一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构的制作方法

1.本实用新型属于地下结构工程技术领域，具体涉及一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构。


背景技术：

2.目前在工程施工领域，预制构件的应用越来越广泛，尤其是在建筑、市政、桥梁领域。预制构件即在工厂内将加工好的构件运送至施工现场，进行吊装、拼接施工。预制构件施作可以减少现场现浇混凝土的体量及环境污染，并且能够提高整体施工质量。预制构件的施工关键在于如何进行相邻构件间的连接，
3.在预制构件连接方面形式多种多样，预应力连接作为一种预制构件的干法连接形式，被广泛应用于建筑、桥梁、市政等工程领域，此种形式具备结构连接速度快，拼缝处不需养护即能快速受力等优点。现有隧道预制衬砌多是采用螺栓连接。螺栓连接形式存在有螺栓手孔较小，现场人工用扭力扳手预紧管片螺栓，劳动强度大，作业时间长，导致管片拼装速度缓慢，进而影响隧道整体施工进度等缺点。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构，节约施工人力，缩短施工工期，对预制衬砌施加应力大小控制较为精确，能够实现预制衬砌的安全快速施工。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构，该连接结构由多环衬砌环沿纵向拼接而成；所述衬砌环包括上下相对设置的预制衬砌上分块和预制衬砌下分块，所述预制衬砌上分块包括顶板以及与所述顶板两端连接的两上侧墙，所述预制衬砌下分块包括底板以及与所述底板两端连接的两下侧墙；所述顶板、所述上侧墙、所述下侧墙和所述底板内均对应设有多个竖向贯穿的竖向预应力张拉孔，竖向上相对应的竖向预应力张拉孔中张拉有同一根预应力螺纹钢筋，且所述竖向预应力张拉孔内压注有细石混凝土。
6.进一步地，所述顶板上还连接有上隔板，所述上隔板位于两上侧墙之间；所述底板上还连接有下隔板，所述下隔板位于两下侧墙之间；所述顶板、所述上隔板、所述下隔板和所述底板内均对应设有多个竖向贯穿的竖向预应力张拉孔，竖向上相对应的竖向预应力张拉孔中张拉有同一根预应力螺纹钢筋，且所述竖向预应力张拉孔内压注有细石混凝土。
7.更进一步地，所述顶板的顶面上对应竖向预应力张拉孔的位置均设有第一竖向槽口，所述下侧墙的侧面上对应竖向预应力张拉孔的位置均设有第二竖向槽口，所述下隔板的侧面上对应竖向预应力张拉孔的位置均设有第三竖向槽口；所述第一竖向槽口、所述第二竖向槽口和所述第三竖向槽口均与相对应的竖向预应力张拉孔连通，且均填充有细石混凝土。
8.进一步地，各所述衬砌环的顶板、上侧墙、下侧墙和底板内均设有纵向贯穿的纵向
预应力张拉孔，且各所述衬砌环纵向上相对应的纵向预应力张拉孔中张拉有同一根永久预应力钢绞线，且所述纵向预应力张拉孔内压注有细石混凝土。
9.更进一步地，各所述衬砌环的顶板的顶面上对应纵向预应力张拉孔的位置均设有第一纵向槽口，各所述衬砌环的上侧墙、下侧墙和底板上对应纵向预应力张拉孔的位置均设有第二纵向槽口；所述第一纵向槽口和所述第二纵向槽口均与相对应的纵向预应力张拉孔连通，且均填充有细石混凝土。
10.进一步地，所述衬砌环的纵向拼缝面刷涂有环氧树脂胶。
11.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
12.（1）本实用新型提供的上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构，相比于现有隧道预制衬砌连接做法，可以节约施工人力，缩短施工工期，并且施工方面，对预制衬砌施加应力大小控制精确，从而实现预制衬砌的安全快速施工；
13.（2）本实用新型通过在预制衬砌上分块和预制衬砌下分块上预留竖向预应力张拉孔和和纵向预应力张拉孔，以对预制衬砌上分块和预制衬砌下分块进行竖向预应力连接以及对衬砌环之间进行纵向预应力连接，同时在预制衬砌上分块和预制衬砌下分块上预留不同形式的预应力张拉槽口，以便于进行预应力张拉；竖向预应力连接和纵向预应力连接共同作用于衬砌环，分别对衬砌环竖向和相邻衬砌环之间进行张拉紧固，提高整个结构的整体性；
14.（3）本实用新型在对衬砌环之间进行纵向预应力连接时，在衬砌环拼装完成后首先对本环衬砌和前一环衬砌进行临时纵向预应力连接，如此循环至纵向拼装若干环衬砌环形成一个衬砌节段后，采用对角形式将阶段内各相邻衬砌环之间的临时纵向预应力连接一一解除并采用整段钢绞线将阶段内所有衬砌环贯穿并施加永久纵向预应力进行纵向永久预应力连接，提高衬砌环纵向拼装精度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本实用新型实施例提供的上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的衬砌环的永久连接示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的相邻两环衬砌环的临时连接示意图；
19.图中：1、预制衬砌上分块，2、预制衬砌下分块，3、竖向拼缝，4、第一纵向槽口，5、第二纵向槽口，6、纵向预应力张拉孔，7、第一竖向槽口，8、第二竖向槽口，9、第三竖向槽口，10、预应力螺纹钢筋，11、竖向预应力张拉孔，12、永久预应力钢绞线，13、纵向拼缝，14、临时预应力钢绞线。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.如图1所示，本实施例提供一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接结构，该连接结构由多环衬砌环沿纵向拼接而成；所述衬砌环包括上下相对设置的预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2，所述预制衬砌上分块1包括顶板以及与所述顶板两端连接的两上侧墙，所述预制衬砌下分块2包括底板以及与所述底板两端连接的两下侧墙；所述顶板、所述上侧墙、所述下侧墙和所述底板内均对应设有多个竖向贯穿的竖向预应力张拉孔11，竖向上相对应的竖向预应力张拉孔11中张拉有同一根预应力螺纹钢筋10，且所述竖向预应力张拉孔11内压注有细石混凝土。本实施例的衬砌环由预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2拼装后通过预应力连接，可以减少支模工序，缩小衬砌现场施作空间，节省模具、人力和工期，且能够实现预制衬砌的安全快速施工；同时衬砌分块采用预制形式，可以在工厂流水线上生产，施工方便、质量易控制，施工影响小，材料浪费少。
24.进一步地，所述顶板上还连接有上隔板，所述上隔板位于两上侧墙之间；所述底板上还连接有下隔板，所述下隔板位于两下侧墙之间；所述顶板、所述上隔板、所述下隔板和所述底板内均对应设有多个竖向贯穿的竖向预应力张拉孔11，竖向上相对应的竖向预应力张拉孔11中张拉有同一根预应力螺纹钢筋10，且所述竖向预应力张拉孔11内压注有细石混凝土。
25.更进一步地，所述顶板的顶面上对应竖向预应力张拉孔11的位置均设有第一竖向槽口7，所述下侧墙的侧面上对应竖向预应力张拉孔11的位置均设有第二竖向槽口8，所述下隔板的侧面上对应竖向预应力张拉孔11的位置均设有第三竖向槽口9；所述第一竖向槽口7、所述第二竖向槽口8和所述第三竖向槽口9均与相对应的竖向预应力张拉孔11连通，且均填充有细石混凝土。如图1所示，本实施例通过顶板上的第一竖向槽口7和下侧墙上的第二竖向槽口8对侧墙内的预应力螺纹钢筋10进行竖向永久预应力张拉，通过顶板上的第一竖向槽口7和下隔板上的第三竖向槽口9对隔板内的预应力螺纹钢筋10进行竖向永久预应力张拉。
26.进一步地，各所述衬砌环的顶板、上侧墙、下侧墙和底板内均设有纵向贯穿的纵向预应力张拉孔6，且各所述衬砌环纵向上相对应的纵向预应力张拉孔6中张拉有同一根永久预应力钢绞线12，且所述纵向预应力张拉孔6内压注有细石混凝土。本实施例中预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2通过竖向预应力连接形成衬砌环，节段内所有衬砌环通过永久预
应力钢绞线12张拉进行纵向永久预应力连接，从而实现预制衬砌的安全快速施工。
27.更进一步地，各所述衬砌环的顶板的顶面上对应纵向预应力张拉孔6的位置均设有第一纵向槽口4，各所述衬砌环的上侧墙、下侧墙和底板上对应纵向预应力张拉孔6的位置均设有第二纵向槽口5；所述第一纵向槽口4和所述第二纵向槽口5均与相对应的纵向预应力张拉孔6连通，且均填充有细石混凝土。本实施例通过顶板上的第一纵向槽口4、上侧墙上的第二纵向槽口5、下侧墙上的第二纵向槽口5和底板上的第二纵向槽口5分别对顶板、上侧墙、下侧墙和底板进行纵向预应力张拉。纵向预应力张拉包括临时纵向预应力张拉和永久纵向预应力张拉，通过相邻两环衬砌环上的第一纵向槽口4和第二纵向槽口5分别对相邻两环衬砌环的顶板、上侧墙、下侧墙和底板进行临时预应力张拉，待纵向拼装一节段后，通过节段首尾衬砌环上的第一纵向槽口4和第二纵向槽口5对节段内的所有衬砌环的顶板、上侧墙、下侧墙和底板进行永久预应力张拉。
28.进一步地，所述衬砌环的纵向拼缝面刷涂有环氧树脂胶，以增加相邻衬砌环之间的连接力。
29.如图1
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图3所示，本实施例还提供一种上下分块的明挖隧道预制衬砌预应力连接方法，包括如下步骤：
30.1）在工厂完成预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2的预制，并运输至明挖隧道施工现场；
31.2）将预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2拼接形成衬砌环；
32.具体为：先将预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2拼进行竖向拼装，然后在预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2的竖向上相对应的竖向预应力张拉孔11中穿入预应力螺纹钢筋10，并通过预制衬砌上分块1和预制衬砌下分块2上的竖向槽口对预应力螺纹钢筋10进行竖向永久预应力张拉，挤压预制衬砌竖向拼缝3；张拉结束后对所有竖向预应力张拉孔11进行压浆封堵，并采用细石混凝土对竖向槽口进行密封。
33.3）在相邻两环衬砌环的纵向拼缝面刷涂环氧树脂胶，以增加相邻衬砌环之间的连接力；然后将临时预应力钢绞线14穿入相邻两环衬砌环相同点位的纵向预应力张拉孔6中，并通过相邻两环衬砌环上的纵向槽口对临时预应力钢绞线14进行纵向临时预应力张拉；
34.4）待纵向拼装若干环衬砌环之后，将节段内各相两环邻衬砌环之间的临时预应力连接解除，然后将永久预应力钢绞线12贯穿节段内所有衬砌环相同点位的纵向预应力张拉孔6，并通过首尾衬砌环上的纵向槽口对永久预应力钢绞线12进行纵向永久预应力张拉；
35.5）纵向永久预应力张拉结束后，对节段内所有纵向预应力张拉孔6进行压浆封堵，并采用细石混凝土对纵向槽口进行密封。
36.进一步地，步骤3）中，刷涂环氧树脂胶之后，在相邻两环衬砌环的顶板、上侧墙、下侧墙和底板上相同点位的纵向预应力张拉孔6中分别穿入临时预应力钢绞线14，并通过相邻两环衬砌环的顶板上的第一纵向槽口4以及上侧墙、下侧墙和底板上的第二纵向槽口5对临时预应力钢绞线14进行纵向临时预应力张拉。
37.更进一步地，在预制衬砌上分块1的顶板、上侧墙与预制衬砌下分块2的底板、下侧墙竖向上相对应的竖向预应力张拉孔11中穿入预应力螺纹钢筋10，在预制衬砌上分块1的顶板、上隔板与预制衬砌下分块2的底板、上隔板竖向上相对应的竖向预应力张拉孔11中穿入预应力螺纹钢筋10，并通过顶板上的第一竖向槽口7、下侧墙上的第二竖向槽口8以及下
隔板上的第三竖向槽口9对相对应的预应力螺纹钢筋10进行竖向永久预应力张拉。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。