效克服模板台车不适应变截面隧道施工的缺陷；而且对隧道施工空间的占用很小，不影响其他工序；滑模施工即简单快捷，又节约模板，具有显著的经济效益和推广价值。

技术领域

本发明涉及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，属于隧道施工技术领域。

背景技术

传统的隧道衬砌结构的初期支护主要采用格栅钢架或工字钢架作为骨架结构，格栅钢架或工字钢架的韧性好，但是抗压强度不高，在软弱围岩地段需要很大的用钢量才能满足初期支护强度的需要；而二次衬砌施工主要采用模板台车现浇施工，模板台车体型庞大、笨重，需要安装专门的轨道进行推进施工，模板台车在施工期间需要占据了大量的隧道空间，对隧道内其他工序及运输造成严重干扰；此外模板台车需要在前一段二次衬砌混凝土初凝完成后才能脱模前移，开始第二段混凝土施工，因此施工周期较长；第三，模板台车的模板轮廓是标准断面，因此只适用于标准断面的二次衬砌施工，当遇到曲线加宽段或者紧急停车带等非标准断面时，模板台车一般需要在模板外侧附加支架模板进行加宽才能适用，施工过程耗时长，工序十分复杂。在隧道初期支护结构中如何充分发挥钢材和混凝土材料的力学特性，在降低用钢量的同时提高初期支护的强度和刚度是一个极具挑战性的技术难题；此外二次衬砌施工中，如何破解模板台车现浇混凝土施工技术的固有缺陷，寻求一种占用空间小、施工速度快、适用于多种断面形状的施工方法已经成为目前隧道施工领域迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供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，用于克服模板台车现浇施工工艺所具有的占用空间大、施工周期长、异型断面适应性差等缺点；本发明通过采用滑模施工技术，提出一种节约空间、施工速度快、异形断面适应性强的隧道二次衬砌施工技术，改善隧道二次衬砌的施工工艺，有助于加快施工进度、节约施工成本。

本发明通过在隧道初期支护中用钢管混凝土拱架替代传统的格栅钢架或工字钢架，可有效降低初期支护的用钢量，同时提高初期支护的刚度和强度；此外以钢管混凝土拱架为支撑安装二次衬砌的滑动模板，采用滑模技术替代传统的衬砌模板台车施工二次衬砌混凝土。

本发明技术方案是：一种以钢管混凝土为骨架的隧道衬砌结构，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。

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。