一种隧道洞门墙石材饰面结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种隧道建设领域，具体是指一种隧道洞门墙石材饰面结构及施工方法。

背景技术

建筑外墙干挂石材应用十分广泛，个别交通隧道工程试着直接移植至隧道洞门墙石材饰面，但由于该方法存在一定的安全隐患，故未取得实质性的进展。主要原因是交通隧道与建筑工程不同，交通隧道洞门墙的受力情况十分复杂，既存在渗透水、冰雪、自然风力等气候环境影响，又有行车振动和车辆活塞风受力等外力。因此，隧道洞门墙石材饰面结构需要综合考虑上述因素，方能确保工程营运安全和交通畅通。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、安全可靠、美观实用、资源节约的隧道洞门墙石材饰面结构及施工方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种隧道洞门墙石材饰面结构，包括构成隧道洞门墙的墙面和拱圈，以及构成石材饰面的多块方形饰面、多块条形饰面和多块弧形饰面，所述的多块方形饰面平整铺贴在墙面上，每块方形饰面的背面中部均设有面凹槽和嵌固在面凹槽内的7形板嵌件，每块方形饰面的上缘面和下缘面均设有边凹槽，每相邻两块方形饰面的边凹槽之间均设有T形板嵌件，且7形板嵌件和T形板嵌件均经连接件与倾斜锚固在隧道洞门墙上的锚栓连接；所述的多块条形饰面沿水平方向铺贴在墙面顶部，每块条形饰面均与相邻的方形饰面粘合连接；所述的多块弧形饰面沿拱圈外沿铺贴，每块弧形饰面的背面中部均设有面凹槽和嵌固在面凹槽内的7形板嵌件，该7形板嵌件经连接件与倾斜锚固在隧道洞门墙上的锚栓连接；所述的石材饰面与隧道洞门墙之间设有多根沿纵横方向布置的渗水管和灌注自密实混凝土，每相邻两块石材饰面之间均密封胶合。

每根所述的锚栓直径为

公式一、

由以上式可得到

公式二、

公式一、公式二中的各符号定义为：

所述的连接件包括内角钢连接件和外角钢连接件；所述的T形板嵌件经外角钢连接件与倾斜锚固在隧道洞门墙上的锚栓连接；所述的7形板嵌件经内角钢连接件与倾斜锚固在隧道洞门墙上的锚栓连接；所述的内角钢连接件与外角钢连接件之间设有互相连接的十字板。

所述的隧道洞门墙顶部埋置避雷针，该避雷针经导线与所有连接件连通，再接入接地线。

所述的渗水管为耐久性

所述的方形饰面每块长度110cm～120cm、宽度50cm～60cm、厚度2.8cm～3.2cm，弧形饰面每块长度80cm～120cm、宽度同拱圈宽度、厚度2.8cm～3.2cm，条形饰面每块长度110cm～120cm、宽度20cm～30cm、厚度8cm～10cm；所述方形饰面的上缘面和下缘面的中间切割出边凹槽，该边凹槽尺寸不小于高20mm×宽0.8mm，其内由T形板嵌件嵌固，边凹槽与T形板嵌件的间隙1.5mm～2.0mm；所述方形饰面的背面中部切割出多个面凹槽，每个面凹槽的尺寸均不小于高120mm×宽20mm，每个面凹槽内均由7形板嵌件嵌固，该面凹槽与7形板嵌件的间隙1.5mm～2.0mm；所述弧形饰面的背面中部切割出多个面凹槽，每个面凹槽的尺寸均不小于高120mm×宽20mm，每个面凹槽内均由7形板嵌件嵌固，该面凹槽与7形板嵌件的间隙1.5mm～2.0mm；所述的条形饰面经水泥砂浆粘结在隧道洞门墙的墙面顶部，并悬出方形饰面和弧形饰面构成的平面5cm～8cm；所述的相邻两块石材饰面之间均设有分隔缝，该分隔缝内填塞泡沫条和硅酮结构密封胶作密封胶合。

所述的外角钢连接件的尺寸不小于∟50mm×5mm、长度与方形饰面的长度相同；所述的内角钢连接件的尺寸不小于∟50mm×5mm×120mm。

所述的锚栓为长度

所述的自密实混凝土为自密实纤维混凝土，其在自身重力作用下,无需任何振捣即能密实成型的高性能水泥混凝土；所述的自密实混凝土内掺加聚丙烯纤维类无机纤维，并填灌入石材饰面与隧道洞门墙表面以及连接件和渗水管之间的空隙；自密实混凝土的最小层厚不小于2cm，构成自密实混凝土的粗骨料直径不大于1.0cm。

一种隧道洞门墙石材饰面结构施工方法，包括如下步骤：

步骤一、调查检测和设计计算

步骤二、制作石材饰面的结构部件

②按设计图纸制作渗水管和连接件，数量和质量符合设计要求；

步骤三、搭设施工脚手架

②清理隧道洞门墙上的混凝土残渣、水泥浆，凿毛局部过于光滑处混凝土；

步骤四、安装渗水管

②纵向渗水管与横向渗水管接头用硅酮结构密封胶密封；

步骤五、石材饰面施工

②锚栓钻孔，锚栓孔的孔径和深度符合设计要求，钻孔完成后用空压机压气清孔；

步骤六、安装防雷装置

②在锚栓、连接件安装完成后用导线连通所有连接件和接入接地线，并预留最高排连接件至顶部避雷针的连接导线；

步骤七、石材饰面养护和质量检验

在锚栓灌入水泥砂浆直至所有石材饰面施工过程中，注重工程施工质量，并进行必需的试验检测，及时养护保证内在质量，分隔缝宽度一致，石材饰面的分块线条顺直，沿竖向的分隔缝相互错开不留竖向通缝，外观平整美观。

与现有技术相比，本发明主要提供了一种隧道洞门墙石材饰面结构，其具有如下优点：一是针对交通隧道与建筑工程的不同特点，综合考虑交通隧道洞门墙的复杂受力情况，既考虑渗透水、冰雪、自然风力等气候环境影响，又考虑行车振动和车辆活塞风受力等外力荷载，确保安全；二是根据隧道洞门墙石材饰面的受力特点，将锚栓设置为与墙面成一定夹角，优化结构受力，将石材饰面部分竖向受力转化为锚栓的受压力，且锚栓孔倾斜向上灌注砂浆时与常规的水平向锚栓孔相比避免砂浆外流浪费，既节约材料又方便砂浆灌入密实；三是所用的连接件均为普通钢材，比常规使用的不锈钢连接件节约费用，相邻连接件之间用十字板相互焊接，增强整体稳定性，同时石材饰面与隧道洞门墙表面之间设置纵横向渗水管排水，空隙内又由掺加聚丙烯纤维类无机纤维的自密实混凝土灌实，综合石材饰面湿贴法、干挂法等方法的优点，提高抗裂性和耐久性；四是所提供的计算方法原理清晰、实用易行，可作为隧道洞门墙石材饰面结构设计和施工的指导，提高了安全质量性能。因此，本发明是一种构造简单、施工便利、安全可靠、美观实用、资源节约的隧道洞门墙石材饰面结构，它能确保工程营运安全和交通畅通，结合相应的施工方法，更具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构立面示意图。

图2为隧道洞门墙石材饰面的结构立面图。

图3为图2的Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图4为图2的Ⅲ-Ⅲ剖面图。

图5为锚栓的受力计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图5所示，1.隧道洞门墙、11.拱圈、12.墙面、13.避雷针、14.接地线、2.渗水管、21.横向渗水管、22.纵向渗水管、3.石材饰面、31.方形饰面、32.条形饰面、33.弧形饰面、34.边凹槽、35.面凹槽、36.分隔缝、4.锚栓、41.水泥砂浆、42.螺帽、43.契形垫板、5.连接件、511.外角钢连接件、512.内角钢连接件、52.T形板嵌件、53.7形板嵌件、54.十字板、55.螺栓、6.自密实混凝土。

一种隧道洞门墙石材饰面结构及施工方法，如图1~图4所示，涉及一种隧道建设领域，它主要是在构成水泥混凝土隧道洞门墙的墙面12、拱圈11和墙面顶部铺贴多块石材饰面3，该隧道洞门墙1为隧道洞门的防护工程结构，可作为石材饰面3、连接件5、锚栓4和自密实混凝土6等的设置基础，而石材饰面3为花岗岩类不易风化石材，采用三类样式，分别为多块方形饰面31、多块条形饰面32和多块弧形饰面33。

所述的多块方形饰面31平整铺贴在墙面12上，该方形饰面31每块长度110cm～120cm、宽度50cm～60cm、厚度2.8cm～3.2cm，每块方形饰面31的背面中部均设有面凹槽35和嵌固在面凹槽内的7形板嵌件，每块方形饰面31的上缘面和下缘面均设有边凹槽34，每相邻两块方形饰面31的边凹槽之间均设有T形板嵌件，且7形板嵌件和T形板嵌件均经连接件5与倾斜锚固在隧道洞门墙1上的锚栓4连接。

所述的多块条形饰面32沿水平方向铺贴在墙面12顶部，该条形饰面32每块长度110cm～120cm、宽度20cm～30cm、厚度8cm～10cm，每块条形饰面32均与相邻的方形饰面31粘合连接。

所述的多块弧形饰面33沿拱圈11外沿铺贴，该弧形饰面33每块长度80cm～120cm、宽度同拱圈宽度、厚度2.8cm～3.2cm，每块弧形饰面33的背面中部均设有面凹槽35和嵌固在面凹槽内的7形板嵌件，该7形板嵌件经连接件5与倾斜锚固在隧道洞门墙1上的锚栓4连接。

其中，连接件5主要由内角钢连接件512和外角钢连接件511构成，上述部件均采用普通钢制材料。

而且，T形板嵌件52是经外角钢连接件511与倾斜锚固在隧道洞门墙1上的锚栓4连接，该外角钢连接件511的尺寸不小于∟50mm×5mm、长度与方形饰面31的长度相同；7形板嵌件53是经内角钢连接件512与倾斜锚固在隧道洞门墙1上的锚栓4连接，该内角钢连接件512的尺寸不小于∟50mm×5mm×120mm，再在内角钢连接件512与外角钢连接件511之间设有互相连接的十字板54进行加强。而T形板嵌件52与外角钢连接件511、7形板嵌件53与内角钢连接件512主要采用螺栓55连接固定。

所述的边凹槽34是在方形饰面31的上缘面和下缘面的中间通长切割而出，该边凹槽34是一个方形凹槽，尺寸不小于高20mm×宽0.8mm，上下相邻方形饰面31的两个边凹槽之间，也就是上一块方形饰面下缘面上的边凹槽与下一块方形饰面上缘面上的边凹槽内之间由T形板嵌件52作共同嵌固，且边凹槽34与T形板嵌件52的间隙1.5mm～2.0mm。

所述的面凹槽35是在方形饰面31的背面中部和弧形饰面33的背面中部切割出多个，每个面凹槽35也均是方形凹槽，尺寸均不小于高120mm×宽20mm，每个面凹槽35内均由7形板嵌件53嵌固，故面凹槽个数与7形板嵌件个数保持相同，该面凹槽35与7形板嵌件53的间隙1.5mm～2.0mm。

所述的条形饰面32经水泥砂浆41粘结在隧道洞门墙1的墙面12顶部，并悬出方形饰面31和弧形饰面33构成的平面5cm～8cm，该水泥砂浆41为高强度水泥砂浆，通过试验确定原材料和配合比。

所述的多个石材饰面3是按照隧道洞门墙1的大小规模分块的，隧道洞门墙上哪些部位需要铺贴方形饰面31或条形饰面32或弧形饰面33必须要求美规整洁，相邻两块石材饰面3之间均设有0.8cm～1.2cm的分隔缝36，例如分隔缝可设置在相邻两块方形饰面31、条形饰面32和弧形饰面33，也可设置在方形饰面31与条形饰面32之间或方形饰面31与弧形饰面33之间，沿竖向的分隔缝36相互错开不留竖向通缝，并在朝隧道洞门墙石材饰面出面方向的分隔缝36内填塞泡沫条和硅酮结构密封胶作密封胶合以固定住石材饰面。

所述的石材饰面4与隧道洞门墙1之间设有多根沿纵横方向布置的渗水管2以便于排泄渗透水，待硅酮结构密封胶固化后，在石材饰面3与隧道洞门墙1之间的间隙内还灌注自密实混凝土进6行连接加固；所述的渗水管2选用耐久性

所述的自密实混凝土6为自密实纤维混凝土，其在自身重力作用下,无需任何振捣即能密实成型的高性能水泥混凝土，主要通过控制水泥强度和水灰比、龄期、养护条件等使自密实混凝土强度等级满足配合比设计强度等级的要求，并使弹性模量、高抗裂性、长期性能和耐久性等其他性能符合设计或相关标准。所述的自密实混凝土内掺加聚丙烯纤维类无机纤维，增强抗裂性，并填灌入多个石材饰面3与隧道洞门墙1表面以及连接件和渗水管之间的空隙；自密实混凝土6的最小层厚不小于2cm，构成自密实混凝土6的粗骨料直径不大于1.0cm。

同时，隧道洞门墙1顶部埋置避雷针13，该避雷针经导线与所有连接件5连通，再接入接地线14，而避雷针13、接地线14均为隧道洞门墙1的防雷设置部件，避雷针13、导线和接地线14深度需符合二级防雷技术要求。

所述的多个锚栓4是隧道洞门墙1上石材饰面3结构的主要受力部件，该锚栓4为长 度

所述的每根锚栓4直径为

公式一、

由以上式可得到

公式二、

公式一、公式二中的各符号定义为：

另外，该隧道洞门墙石材饰面结构施工方法包括如下步骤：

步骤一、调查检测和设计计算

步骤二、制作石材饰面的结构部件

②按设计图纸制作渗水管和连接件，数量和质量符合设计要求；

步骤三、搭设施工脚手架

②清理隧道洞门墙上的混凝土残渣、水泥浆，凿毛局部过于光滑处混凝土；

步骤四、安装渗水管

②纵向渗水管22与横向渗水管21接头用硅酮结构密封胶密封；

步骤五、石材饰面施工

②锚栓钻孔，锚栓孔的孔径和深度符合设计要求，钻孔完成后用空压机压气清孔；

步骤六、安装防雷装置

②在锚栓4、连接件5安装完成后用导线连通所有连接件和接入接地线14，并预留最高排连接件至顶部避雷针13的连接导线；

步骤七、石材饰面养护和质量检验

在锚栓4灌入水泥砂浆41直至所有石材饰面3施工过程中，注重工程施工质量，并进行必需的试验检测，及时养护保证内在质量，分隔缝36宽度一致，石材饰面3的分块线条顺直，沿竖向的分隔缝36相互错开不留竖向通缝，外观平整美观。

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。