组合式隧道衬砌结构及施工方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体的，涉及一种组合式隧道衬砌结构及施工方法。

背景技术：

1、在敞开式tbm施工过程中，经常会遇到软弱围岩的塌方以及面对硬岩的岩爆工况，目前常规的施工应对方法是使用钢拱架(加密)+钢筋排的支护措施。但对于作业人员来讲，这仍然存在掌子面部分裸露的问题，同时，对于加强支护结构的强度也有一定的设计空间。为了让敞开式tbm具有更好的适应性、进一步确保施工安全、尽可能减少软弱围岩的塌方以及面对硬岩的岩爆导致的tbm停机，故衍生出了组合式隧道衬砌结构的设计及使用思路。

2、传统的敞开式tbm隧道，在采用钢管片支护时，该种类型的钢管片通常由(6～8块)管片拼接成环状，纵向采用错缝拼装，外观主要为四边形的矩形结构。而敞开式tbm的管片安装方式是纵向插入的，在拼装最后一块管片时，很容易会因为钢构件的局部变形导致空间不足而不能实现管片的拼装。并且，传统的四边形管片每环需要完成所有管片的拼装才能进行下一个tbm的掘进工序，拼装较为复杂，工作量较大，容易增加整体工期。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种组合式隧道衬砌结构及施工方法，其在施工时能够快捷地形成环状的支护结构，并且拼装的工作量大大减小，有利于缩短工序时间达到整体工期控制的目的。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种组合式隧道衬砌结构，包括底块、两个侧下块、两个侧上块和顶块共六个弧形的块体，所述底块设在隧道的底部，两个所述侧下块分设在所述底块的两端，所述顶块设在隧道的顶部，两个所述侧上块分设在所述顶块的两端，六个所述块体顺次拼接在一起构成环状的衬砌结构；其中各个所述块体沿环向的两端均形成有第一拼接面和第二拼接面，所述第一拼接面和第二拼接面间的夹角为60°-150°，在所述第一拼接面和第二拼接面处形成有螺栓孔，任一所述第一拼接面与环向相邻的所述第二拼接面抵接在一起，抵接在一起的第一拼接面与第二拼接面上的所述螺栓孔相对。

3、优选地，所述底块的前后端形成有形状相同的凸起部和/或凹陷部。

4、优选地，所述底块包括钢板拼接而成的壳体及填充在其内的混凝土；所述底块的上端预留有与拼装机相匹配的吊装孔。

5、优选地，所述侧下块包括骨架结构和设在外弧面的钢筋网；所述骨架结构包括沿环向设置的工字钢和沿块体外周及沿隧道纵向设置的槽钢。

6、优选地，所述侧上块包括骨架结构和设在外弧面的钢板、钢筋网，所述钢板位于所述钢筋网的上方；所述骨架结构包括沿环向设置的工字钢和沿块体外周及沿隧道纵向设置的槽钢。

7、优选地，所述顶块包括骨架结构和设在外弧面的钢板；所述骨架结构包括沿环向设置的工字钢和沿块体外周及沿隧道纵向设置的槽钢。

8、优选地，还包括：仰拱块，底面为与所述底块相同的弧面，顶面为平面。

9、为了实现上述目的，第二方面，本发明提供一种组合式隧道衬砌结构的施工方法，用于在隧道中施工如上所述的组合式隧道衬砌结构，包括如下步骤：

10、步骤s1、在隧道底部的预设位置固定安装底块，所述底块的尾端与在先施工的支护结构固定在一起；

11、步骤s2、在底块的沿环向的两端安装侧下块，其中，侧下块的第一拼接面与底块的第二拼接面螺栓连接在一起，或者，侧下块的第二拼接面与底块的第一拼接面螺栓连接在一起；

12、步骤s3、在两个侧下块的上端安装侧上块，其中，侧上块的第二拼接面与侧下块的第一拼接面螺栓连接在一起，或者，侧上块的第一拼接面与侧下块的第二拼接面螺栓连接在一起；

13、步骤s4、在隧道的顶部安装顶块，其中，顶块的第一拼接面与侧上块的第二拼接面螺栓连接在一起，或者，顶块的第二拼接面与侧上块的第一拼接面螺栓连接在一起，至此施工完成单环衬砌结构。

14、优选地，还包括：

15、步骤s5、下一掘进过程中，随着tbm的向前掘进，首先会出现3个所述块体的安装位置，然后在该位置拼装相应的所述块体，以达成组合式隧道衬砌结构的纵向延伸目的；

16、步骤s6、随着tbm持续掘进，循环步骤s5直至完成组合式隧道衬砌结构的施工。

17、优选地，在各个所述块体沿隧道纵向的两端设置有螺栓孔，所述施工方法还包括：将沿隧道纵向相邻的两个块体螺栓连接在一起。

18、根据上面的描述和实践可知，本发明所述的组合式隧道衬砌结构中，每个块体均呈六边形，其在拼装成环时采用了错缝拼装，单个环体中最后一个块体的安装空间呈向一端敞口的外八字形状，即使该环中的块体出现一定的变形，也能够方便地将最后一个块体插入，形成环状结构，可以避免常规四边形钢管片局部变形导致无法安装的情况。另外，该组合式隧道衬砌结构在向前持续施工时，单次的拼装块数为三块，易于拼装便于施工，且在拼装时定位容易、且定位较为准确，纵向螺栓和环向螺栓比较容易安装，拼装施工应力小，纵向压密较好。

技术特征：

1.一种组合式隧道衬砌结构，其特征在于，包括底块、两个侧下块、两个侧上块和顶块共六个弧形的块体，所述底块设在隧道的底部，两个所述侧下块分设在所述底块的两端，所述顶块设在隧道的顶部，两个所述侧上块分设在所述顶块的两端，六个所述块体顺次拼接在一起构成环状的衬砌结构；其中

2.如权利要求1所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，

3.如权利要求1所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，

4.如权利要求1所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，

5.如权利要求4所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，

6.如权利要求1所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，

7.如权利要求1所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，还包括：

8.一种组合式隧道衬砌结构的施工方法，用于在隧道中施工如权利要求1至7中任一项所述的组合式隧道衬砌结构，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的组合式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，还包括：

10.如权利要求9所述的组合式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及隧道施工技术领域，提供了一种组合式隧道衬砌结构及其施工方法，该衬砌结构包括底块、两个侧下块、两个侧上块和顶块共六个弧形的块体，两个侧下块分设在底块的两端，两个侧上块分设在顶块的两端，六个块体顺次拼接在一起构成环状的衬砌结构；其中各个块体沿环向的两端均形成有第一拼接面和第二拼接面，第一拼接面和第二拼接面间的夹角为60°‑150°，在第一拼接面和第二拼接面处形成有螺栓孔，任一第一拼接面与环向相邻的第二拼接面抵接在一起，抵接在一起的第一拼接面与第二拼接面上的螺栓孔相对。该组合式隧道衬砌结构在施工时能够快捷地形成环状的支护结构，并且拼装的工作量大大减小，有利于缩短工序时间达到整体工期控制的目的。技术研发人员：李刚,殷胜光,程兴旺,马建雷,马艺夫,康旭,刘博受保护的技术使用者：中交路桥建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18