預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及地下工程重要基礎(chǔ)設(shè)施的拱壁及內(nèi)壁支承防護(hù)加固構(gòu)件領(lǐng)域，具體為一種預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板。該組合隧道壁板包括：球鐵框架、鋼筋網(wǎng)架組合件、鋼筋混凝土構(gòu)件，球鐵框架的一側(cè)與鋼筋網(wǎng)架組合件連接組合，組合后的球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件置于定形模板中充填混凝土養(yǎng)生凝固，形成牢固結(jié)合為預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板。本發(fā)明專利技術(shù)主要用于隧道施工中遇到地質(zhì)結(jié)構(gòu)斷層、流砂、松軟、黃土、高地應(yīng)力特殊及不良地質(zhì)地段拱壁的加強(qiáng)性、一次性襯砌拱壁支承防護(hù)體系，以解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土襯砌拱壁存在的安全質(zhì)量可靠性低，使用壽命低，施工效率低的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板
本專利技術(shù)涉及地下工程(含鐵路、公路、江河水下、城市和海底隧道、地下油庫、糧庫、果菜庫、停車場、城市地下公用管道、核電站防護(hù)墻、人防工程、豎井工程、隱蔽工程、橋梁支柱、水庫堤壩等)重要基礎(chǔ)設(shè)施的拱壁及內(nèi)壁支承防護(hù)加固構(gòu)件領(lǐng)域，具體為一種預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板。
技術(shù)介紹
目前，國內(nèi)主要依據(jù)新奧法的基本原理進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)施工，特別對水下水道和城市地鐵、地下管道工程，多是重點(diǎn)采用淺埋暗挖法設(shè)計(jì)施工，海底隧道則多是采用TBM法和鉆爆法設(shè)計(jì)施工，其核心技術(shù)都是在施工中采用多種輔助技術(shù)措施先加固圍巖土體，充分利用周邊圍巖的自承能力，開挖后及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，進(jìn)行一次襯砌拱壁作為主體承載結(jié)構(gòu)，然后作二次襯砌拱壁作為安全儲備、裝飾等，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，是一種有效抑制圍巖發(fā)生過大變形的配套技術(shù)，這是國內(nèi)多年使用的傳統(tǒng)施工方法，兩次襯砌都是厚度有所不同的鋼筋混凝土弧形管片，公路隧道則多是采用現(xiàn)場洞內(nèi)支模一次澆筑鋼筋混凝土。過去由于我國沒有引進(jìn)盾構(gòu)機(jī)挖掘施工，主要依靠人工鉆爆法挖掘，施工進(jìn)度比較緩慢，大跨距公路隧道施工需要滿堂腳手架支模澆筑混凝土，為避免大跨距挖掘容易出現(xiàn)坍方危險(xiǎn)，也常用倒洞法施工，不管哪種施工方法，拱壁襯砌都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而襯砌拱壁的費(fèi)用約占全部隧道投資的1/3到1/2，施工工藝較為復(fù)雜，施工周期長，建設(shè)費(fèi)用較高。例如：廈門翔安6公里公路、海底隧道修建5年才完工，建設(shè)周期很長。同時(shí)由于高強(qiáng)混凝土具有脆性大、延性差等缺點(diǎn)，抗壓強(qiáng)度雖然較高，但其抗拉強(qiáng)度僅是其抗壓強(qiáng)度的1/10，隧道拱壁襯砌一般選用C50級高強(qiáng)混凝土材料，盡管事先在混凝土弧板內(nèi)增加鋼筋網(wǎng)架提高強(qiáng)度，但也是抵抗不住外加荷載(如：地震作用力等)，使隧道發(fā)生局部垮坍。汶川在地震就使許多周邊鐵路、公路、隧道垮坍，垮坍點(diǎn)位達(dá)1000多處以上，堵塞救援通道，造成大量人員傷亡就是嚴(yán)重教訓(xùn)。因此，設(shè)法提高各類隧道襯砌構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命是隧道工程建設(shè)所面臨的重要研究課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，主要用于隧道施工中遇到地質(zhì)結(jié)構(gòu)斷層、流砂、松軟、黃土、高地應(yīng)力特殊及不良地質(zhì)地段拱壁的加強(qiáng)性、一次性襯砌拱壁支承防護(hù)體系，以解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土襯砌拱壁存在的安全質(zhì)量可靠性低，使用壽命低，施工效率低的問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，該組合隧道壁板包括：球鐵框架、鋼筋網(wǎng)架組合件、鋼筋混凝土構(gòu)件，球鐵框架一側(cè)與鋼筋網(wǎng)架組合件連接組合，組合后的球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件置于定形模板中充填混凝土經(jīng)養(yǎng)生凝固，形成牢固結(jié)合的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板的軸向邊框和徑向邊框上分別開設(shè)有連接孔，軸向邊框上的連接孔為軸向連接孔，徑向邊框上的連接孔為徑向連接孔；根據(jù)隧道要求的直徑大小，預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板等分成單元組合隧道壁板，所述的單元組合隧道壁板之間通過徑向連接孔組裝連接形成一節(jié)整體組合隧道壁板，相鄰的所述每節(jié)整體組合隧道壁板之間通過軸向連接孔連接拼裝。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，在預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板的外徑部位與盾構(gòu)機(jī)挖掘的圍巖土體孔洞之間空隙通過砂漿注漿體搗實(shí)固定，形成由預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板一次性襯砌拱壁的支承防護(hù)結(jié)構(gòu)體系。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，球鐵框架設(shè)有對稱的兩個(gè)框架外弧板、一個(gè)內(nèi)弧板：閉口式內(nèi)弧板或開口式內(nèi)弧板、對稱的兩個(gè)框架縱向輻板、對稱的兩個(gè)軸向邊框和對稱的兩個(gè)徑向邊框，內(nèi)弧板位于球鐵框架的內(nèi)徑部位中間，框架外弧板位于球鐵框架的外徑部位兩側(cè)，內(nèi)弧板的兩端分別通過框架縱向輻板與框架外弧板連接，軸向邊框和徑向邊框分別為球鐵框架的四邊框，內(nèi)弧板、框架縱向輻板、四邊框之間形成內(nèi)凸、外凹的結(jié)構(gòu)，框架外弧板、框架縱向輻板與四邊框之間形成內(nèi)凹、外凸結(jié)構(gòu)；兩個(gè)框架縱向輻板之間設(shè)置輻板內(nèi)橫向筋板，四邊框內(nèi)側(cè)設(shè)置四邊框內(nèi)橫向筋板。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，當(dāng)球鐵框架采用閉口式內(nèi)弧板時(shí)，通過框架外弧板、閉口式內(nèi)弧板、框架縱向輻板、輻板內(nèi)橫向筋板、四邊框內(nèi)橫向筋板貫穿到四邊框之間，形成閉口式箱形球鐵框架整體結(jié)構(gòu)。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，當(dāng)球鐵框架采用開口式內(nèi)弧板時(shí)，開口式內(nèi)弧板上開設(shè)通孔，開口式內(nèi)弧板外側(cè)設(shè)置倒“T”形開口式內(nèi)弧板縱向筋板，通過框架外弧板、開口式內(nèi)弧板、框架縱向輻板、輻板內(nèi)橫向筋板、四邊框內(nèi)橫向筋板、開口式內(nèi)弧板縱向筋板貫穿到四邊框之間，形成開口式箱形球鐵框架整體結(jié)構(gòu)。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，球鐵框架的四邊框和其連接的框架縱向輻板及內(nèi)弧板露在外面，球鐵框架的開口式內(nèi)弧板縱向筋板、輻板內(nèi)橫向筋板、四邊框內(nèi)橫向筋板及框架外弧板被混凝土包圍在里面，形成立體交叉組合成一個(gè)整體共同承載的組合隧道壁板。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，球鐵框架外徑部位邊框與四邊框內(nèi)橫向筋板交接處直接鑄造帶螺孔的固定支座，鋼筋網(wǎng)架組合件的主筋直接通過螺栓壓緊固定在球鐵框架的固定支座和兩側(cè)框架縱向輻板內(nèi)側(cè)，形成與球鐵框架完全牢固安裝在一體的內(nèi)支承鋼筋網(wǎng)架組合件。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，將球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件連接固定后，一起放入定形模板中澆筑混凝土凝固成形，經(jīng)養(yǎng)生凝固成一塊完整的一體預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橫截面呈“T”形結(jié)構(gòu)；鋼筋網(wǎng)架組合件為與球鐵框架外側(cè)形狀相配合的弧形結(jié)構(gòu)，鋼筋網(wǎng)架組合件的內(nèi)徑部位設(shè)有內(nèi)凸形結(jié)構(gòu)，形成“T”形鋼筋網(wǎng)架組合件，所述內(nèi)凸形結(jié)構(gòu)對應(yīng)伸入到球鐵框架的筋板：開口式內(nèi)弧板縱向筋板、輻板內(nèi)橫向筋板、四邊框內(nèi)橫向筋板之間。所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件的連接及充填混凝土的連接是彈性連接結(jié)構(gòu)或剛性連接結(jié)構(gòu)；單元組合隧道壁板之間、相鄰兩節(jié)整體組合隧道壁板之間的連接是彈性連接結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：1、本專利技術(shù)采用預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，作為隧道施工建設(shè)材料結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新提高，仍可采用復(fù)合法施工，在地質(zhì)堅(jiān)硬地段仍使用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土襯砌拱壁，只在地質(zhì)不良地段、聯(lián)絡(luò)通道結(jié)合部、豎井工程、核電工程、軍事工程等重要基礎(chǔ)設(shè)施中，采用本專利技術(shù)能夠確保隧道質(zhì)量安全可靠性，最大限度降低地震危害，提高使用壽命達(dá)到120年。2、本專利技術(shù)可配合高效盾構(gòu)機(jī)邊向前挖掘，邊加固圍巖土體，邊安裝組合隧道壁板，邊注漿等效層固定。這樣施工便捷，可根據(jù)隧道直徑大小，在不搭建或少搭建腳手架的條件下，一環(huán)接一環(huán)地向前推進(jìn)，這樣施工進(jìn)度要比襯砌鋼筋混凝土拱壁提高工效3-5倍以上，實(shí)現(xiàn)了主體承載組合隧道壁板在隧道外面工廠化生產(chǎn)組合成單塊隧道壁板，運(yùn)到洞內(nèi)拼接成環(huán)，形成連續(xù)化施工作業(yè)，縮短了洞內(nèi)作用時(shí)間，大大節(jié)省了人工費(fèi)用，縮短了建設(shè)周期。3、本專利技術(shù)組合隧道壁板是在球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件安裝在一起再放入定型木質(zhì)模板中充填混凝土到凝固成形，形成主要承載球鐵構(gòu)件和鋼筋網(wǎng)架組本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種預(yù)埋式球鐵框架?鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，該組合隧道壁板包括：球鐵框架、鋼筋網(wǎng)架組合件、鋼筋混凝土構(gòu)件，球鐵框架一側(cè)與鋼筋網(wǎng)架組合件連接組合，組合后的球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件置于定形模板中充填混凝土經(jīng)養(yǎng)生凝固，形成牢固結(jié)合預(yù)埋式球鐵框架?鋼筋混凝土組合隧道壁板。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，該組合隧道壁板包括：球鐵框架、鋼筋網(wǎng)架組合件、鋼筋混凝土構(gòu)件，球鐵框架一側(cè)與鋼筋網(wǎng)架組合件連接組合，組合后的球鐵框架與鋼筋網(wǎng)架組合件置于定形模板中充填混凝土經(jīng)養(yǎng)生凝固，形成牢固結(jié)合預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板。2.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板的軸向邊框和徑向邊框上分別開設(shè)有連接孔，軸向邊框上的連接孔為軸向連接孔，徑向邊框上的連接孔為徑向連接孔；根據(jù)隧道要求的直徑大小，預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板等分成單元組合隧道壁板，所述的單元組合隧道壁板之間通過徑向連接孔組裝連接形成一節(jié)整體組合隧道壁板，相鄰的所述每節(jié)整體組合隧道壁板之間通過軸向連接孔連接拼裝。3.按照權(quán)利要求1或2所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，在預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板的外徑部位與盾構(gòu)機(jī)挖掘的圍巖土體孔洞之間空隙通過砂漿注漿體搗實(shí)固定，形成由預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板一次性襯砌拱壁的支承防護(hù)結(jié)構(gòu)體系。4.按照權(quán)利要求1或2所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，球鐵框架設(shè)有對稱的兩個(gè)框架外弧板、一個(gè)內(nèi)弧板：閉口式內(nèi)弧板或開口式內(nèi)弧板、對稱的兩個(gè)框架縱向輻板、對稱的兩個(gè)軸向邊框和對稱的兩個(gè)徑向邊框，內(nèi)弧板位于球鐵框架的內(nèi)徑部位中間，框架外弧板位于球鐵框架的外徑部位兩側(cè)，內(nèi)弧板的兩端分別通過框架縱向輻板與框架外弧板連接，軸向邊框和徑向邊框分別為球鐵框架的四邊框，內(nèi)弧板、框架縱向輻板、四邊框之間形成內(nèi)凸、外凹的結(jié)構(gòu)，框架外弧板、框架縱向輻板與四邊框之間形成內(nèi)凹、外凸結(jié)構(gòu)；兩個(gè)框架縱向輻板之間設(shè)置輻板內(nèi)橫向筋板，四邊框內(nèi)側(cè)設(shè)置四邊框內(nèi)橫向筋板。5.按照權(quán)利要求4所述的預(yù)埋式球鐵框架-鋼筋混凝土組合隧道壁板，其特征在于，當(dāng)球鐵框架采用閉口式內(nèi)弧板時(shí)，通過框架外弧板、閉口式內(nèi)弧板、框架縱...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳鎮(zhèn)，吳成玉，吳謙，吳超，
申請(專利權(quán))人：吳鎮(zhèn)，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21