[发明专利]装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法

说明书

本发明涉及一种装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法，包括多块连接后形成仰拱二衬的仰拱单元，所述仰拱单元为混凝土预制件，所述仰拱单元内沿隧道环向和纵向设有环向主筋和纵向主筋，所述环向主筋沿隧道环向从仰拱单元的两侧面伸出作为连接结构；本发明缩短二衬仰拱的施工时间、提高隧道的施工效率、缩短工期。

技术领域

本发明属于隧道仰拱施工技术领域，具体涉及一种装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法。

背景技术

山岭隧道通常采用矿山法施工，其支护体系包括初期支护和二次衬砌，其中二次衬砌包括底部仰拱结构和上部拱墙衬砌结构。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，是隧道衬砌结构的主要组成部分之一。仰拱一方面能将隧道上部的地层压力和路面荷载通过隧道边墙结构有效的传递到地下，同时还能有效抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与拱墙二衬封闭成环构成隧道衬砌整体，增加结构稳定性。

目前在矿山法隧道的施工中，仰拱通常采用模筑混凝土结构，需要在洞内完成绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土等多道工序，施工速度慢。仰拱施工速度慢具有如下缺陷：(1)会影响上部仰拱回填的浇筑，使仰拱回填浇筑的时间往后延长；(2)由于拱墙二衬需等仰拱回填浇筑完成后才能施工，施工速度慢会延长其施工完成时间，进而会影响隧道衬砌封闭成环的时间，对隧道稳定极为不利；(3)在目前隧道施工中，会在仰拱施工地段搭设栈桥，栈桥的存在会使得洞内车辆通行困难，且由于栈桥较窄，车辆通行时危险系数较高，而仰拱现浇使得该步序时间变长，不利于洞内交通及施工安全。

仰拱现浇不仅会影响仰拱施工速度，同时其施工质量得不到保障，具体缺陷如下：(1)很多施工单位在进行仰拱及仰拱回填施工时，为了减少施工时间，会选择仰拱和仰拱回填一次性浇筑，由于仰拱回填使用的混凝土等级一般比仰拱低，这样会导致仰拱达不到设计强度；(2)仰拱和仰拱回填一次性浇筑不利于隧道稳定，发挥不出仰拱的作用，会使得仰拱回填顶部受拉，造成路面开裂以及底部隆起；(3)现浇仰拱的质量得不到保证，在后期地应力、车辆荷载，地下水等综合作用下，会导致仰拱开裂，破碎，使得隧道衬砌不能封闭成环，不利于隧道受力及稳定。

目前对于装配式仰拱的尝试主要有以下几种：(1)全环预制，即将仰拱作为一个整体进行预制，该种结构形式整体性好，但重量大，对吊装机械要求高，同时对现场作业空间要求大，不利于在隧道内使用；(2)螺栓连接预制块，该种连接方式对混凝土的要求较高，一般山岭隧道衬砌所使用的C35，C40混凝土不能充分发挥螺栓的作用，同时由于山岭隧道采用钻爆法开挖，底部平整度较差，螺栓的适用性及安全性较低；(3)定位凹凸槽等连接方式，该类仰拱预制块连接处结构形式复杂，不利于模版的制作以及后期脱模等工序。故基于此，需寻找一种新型的装配式仰拱结构及其施工方法。

发明内容

本发明解决现有技术的不足而提供一种缩短二衬仰拱的施工时间、提高隧道的施工效率、缩短工期的装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用下列实施方案：

一种装配式仰拱单元，包括多块连接后形成仰拱二衬的仰拱单元，所述仰拱单元为混凝土预制件，所述仰拱单元内沿隧道环向和纵向设有环向主筋和纵向主筋，所述环向主筋沿隧道环向从仰拱单元的两侧面伸出作为连接结构。

本实施方案中，所述仰拱单元上设有至少一个用于将补强浆液填充到仰拱二衬与仰拱初支之间空隙内的预留注浆孔。

本实施方案中，所述仰拱单元上还设有方便吊装的预留吊环。