一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道及地下工程領(lǐng)域，尤其涉及一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國公路網(wǎng)建設(shè)的不斷完善及西部大開發(fā)戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，高速公路逐漸向崇山峻嶺地區(qū)邁進(jìn)，穿越高地應(yīng)力、軟弱破碎圍巖、膨脹土、黃土地層等特殊地質(zhì)條件的隧道越來越多，給我國隧道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)帶來了極大的挑戰(zhàn)。高地應(yīng)力圍巖隧道由于其圍巖結(jié)構(gòu)應(yīng)力較高，在施工過程中應(yīng)力釋放率較大，水平擠壓變形嚴(yán)重，若仰拱結(jié)構(gòu)型式不合理，極易發(fā)生襯砌開裂、基底失穩(wěn)等病害；另一方面，軟弱破碎圍巖、黃土地層自承能力較差，局部含水量較高，極易發(fā)生圍巖失穩(wěn)，同時(shí)，軟巖、膨脹土地層中常含有膨脹性礦物成分，在遇水條件下發(fā)生膨壓效應(yīng)，極易導(dǎo)致隧道襯砌開裂、基底失穩(wěn)等病害，嚴(yán)重威脅隧道施工及運(yùn)營的安全性。
[0003]對于上述特殊地質(zhì)條件下的隧道工程，傳統(tǒng)仰拱結(jié)構(gòu)采用布設(shè)鋼拱架、澆筑混凝土、回填片石混凝土等結(jié)構(gòu)型式，且提高混凝土的早期剛度，強(qiáng)調(diào)支護(hù)的及時(shí)性；然而，該仰拱結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度不高，無法承受較大的水平擠壓力，極易導(dǎo)致襯砌開裂、基底失穩(wěn)等病害，已不能適應(yīng)現(xiàn)代隧道建設(shè)技術(shù)的發(fā)展。
[0004]因此，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，亟需提供一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)型式顯得尤為重要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠提高隧道基底整體穩(wěn)定性的新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，包括噴射混凝土、工字鋼拱架、第一層主筋、第二層主筋、縱向連接筋、箍筋、片石混凝土、工字鋼、混凝土基層和路面結(jié)構(gòu)層，所述噴射混凝土呈中部弧形凹陷形狀，所述工字鋼拱架鋪設(shè)于噴射混凝土上方，所述工字鋼拱架的兩端分別固定連接有鎖腳錨桿；所述工字鋼拱架的上方依次設(shè)有第一層主筋和第二層主筋，在所述第一層主筋和第二層主筋之間固定連接有若干個(gè)縱向連接筋和若干個(gè)箍筋，所述第一層主筋、第二層主筋、所有的縱向連接筋、所有的箍筋共同構(gòu)成模筑鋼筋混凝土仰拱；所述模筑鋼筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土，所述片石混凝土上設(shè)置所述工字鋼，工字鋼的兩端端部分別對應(yīng)與工字鋼拱架的兩端端部焊接；所述工字鋼上方依次鋪設(shè)所述混凝土基層和路面結(jié)構(gòu)層。
[0008]為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述鎖腳錨桿為中空注漿錨桿，其長度為4m，直徑宜為28mm ;所述工字鋼拱架的兩端端部均分別設(shè)有兩根鎖腳錨桿。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述第一層主筋和第二層主筋兩層之間的間距為50cm，第一層主筋、第二層主筋通過縱向連接筋、箍筋固定連接并澆注混凝土共同構(gòu)成厚度為60cm的模筑鋼筋混凝土仰拱。
[0010]本實(shí)用新型優(yōu)選的第一層主筋和第二層主筋結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是:所述第一層主筋和第二層主筋均采用Φ22鋼筋制造而成。
[0011]作為優(yōu)選，所述工字鋼沿隧道方向的間距為50cm。
[0012]作為優(yōu)選，所述噴射混凝土的厚度為25cm。
[0013]本實(shí)用新型優(yōu)選的片石混凝土技術(shù)方案是:所述片石混凝土由水泥、砂、碎石、片石混合配制而成，其中片石含量在20%?30%之間，所述片石混凝土的厚度大于15cm。
[0014]本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0015](I)本實(shí)用新型的施工步驟簡單，所需成本較低，可操作性強(qiáng)，力學(xué)性能較好，其通過設(shè)置鎖腳錨桿有效提高了仰拱結(jié)構(gòu)的水平承載力，有效控制了仰拱結(jié)構(gòu)水平方向的變形。
[0016](2)本實(shí)用新型通過在回填片石混凝土上設(shè)置工字鋼，使其兩端與工字鋼拱架進(jìn)行焊接，從而極大的提高了隧道仰拱結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，且增強(qiáng)了混凝土基層的強(qiáng)度，有效避免了基底隆起病害。
[0017](3)本實(shí)用新型可較好的適用于高地應(yīng)力、軟弱破碎圍巖、膨脹土、黃土地層隧道中，有效防止其襯砌開裂、基底失穩(wěn)、局部塌方等病害的發(fā)生，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為模筑鋼筋混凝土仰拱的鋼筋布設(shè)示意圖。
[0020]其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為:
[0021]I 一噴射混凝土，2 一工字鋼拱架，3 一鎖腳錨桿，4 一第一層主筋，5 一第二層主筋，6 —縱向連接筋，7 —箍筋，8 一片石混凝土，9 一工字鋼，10 —混凝土基層，11 一路面結(jié)構(gòu)層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明:
[0023]實(shí)施例
[0024]如圖1?圖2所示，一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，包括噴射混凝土 1、工字鋼拱架2、第一層主筋4、第二層主筋5、縱向連接筋6、箍筋7、片石混凝土 8、工字鋼9、混凝土基層10和路面結(jié)構(gòu)層11，噴射混凝土 I呈中部弧形凹陷形狀(詳細(xì)參見圖1，即噴射混凝土 I的兩端處于同一水平面上，噴射混凝土 I的中間凹陷形成一個(gè)弧形深坑)，本實(shí)施例優(yōu)選的噴射混凝土 I為C25噴射混凝土，工字鋼拱架2鋪設(shè)于噴射混凝土 I上方，工字鋼拱架2的兩端分別固定連接有鎖腳錨桿3，本實(shí)施例優(yōu)選的工字鋼拱架2為I22b型工字鋼拱架，本實(shí)施例優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述鎖腳錨桿3與工字鋼拱架2采用焊接方式固定。工字鋼拱架2最好與噴射混凝土 I整體形狀相同，也呈中部弧形凹陷形狀。
[0025]如圖1所示，工字鋼拱架2的上方依次設(shè)有第一層主筋4和第二層主筋5，在第一層主筋4和第二層主筋5之間固定連接有若干個(gè)縱向連接筋6和若干個(gè)箍筋7，第一層主筋4、第二層主筋5、所有的縱向連接筋6、所有的箍筋7共同構(gòu)成模筑鋼筋混凝土仰拱，模筑鋼筋混凝土仰拱又稱C25模筑鋼筋混凝土仰拱。本實(shí)施例的第一層主筋4、第二層主筋5、縱向連接筋6、箍筋7均由鋼筋材料制造。模筑鋼筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土 8，本實(shí)施例優(yōu)選的片石混凝土 8為C15片石混凝土，片石混凝土 8上設(shè)置工字鋼9，本實(shí)施例優(yōu)選的工字鋼9為I22a型工字鋼，工字鋼9的兩端端部分別對應(yīng)與工字鋼拱架2的兩端端部焊接；工字鋼9上方依次鋪設(shè)混凝土基層10和路面結(jié)構(gòu)層11。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，鎖腳錨桿3為中空注漿錨桿，其長度為4m，直徑宜為28_ ;工字鋼拱架2的兩端端部均分別設(shè)有兩根鎖腳錨桿3。鎖腳錨桿3設(shè)置在工字鋼拱架2的兩端，每端各兩根鎖腳錨桿，鎖腳錨桿的末端與工字鋼拱架2進(jìn)行焊接。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，第一層主筋4和第二層主筋5兩層之間的間距為50cm，第一層主筋4、第二層主筋5通過縱向連接筋6、箍筋7固定連接并澆注混凝土共同構(gòu)成厚度為60cm的模筑鋼筋混凝土仰拱。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，第一層主筋4和第二層主筋5均采用Φ22鋼筋制造而成。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，工字鋼9沿隧道方向的間距為50cm，工字鋼9設(shè)置在片石混凝土 8之上，工字鋼9兩端與型工字鋼拱架2進(jìn)行焊接。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，噴射混凝土 I的厚度為25cm。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，片石混凝土 8由水泥、砂、碎石、片石等材料混合配制而成，其中片石含量在20%?30%之間，片石混凝土 8的厚度大于15cm。
[0032]本實(shí)用新型的施工步驟簡單，所需成本較低，可操作性強(qiáng)，力學(xué)性能較好，其通過設(shè)置鎖腳錨桿有效提高了仰拱結(jié)構(gòu)的水平承載力，有效控制了仰拱結(jié)構(gòu)水平方向的變形；同時(shí)，本實(shí)用新型通過在回填C15片石混凝土上設(shè)置I22a型工字鋼，使其兩端與I22b型工字鋼拱架進(jìn)行焊接，從而極大的提高了隧道仰拱結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，且增強(qiáng)了 C20混凝土基層的強(qiáng)度，有效避免了基底隆起病害。因此，本實(shí)用新型可較好的適用于高地應(yīng)力、軟弱破碎圍巖、膨脹土、黃土地層隧道中，有效防止其襯砌開裂、基底失穩(wěn)、局部塌方等病害的發(fā)生，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括噴射混凝土(1)、工字鋼拱架(2)、第一層主筋(4)、第二層主筋(5)、縱向連接筋(6)、箍筋(7)、片石混凝土(8)、工字鋼(9)、混凝土基層(10)和路面結(jié)構(gòu)層(11)，所述噴射混凝土(I)呈中部弧形凹陷形狀，所述工字鋼拱架(2 )鋪設(shè)于噴射混凝土( I)上方，所述工字鋼拱架(2 )的兩端分別固定連接有鎖腳錨桿(3 );所述工字鋼拱架(2 )的上方依次設(shè)有第一層主筋(4 )和第二層主筋(5 )，在所述第一層主筋(4)和第二層主筋(5)之間固定連接有若干個(gè)縱向連接筋(6)和若干個(gè)箍筋(7)，所述第一層主筋(4)、第二層主筋(5)、所有的縱向連接筋(6)、所有的箍筋(7)共同構(gòu)成模筑鋼筋混凝土仰拱；所述模筑鋼筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土(8)，所述片石混凝土(8)上設(shè)置所述工字鋼(9)，工字鋼(9)的兩端端部分別對應(yīng)與工字鋼拱架(2)的兩端端部焊接；所述工字鋼(9)上方依次鋪設(shè)所述混凝土基層(10)和路面結(jié)構(gòu)層(11 )。2.按照權(quán)利要求1所述的一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鎖腳錨桿(3)為中空注漿錨桿，其長度為4m，直徑宜為28mm ;所述工字鋼拱架(2)的兩端端部均分別設(shè)有兩根鎖腳銷桿(3 )。3.按照權(quán)利要求1所述的一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一層主筋(4)和第二層主筋(5)兩層之間的間距為50cm，第一層主筋(4)、第二層主筋(5)通過縱向連接筋(6)、箍筋(7)固定連接并澆注混凝土共同構(gòu)成厚度為60cm的模筑鋼筋混凝土仰拱。4.按照權(quán)利要求3所述的一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一層主筋(4)和第二層主筋(5)均采用Φ 22鋼筋制造而成。5.按照權(quán)利要求1所述的一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述工字鋼(9)沿隧道方向的間距為50cm。6.按照權(quán)利要求1所述的一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述噴射混凝土(I)的厚度為25cm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型隧道仰拱結(jié)構(gòu)，包括噴射混凝土，噴射混凝土呈中部弧形凹陷形狀，工字鋼拱架鋪設(shè)于噴射混凝土上方，工字鋼拱架的兩端分別固定連接有鎖腳錨桿；工字鋼拱架的上方依次設(shè)有第一層主筋和第二層主筋，在第一層主筋和第二層主筋之間固定連接有縱向連接筋和箍筋，第一層主筋、第二層主筋、縱向連接筋、箍筋共同構(gòu)成模筑鋼筋混凝土仰拱；模筑鋼筋混凝土仰拱上方填充片石混凝土，片石混凝土上設(shè)置工字鋼，工字鋼的兩端分別對應(yīng)與工字鋼拱架的兩端端部焊接；工字鋼上方依次鋪設(shè)混凝土基層和路面結(jié)構(gòu)層。本實(shí)用新型力學(xué)性能較好，其通過設(shè)置鎖腳錨桿有效提高了仰拱結(jié)構(gòu)的水平承載力，有效控制了仰拱結(jié)構(gòu)水平方向的變形。
【IPC分類】E21D11/10, E21D11/18, E21D20/02
【公開號】CN204941565
【申請?zhí)枴緾N201520490507
【發(fā)明人】薛曉輝, 宿鐘鳴, 侯豪斌, 李永永
【申請人】山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計(jì)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年7月8日