預(yù)制混凝土雙曲簿殼拱裝配型地下空間工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱裝配型地下空間工程支護(hù)結(jié)構(gòu)，是改革傳統(tǒng)的以拱模襯砌支護(hù)為無拱模施工方法。用途廣泛，能適應(yīng)于建造大，中型干道，公路山嶺隧道，地下鐵道，人民防空工程以及類似的地下工程，其特征是，整體性能好，剛度大，抗壓強(qiáng)度高，在施工操作中靈活機(jī)動性好，支護(hù)速度快，特別是在軟弱巖層中施工，如遇險工險段阻礙掘進(jìn)時，可靈活機(jī)動的掌握進(jìn)度。能節(jié)省資源，保護(hù)環(huán)境，同時在整個混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)制作的過程中均在地面設(shè)混凝土預(yù)制場“廠”有計劃的成批生產(chǎn)制作，為地下工程施工工廠化奠定基礎(chǔ)，實(shí)踐證明，本發(fā)明能符合優(yōu)質(zhì)，高速，安全，低耗，內(nèi)實(shí)外美的要求。
【專利說明】預(yù)制混凝土雙曲簿殼拱裝配型地下空間工程支護(hù)結(jié)構(gòu)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種地下空間建設(shè)工程領(lǐng)域，是一種預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱裝配型支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方法。
[0002]【背景技術(shù)】:目前修建大中型地下工程常用的施工方法是“暗挖法”，其支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法是傳統(tǒng)的拱模施工。這種拱模施工方法明顯的缺陷是拱模笨重，裝卸難度大，材料消耗多，回填難以密實(shí)，在掘進(jìn)中，抗塌方，抗?jié)B漏能力差，從而工程質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明為了克服現(xiàn)有地下工程以傳統(tǒng)的拱模襯砌支護(hù)的缺陷是采用一種預(yù)制混凝土，雙曲薄殼拱裝配型地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法是依據(jù)地下工程的設(shè)計要求，在工程動土開挖之前要按照工程的設(shè)計要求及規(guī)模的大小，在地面設(shè)置預(yù)制場“廠”配足精干的技術(shù)力量和生產(chǎn)、生活設(shè)施，按照工程進(jìn)度，有計劃，有步驟的生產(chǎn)地下工程中所需各種混凝土預(yù)制構(gòu)件來確保工程進(jìn)度所需。這樣就能取代了地下工程中傳統(tǒng)的拱模支護(hù)為無拱模施工。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是:按照地下工程設(shè)計的高，寬，尺寸，分A、B兩種結(jié)構(gòu)形式可供選擇運(yùn)用，如地下工程跨度過大，6公尺以上的工程如8、10公尺甚至更大跨度的工程，即可采用A型結(jié)構(gòu)(見附圖1所示)，這種結(jié)構(gòu)是預(yù)制的鋼筋混凝土曲線工字粱兩節(jié)碰裝與預(yù)制混凝土，雙曲薄殼拱(50X25X3公分厚至5公分厚)的規(guī)格板，裝配吻合再與現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土凝固密實(shí)組合而成的整體結(jié)構(gòu)。
[0005]如地下工程跨度在6公尺以內(nèi)的工程(如5、4、3、2公尺跨度的工程)可選擇采用B型結(jié)構(gòu)(見附圖2所示)，這種B型結(jié)構(gòu)是預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱波，三節(jié)碰裝(50公分X拱曲線1/3 X 4公分厚薄殼)與墻拱、現(xiàn)洪混凝土吻合結(jié)構(gòu)密實(shí)組合成為一千整體，這種結(jié)構(gòu)較為簡單，操作方便。
[0006]本發(fā)明是一種抗力強(qiáng)，剛度大，整體性能好的波浪型薄殼，在施工操作中方便，靈活、快捷，能適應(yīng)動態(tài)施工，在地下空間的建設(shè)中能廣泛地運(yùn)用，如公路山嶺隧道，地下鐵道，人民防空工程以及類似的地下工程。在施工中無論是人工開挖，還是機(jī)械掘進(jìn)，或者是揭開覆蓋式施工，都能適應(yīng)本發(fā)明的有益效果。從而使地下工程施工慢進(jìn)工廠化，能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高速、安全、低耗、內(nèi)實(shí)、外美的要求。
[0007]混凝土預(yù)制構(gòu)件的制作方法與要求。
[0008]依據(jù)地下工程的設(shè)計要求在混凝土預(yù)制構(gòu)件的制作前要做好場地、設(shè)備、模坐、模箱，要依據(jù)工程，設(shè)計的曲線等尺寸，準(zhǔn)確無誤地放出足尺大樣后做好各種模具。(見附圖3-4所示)，為確保工程質(zhì)量，對所有大小預(yù)制混凝土構(gòu)件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求很高。每一種構(gòu)件的質(zhì)量要好，幾何角度、尺寸要準(zhǔn)確無誤，一定要有專人負(fù)責(zé)檢驗(yàn)把關(guān)。
[0009]1、要嚴(yán)格把住建筑材料的質(zhì)量關(guān)。鋼材水泥一定要符合國標(biāo)優(yōu)質(zhì)材料、骨材、砂石要純凈。
[0010]2、混凝土配比:制作薄殼，要按照設(shè)計要求，一般用的1: 2.5: 3，采用中河沙，
0.5公分石均應(yīng)經(jīng)作篩，選再用清水洗凈為度。曲線工字梁制作其配比除石子加大1-2公分夕卜，其它的配比與薄殼的比試相同。
[0011]3、混凝土的水灰比要嚴(yán)格控制在0.45-0.50為宜。如混凝土水份過多就會影響構(gòu)件的強(qiáng)度。一般須經(jīng)過質(zhì)量檢測。如地下工程的跨度過大(8公尺以上)的預(yù)制構(gòu)件其強(qiáng)度應(yīng)達(dá)150#以上，以確保工程質(zhì)量。
[0012]4、混凝土的拌和，要以機(jī)械拌和為佳。如采用人工拌和時要堅持三干四濕。(即按配比的水泥、石砂先干拌三個回合，而后加入石子、再加水拌和四個回合)，拌均勻?yàn)槎取?br> [0013]5、預(yù)制混凝土曲線工字梁是地下工程中的主要承重骨架，因此在制作前要切實(shí)按照工字梁的曲線標(biāo)準(zhǔn)尺寸裝好梁模，配扎好鋼筋，裝好接點(diǎn)螺栓，預(yù)留眼孔等，經(jīng)檢驗(yàn)無誤后再進(jìn)行混凝土的澆灌和振搗，達(dá)到密實(shí)符合要求為度。
[0014]6、預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱波的制作:
[0015]薄殼制作的質(zhì)量要求高。每一塊蒲殼的幾何角度要準(zhǔn)確，厚度要均勻、密實(shí)、光滑美觀，能抗?jié)B漏。裝好模箱，制作完第一塊后，先撒純干素水泥灰:均勻一層，用鐵木抹子壓緊抹光，隨即以水玻璃防水劑均勻排刷1-2遍，再均勻撒滑石粉，一層鋪上一層格紙。再進(jìn)行調(diào)整好模具。校準(zhǔn)水平再時行制作第二塊，由此類推。在制作時，每一種模箱，每一個工班在24小時內(nèi)限制作6-8塊，不宜制作過多，防止變形、跑模，造成浪費(fèi)。
[0016]7、預(yù)制構(gòu)件制作完好后，要養(yǎng)護(hù)7-8天，待構(gòu)件產(chǎn)生強(qiáng)度后，就應(yīng)將構(gòu)件起開，托模分塊，清理好紙屑?；覊m分類堆放，妥善保管代用。
[0017]預(yù)制混凝土構(gòu)件的裝置和現(xiàn)澆混凝土:
[0018]1、按照地下工程的設(shè)計要求，在開挖掘進(jìn)完好的毛洞空間中依照先墻，后拱，再底部(地面)的施工順序，在安裝薄殼拱頂前對墻身的高、寬尺寸要詳細(xì)的檢查，要做到準(zhǔn)確無誤。墻體上端拱座水平要準(zhǔn)確，再行架設(shè)好簡易、牢固、便如裝卸的操作平臺及梁拱、薄殼的臨時支護(hù)架撐，要求牢固、平穩(wěn)、安全、便如操作。
[0019]2、安裝B型結(jié)構(gòu):
[0020]在安裝三節(jié)碰裝的薄殼拱波時，左右兩邊拱腳水平連線要用橫坊一根，再將薄殼兩邊上的接點(diǎn)處至橫枋中間加小木撐兩根，各撐穩(wěn)兩邊的薄殼，再安裝中間的拱頂薄殼。待三節(jié)薄殼成為一個吻合的整體時，受力的薄殼拱頂即安裝完好。
[0021]3、薄殼安裝完整后，每兩個拱波吻合處及拱腳部位，必須用素水泥漿填入溝縫中，用鐵木抹子壓緊，抹光以防滲漏。
[0022]4、每個拱波安裝完好后，要通過詳細(xì)的檢查，符合要求時在最后一道拱波的邊上中間接點(diǎn)處打兩道臨時支撐，以防在澆灌振搗混凝土的薄殼傾斜，脫開、移位而發(fā)生事故，確保安全施工。
[0023]5、拱頂混凝土的澆灌順序，要按照拱波與圍巖空間尺寸扎好鋼筋。必須從拱腳兩邊墻上同步向拱頂中心會合，逐步澆灌振搗密實(shí)為度。為了確保工程質(zhì)量，在每一個施工段，每一個工班必須連續(xù)作業(yè)澆灌振搗完畢，確?；炷恋恼w性能，必須以機(jī)械振搗為準(zhǔn)則。
[0024]6、為了防止?jié)B漏，同時要加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性能，在第一段混凝土澆灌完畢時，在銜接處必須將混凝土做成45°C的斜面，用鐵，木抹子壓緊，拓平拉毛。待下次混凝土澆灌施工前，再抹上一層素水泥灰漿。通過混凝土結(jié)構(gòu)成為一個整體，從而增強(qiáng)拱頂?shù)目箟簭?qiáng)度和抗?jié)B能力。其次，應(yīng)搶在混凝土澆灌完好后的第二天(即混凝土膨脹發(fā)出一定的熱量時)，要安排適當(dāng)?shù)募夹g(shù)人員在安裝完好的墻上拱波下面做好維修清理工作，使墻拱光滑，美觀，能抗?jié)B漏。[0025]7、在安裝薄殼和混凝土澆灌時要注意安裝好各種用途的通風(fēng)，照明，供水，供電等設(shè)備的預(yù)埋件。
[0026]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)施工方法，與傳統(tǒng)的暗挖法以拱模襯砌支護(hù)法相比較，有以下三個特征。
[0027]1、整體性能好，抗壓強(qiáng)度高。這種預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱是一種鋼度很大的波浪薄殼，這就使它能夠以比較小的厚度(3-5公分)的雙曲薄殼拱能跨越較大的跨度(4、6、8、10公尺)，甚至更大，它能支撐各種用途的地下建筑工程，依據(jù)設(shè)計要求所需標(biāo)號厚度的現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土，在未產(chǎn)生強(qiáng)度前的荷戴，待混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度后與裝配好的預(yù)制構(gòu)件凝結(jié)成為一個整體，它的抗力就更大，整體性能就更好。
[0028]2、機(jī)動靈活性好，支護(hù)速度快。如遇險工、階段、阻礙掘進(jìn)時，可靈活機(jī)動地掌握進(jìn)行施工。能掘進(jìn)多少就能支護(hù)多少，不受限制。同時又是抗塌坊，抗?jié)B漏、抗冒頂?shù)淖罴堰x擇，適應(yīng)于動態(tài)施工。
[0029]3、為地下工程施工工廠化創(chuàng)造了有利條件。
[0030]預(yù)制混凝土的所有構(gòu)件均可在地面設(shè)置預(yù)制場(廠)，按照工程規(guī)模所需預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格、質(zhì)量、數(shù)量進(jìn)行有計劃地成批生產(chǎn)，而后按工程進(jìn)度所需數(shù)量分批運(yùn)送到施工場地使用，這樣就大大的縮短了施工人員在地下空間中作業(yè)的時間，從而降低了勞動強(qiáng)度。實(shí)踐證明:本發(fā)明能符合優(yōu)質(zhì)、高速、安全、低耗、內(nèi)實(shí)外美的基本要求。
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0032]圖1:是A型，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖:
[0033](A型:隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖1-1剖面圖)
[0034]圖2:是B型，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖:
[0035](B型:隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖1-1剖面圖)
[0036]圖3:是A型，結(jié)構(gòu)中的曲線工字梁模座、模箱示意圖:
[0037]圖4:是B型，結(jié)構(gòu)中的雙曲薄殼拱、模座、模箱示意圖:
【具體實(shí)施方式】:
[0038]在圖1中A型結(jié)構(gòu):①毛洞(圍巖)層；②混凝土或鋼筋混凝土層；③預(yù)制鋼筋混凝土曲線工字梁兩節(jié)碰裝與50X25X3-4公分厚的預(yù)制混凝土雙曲薄殼規(guī)板，裝配組合結(jié)構(gòu)層；(4)預(yù)制混凝土工字梁；(5)預(yù)制混凝土墻、板、柱與現(xiàn)澆混凝土或方石砌體；(6)混凝土墻基礎(chǔ)；(7)通訊電纜槽(寬X深)30X25 ；⑶側(cè)水溝30X30 ； (9)隧道底部返拱30-40公分厚預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土 ；(10)隨道中心下水道(寬X深)50X60 ； (11)細(xì)石混凝土 5公分；
(12)側(cè)水溝(寬X深)30X30 ； (14)消防水管。
[0039]在圖1中:A型隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖:A型:1-1剖面圖所示是:以預(yù)制混凝土曲線工字梁兩節(jié)碰裝與預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱(50X25X3-5公分厚)規(guī)板裝配吻合再與現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土凝固密實(shí)，組合而成的整體結(jié)構(gòu)。
[0040]在圖2中:B型隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)全斷面示意圖所示實(shí)施例中，除圖中(4)預(yù)制混凝土、雙曲薄殼拱三節(jié)碰裝結(jié)構(gòu)外其它與圖1所述同。
[0041]圖3:A型預(yù)制混凝土曲線工字梁土模座、模箱示意圖:
[0042]具體實(shí)施例中，模座、模具，(I)鋼筋混凝土工字梁；(2)木質(zhì)模箱；(3)竹片拉條；(4)預(yù)留螺栓眼；(5)砧石模座砌體；(6)水泥沙漿抹面層。
[0043]圖4:B型預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱、模座、模箱示意圖:具體實(shí)施例中，模座、模具；
(I)砧石模座砌體，(2)水泥砂漿抹面；(3)水平地面；(4)木質(zhì)活動模箱。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)制混凝土雙曲薄殼拱、裝配型地下空間工程支護(hù)結(jié)構(gòu)，是地下空間建設(shè)中的一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括: A、混凝土預(yù)制構(gòu)件的制作，可在地面設(shè)置混凝土預(yù)制場(廠)，配足精干的技術(shù)力量及生產(chǎn)、生活等配套設(shè)施，依據(jù)地下工程的設(shè)計要求及工程的規(guī)模及用途，以地下空間的高、寬、尺寸、拱型、曲線、幾何、角度準(zhǔn)確無誤地放出足尺大樣。 B、依據(jù)施作放出的地下工程中的各種混凝土預(yù)制構(gòu)件的足尺大樣為準(zhǔn)則。制作好各種混凝土預(yù)制構(gòu)件的模具、模箱模座。 C、預(yù)制混凝土構(gòu)件的制作。要依據(jù)設(shè)計要求嚴(yán)格把住建筑材料質(zhì)量關(guān)，如鋼材、水泥一定要國標(biāo)，優(yōu)質(zhì)建材，砂石要純凈，混凝土的配比、拌合、澆注等工序一定要嚴(yán)格把關(guān)，確保預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。
2.依據(jù)權(quán)利要求(I)所述的一種預(yù)制混凝土，雙曲薄殼拱裝配型地下空間工程支護(hù)結(jié)構(gòu)。在地下工程領(lǐng)域中用途廣泛，如公路山嶺隧道地下鐵道，人民防空工程以及類似的地下工程，施工中無論是人工開挖，或是機(jī)械掘進(jìn)，或揭開覆蓋或施工均能運(yùn)用。區(qū)別于傳統(tǒng)的拱模襯砌支護(hù)，為無拱模施工，其特征是:一種抗力強(qiáng)，剛度大，整體性能好的預(yù)制混凝土雙曲拱波浪型薄殼，與現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土組合凝固成為一個整體時其強(qiáng)度就更高，整體性能就更好。施工方便，支護(hù)速度快，抗塌方，抗?jié)B漏能力強(qiáng)，在軟弱圍巖中施工如遇險工險段阻礙掘進(jìn)時，靈活、機(jī)動性好、適應(yīng)如動態(tài)施工。能掘進(jìn)多少就支護(hù)多少，能確保工程質(zhì)量和施工安全，能節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，減輕施工人員的勞動強(qiáng)度。包括: A、依據(jù)地下工程的設(shè)計要求:對已開挖掘進(jìn)完好的地下空間，其水平、方位、高、寬尺寸符合設(shè)計要求時，要按照先墻，后拱，再底部的施工順序進(jìn)行施工操作，并架設(shè)靈活、機(jī)動、簡易、牢固，容易裝卸的施工操作平臺?！澳_手架” B、依據(jù)地下工程的設(shè)計要求，組合裝配混凝土預(yù)制構(gòu)件形成一個地下空間的初期支護(hù)體。 C、在混凝土預(yù)制構(gòu)件組裝完好達(dá)到設(shè)計要求時，在初期支護(hù)體上面與圍巖的空間中，隨即施作鋼筋配扎，混凝土的澆灌和振搗，其施工順序要從拱腳兩邊墻上同步向拱頂中心緊密會合，成為一個地下空間的支護(hù)整體，同時要注重施工搭接縫的預(yù)留和封閉。
【文檔編號】E21D11/10GK103670442SQ201210321745
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】蘇國建 申請人:蘇國建