[发明专利]一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构及施工方法

权利要求书

1.一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构，设置在粘土隧洞内部的钢衬，其特征在于：隧洞内壁上设置两个半环形钢拱架支护，并在隧洞腰部通过拼接板结构进行连接，两个半环形钢拱架支护拼接为一个整圆，并绕粘土隧洞的截面呈周向一圈布置，钢拱架沿隧洞轴线方向间隔设置；钢拱架支护设置于隧洞内壁上的混凝土层内，隧洞底部设置混凝土底板，混凝土底板内部设置工字钢，隧洞顶拱位置设置钉板，所述拼接板结构、工字钢以及钉板均与钢衬的加劲环相连接，钢衬的内部设置可伸缩的组合式支撑结构；

所述拼接板结构包括第一钢板和第二钢板，第一钢板和第二钢板分别与两个半环形钢拱架支护相连接，第一钢板和第二钢板上设置螺栓孔；

所述第一钢板伸出混凝土层的部位连接方钢，方钢沿隧洞轴线方向延伸，且与多个第一钢板相连接，方钢通过腰部槽钢与钢衬的加劲环相连；

粘土隧洞开挖期间，对隧洞进行钢拱架支护时，在隧洞腰部设置拼接板结构对两个半环形钢拱架进行拼接，钢拱架安装完成后，隧洞进行混凝土层施工，第一钢板将会露出喷混凝土表面；

所述钉板由长锚钉和方形钢板构成，长锚钉穿过混凝土层并深入隧洞内壁，方形钢板通过顶部槽钢与钢衬的加劲环相连接；

所述组合式支撑结构设置多个内支撑，内支撑包括撑杆、螺母、钢脚座、木螺丝以及弧形木垫，撑杆的一端焊接两颗螺母，撑杆通过螺母和钢脚座相连，钢脚座通过旋转实现伸缩，钢脚座通过弧形木垫与钢衬内壁相固定，钢脚座与弧形木垫之间通过木螺丝连接；

所述内支撑的撑杆数量根据钢衬的直径、厚度以及加劲环的分布进行确定。

2.根据权利要求1所述的一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构，其特征在于：所述工字钢设有两道，布置在隧洞中心线的两侧，工字钢的翼缘上表面与混凝土底板上表面接近齐平，工字钢上部通过底板槽钢与钢衬的加劲环相连，工字钢翼缘的宽度大于底板槽钢高度。

3.根据权利要求2所述的一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构，其特征在于：所述混凝土底板内设置支撑结构，支撑结构包括两根插筋和水平钢筋，插筋的底部与混凝土层相连，两根插筋顶部点焊连接水平钢筋，水平钢筋与工字钢底部连接。

4.根据权利要求3所述的一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构，其特征在于：所述支撑结构沿工字钢延伸方向设置多排。

5.一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构的施工方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一所述的一种粘土隧洞钢衬混凝土浇筑抗浮结构：

S1：粘土隧洞开挖期间，对隧洞进行钢拱架支护时，在隧洞腰部设置拼接板结构对两个半环形钢拱架进行拼接，钢拱架安装完成后，隧洞进行混凝土层施工，第一钢板将会露出喷混凝土表面；

S2：在隧洞底板位置浇筑一层混凝土底板，作为钢衬安装和运输施工通道，在混凝土底板浇筑前预埋两道工字钢，并在工字钢底部设置支撑结构，支撑结构下部与隧洞底部的混凝土层固定；

S3：在隧洞顶拱两侧混凝土层内钻孔后，灌入速凝砂浆，并迅速插入预制钉板，利用砂浆的粘结力固定钉板；

S4：将钢衬运输至隧洞内，并焊接安装完成，将钢衬的加劲环和拼接板结构、工字钢以及钉板进行连接；

S5：在钢衬的内部安装组合式支撑结构，在撑杆和钢脚座基本就位后，将弧形木垫插入钢脚座外侧，旋转钢脚座使其紧贴弧形木垫，最后采用木螺丝通过预留在钢脚座上的预留螺丝孔将钢脚座和弧形木垫固定在一起。