一种预拼装仰拱衬砌结构的制作方法

本发明涉及隧道，尤其是一种预拼装仰拱衬砌结构。

背景技术：

1、目前隧道施工，尤其是山岭隧道，钻爆法仍然是主要的施工方法，并且隧道衬砌结构也是以现浇为主，而现浇结构在施工过程中易受现场的施工条件、外部环境、施工人员以及自然灾害等因素影响，现浇结构在运营期间易发生隧道路面开裂、沉降冒泥、断板、隆起等病害现象，这些病害大多是为了加强隧道整体稳定性而修筑的仰拱结构发生破坏造成的，这也是目前我国公路隧道仰拱采用现浇工艺浇筑的弊端，传统现浇仰拱存在施工工序复杂、围岩与初期支护之间不密实、衬砌混凝土强度不均匀与结构承载不及时等问题。因此亟需一种新型仰拱结构来解决目前面临的问题。

2、装配式结构因其标准化生产方式，有利于节约资源，减少施工污染，改善作业环境，减少隧道洞内工作量，降低现场施工人工成本，提高劳动生产率、保证施工质量与安全等诸多优点，目前装配式结构在盾构隧道、明挖隧道、地铁车站、预制管廊等领域已经得到了广泛应用，但是在钻爆法开挖的山岭隧道中，由于钻爆法难免会出现超欠挖，对于超欠挖严重的隧道，装配式衬砌难以实施，即便能够拼装，也会大大增加注浆量，从而提高工程造价，目前装配式衬砌在这种场景的应用几乎为零。

3、鉴于此，有必要提出一种预拼装仰拱衬砌结构以解决或至少缓解上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种预拼装仰拱衬砌结构，以解决现有技术中装配式仰拱衬砌难以应用到山岭隧道的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种预拼装仰拱衬砌结构，包括预制仰拱组件、仰拱定位组件以及两个分别设于所述仰拱定位组件两侧的预制拱脚基座，其中，

3、所述预制仰拱组件包括中部仰拱组件和两个分别连接在所述中部仰拱组件的两侧的侧部仰拱组件，每个所述侧部仰拱组件与对应的预制拱脚基座连接；所述仰拱定位组件包括呈开口向上的弧形定位架，所述弧形定位架的两端分别与对应的预制拱脚基座连接，所述预制仰拱组件安装在所述弧形定位架的顶部。

4、优选地，所述中部仰拱组件开设有沿自身延伸方向延伸的第一预留孔，每个所述侧部仰拱组件开设有沿自身延伸方向延伸的第二预留孔以及排水通道，所述排水通道位于所述第二预留孔的外侧，每个所述侧部仰拱组件还预埋有连通所述第二预留孔的第一横向排水管，所述第一横向排水管具有朝向所述排水通道的排水坡度；

5、所述中部仰拱组件在靠近所述侧部仰拱组件的边部预留有第一注浆槽，所述侧部仰拱组件在靠近所述中部仰拱组件的边部预留有与所述第一注浆槽相对应的第二注浆槽，所述第一注浆槽和所述第二注浆槽拼接合围形成沿竖直方向延伸的注浆孔，所述注浆孔和所述弧形定位架在位置上错开布设，泡沫混凝土通过所述注浆孔填充在围岩和所述仰拱衬砌组件之间形成灌浆填充层。

6、优选地，每榀所述预制仰拱组件对应多根沿隧道的延伸方向间隔布设的弧形定位架。

7、优选地，每榀所述预制仰拱组件沿隧道的延伸方向的长度为2m，相邻两根所述弧形定位架之间沿隧道的延伸方向的间隔距离设置为2m，相邻两榀预制仰拱组件的端部均搭接在同一弧形定位架上。

8、优选地，所述弧形定位架包括呈开口向上的弧形t型钢以及两块分别焊接在所述弧形t型钢的两端的连接钢板，所述连接钢板开设有第一连接孔，所述预制拱脚基座预留有与所述第一连接孔一一对应的第一定位孔，所述连接钢板通过第一螺栓贯穿所述第一连接孔和所述第一定位孔与所述预制拱脚基座定位连接。

9、优选地，所述预制拱脚基座的预留有第二定位孔，所述侧部仰拱组件预留有与所述第二定位孔相对应的螺栓连接孔，所述侧部仰拱组件通过第二螺栓贯穿所述第二连接孔和所述第二定位孔与所述预制拱脚基座定位连接。

10、优选地，所述中部仰拱组件和所述侧部仰拱组件在底面均预留有网格状注浆槽。

11、优选地，所述预制拱脚基座开设有沿自身延伸方向延伸的纵向排水孔以及连通所述纵向排水孔的竖向渗水孔，所述预制拱脚基座还预埋有连通所述纵向排水孔和所述第一横向排水管的第二横向排水管，所述第二横向排水管具有朝向所述第一横向排水管的排水坡度。

12、优选地，所述竖向渗水孔的数量为多个，多个所述竖向渗水孔沿隧道的延伸方向间隔排布，相邻两个竖向渗水孔之间的间隔距离设置为40cm。

13、优选地，所述侧部仰拱组件与所述中部仰拱组件通过第三螺栓连接。

14、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

15、本发明提供一种预拼装仰拱衬砌结构，为隧道仰拱设计施工产业升级提供了新思路，相比现浇结构，本申请能有效避免路面开裂、沉降冒泥、断板、隆起等质量缺陷，预制形式的仰拱与围岩之间空隙采用注浆可确保密实，减少仰拱处应力集中，提高了隧道全寿命的耐久性。同时本申请可以采用工厂集中预制，现场直接拼装的方案，极大改善了山岭隧道施工工艺，提升了功效，减少了现场人工的依赖，简化了施工环节，缩短了施工周期，对于降低隧道施工碳排放具有重要的意义。

技术特征：

1.一种预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，包括预制仰拱组件、仰拱定位组件以及两个分别设于所述仰拱定位组件两侧的预制拱脚基座，其中，

2.根据权利要求1所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述中部仰拱组件开设有沿自身延伸方向延伸的第一预留孔，每个所述侧部仰拱组件开设有沿自身延伸方向延伸的第二预留孔以及排水通道，所述排水通道位于所述第二预留孔的外侧，每个所述侧部仰拱组件还预埋有连通所述第二预留孔的第一横向排水管，所述第一横向排水管具有朝向所述排水通道的排水坡度；

3.根据权利要求2所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，每榀所述预制仰拱组件对应多根沿隧道的延伸方向间隔布设的弧形定位架。

4.根据权利要求2所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，每榀所述预制仰拱组件沿隧道的延伸方向的长度为2m，相邻两根所述弧形定位架之间沿隧道的延伸方向的间隔距离设置为2m，相邻两榀预制仰拱组件的端部均搭接在同一弧形定位架上。

5.根据权利要求1所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述弧形定位架包括呈开口向上的弧形t型钢以及两块分别焊接在所述弧形t型钢的两端的连接钢板，所述连接钢板开设有第一连接孔，所述预制拱脚基座预留有与所述第一连接孔一一对应的第一定位孔，所述连接钢板通过第一螺栓贯穿所述第一连接孔和所述第一定位孔与所述预制拱脚基座定位连接。

6.根据权利要求2所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述预制拱脚基座的预留有第二定位孔，所述侧部仰拱组件预留有与所述第二定位孔相对应的螺栓连接孔，所述侧部仰拱组件通过第二螺栓贯穿所述第二连接孔和所述第二定位孔与所述预制拱脚基座定位连接。

7.根据权利要求2所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述中部仰拱组件和所述侧部仰拱组件在底面均预留有网格状注浆槽。

8.根据权利要求2所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述预制拱脚基座开设有沿自身延伸方向延伸的纵向排水孔以及连通所述纵向排水孔的竖向渗水孔，所述预制拱脚基座还预埋有连通所述纵向排水孔和所述第一横向排水管的第二横向排水管，所述第二横向排水管具有朝向所述第一横向排水管的排水坡度。

9.根据权利要求8所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述竖向渗水孔的数量为多个，多个所述竖向渗水孔沿隧道的延伸方向间隔排布，相邻两个竖向渗水孔之间的间隔距离设置为40cm。

10.根据权利要求1所述的预拼装仰拱衬砌结构，其特征在于，所述侧部仰拱组件与所述中部仰拱组件通过第三螺栓连接。

技术总结本发明提供一种预拼装仰拱衬砌结构，包括预制仰拱组件、仰拱定位组件以及两个分别设于所述仰拱定位组件两侧的预制拱脚基座，其中，所述预制仰拱组件包括中部仰拱组件和两个分别连接在所述中部仰拱组件的两侧的侧部仰拱组件，每个所述侧部仰拱组件与对应的预制拱脚基座连接；所述仰拱定位组件包括呈开口向上的弧形定位架，所述弧形定位架的两端分别与对应的预制拱脚基座连接，所述预制仰拱组件安装在所述弧形定位架的顶部。本申请能有效避免路面开裂、沉降冒泥、断板、隆起等质量缺陷，预制仰拱与围岩之间空隙采用注浆可确保密实，减少仰拱处应力集中，提高了隧道全寿命的耐久性。技术研发人员：张鹏,王海林,李瑜,张明亮,辛亚兵,傅立新,张国刚,刘汉宏,刘羿辰,周密,于归,胡楚维,胡久羡,汪敬,张鑫,刘芳,马军秋,曹峰,刘舒,李玉豪受保护的技术使用者：湖南省交通规划勘察设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20