隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构及施工方法

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构及施工方法。

背景技术

当隧道因考虑通风、排烟或防灾救援疏散等需求，需要将两线或多线大跨断面隧道进行内部空间分隔时，可采用断面内设置中隔墙的方式进行空间分隔。中隔墙结构在运营过程中可兼做逃生平台受力支撑点、通风隔断、消防隔断和防灾隔断，中隔墙承受自身重力荷载并承受列车运行时洞内活塞风压产生的作用荷载。

隧道断面在设计阶段经过受力计算，结构自身首先是稳定的，能够满足荷载及承载等需求。设置中隔墙后，中隔墙底部与隧道仰拱结构或仰拱填充采用刚性连接（可先期预留钢筋或后期植筋），满足墙体“稳固生根”的需求；中隔墙一般与隧道内部空间等高，墙体一般均较高，中隔墙顶部如何与隧道结构进行有效连接，是需要研究和思考的问题。

如果中隔墙顶部与隧道结构固结浇筑在一起，形成所谓的刚性连接，则中隔墙与隧道结构成为一体化结构，中隔墙就必须要参与到隧道结构的整体受力中，此时要进行结构整体计算。如此情况下，墙体结构就要满足整体的受力承载要求，墙体此时成为了既承受竖向荷载又承受顶部结合处弯矩等荷载的结构，墙体结构要根据计算结果考虑加强，且刚性连接的节点处容易形成应力集中，应力集中对局部结构不利，节点处还应单独计算。隧道结构常规是圆形或马蹄形断面，隧道自身断面受力相对比较有利，通过断面拟定和结构设计自身受力就可稳固，但增加中隔墙连接后，改变了隧道结构初始的受力状态，节点处出现应力集中，受力方式及受力性能均发生变化，反而形成了局部的“受力不利”节点。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构及施工方法，中隔墙顶部与隧道结构采用两者可发生受力夹持关系但又不产生节点固结的连接方式，在满足功能需求的同时，有效规避了现有技术方案中刚性连接所带来的相关不利问题。

本发明所采用的技术方案为：

隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构，其特征在于：

所述联结节点结构用于将中隔墙顶部与隧道结构的拱部范围发生连接关系，于中隔墙顶部对应的拱部结构处设置两道带肋角钢板，中隔墙顶部插入两道带肋角钢板之间，中隔墙顶部与隧道拱部结构之间留有空隙。

带肋角钢板为异型角钢板，顺着隧道拱部结构形状定形，位于中隔墙顶部的两侧，靠近中隔墙一侧的钢板面竖直，靠近隧道拱部结构一侧的钢板面与隧道拱部结构面拟合并紧贴拱部结构。

带肋角钢板靠近隧道拱部结构一侧的钢板通过锚胀螺栓固定牢靠。

带肋角钢板沿隧道纵向连续设置或间隔分段设置。

带肋角钢板在两个侧面板之间设置有横向的加劲肋板，加劲肋板沿隧道纵向间隔设置。

中隔墙顶部两侧对应带肋角钢板的位置设置有中隔墙顶部预埋钢板。

中隔墙顶部对应预埋钢板的位置处设置有横向的中隔墙顶部预埋钢筋，中隔墙顶部预埋钢板内侧与中隔墙顶部预埋钢筋焊接连接。

中隔墙顶部侧面与带肋角钢板之间设置有嵌缝密封条，采用硅酮类或聚氨酯类嵌缝条。

隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构及施工方法，其特征在于：

所述方法主要包括以下步骤：

步骤一：于隧道结构内的设计位置构建中隔墙，中隔墙顶部与隧道拱部结构之间预留间隙；

步骤二：在中隔墙顶部两侧的隧道拱部结构上通过锚胀螺栓固定带肋角钢板，两侧带肋角钢板将中隔墙顶部夹持约束住形成非刚性连接，后期当隧道拱部结构出现变形或下沉时，中隔墙顶部在左右带肋角钢板之间的槽体结构中滑动，形成竖向不接触受力、左右侧始终接触受约束的态势；中隔墙可起到洞内空间分隔作用，但不参与隧道衬砌结构自身的变形和受力，各自受力特征明晰；

步骤三：在带肋角钢板与中隔墙顶部之间垫加一层嵌缝密封条，根据情况考虑采用硅酮类或聚氨酯类嵌缝密封条，将中隔墙顶部与隧道拱部结构之间的间隙与外界隔绝密封，同时起到受力缓冲、阻隔和传力作用。

本发明具有以下优点：

1、隧道断面尤其是大跨断面，在结构建造及后期使用过程中，结构顶部或多或少会出现一定量的变形或下沉，本发明将中隔墙与隧道拱部结构脱开100~150mm左右的距离，预留出隧道结构一定的下沉变形量，确保隧道结构对中隔墙不传力，不对中隔墙产生额外荷载作用，有效避免了节点处附加应力集中的产生。

2、因中隔墙墙体较高，考虑断面净空、限界及经济性等要求，墙体厚度也不宜过大，且墙体还需承受一定的侧向荷载，光靠墙体底部固定生根还不足以保证墙体的耐久性和稳定，本发明在墙体顶部左右两侧设带肋角钢板，角钢板一侧与隧道拱部结构采用锚胀螺栓固定，另一侧与中隔墙墙体紧挨，形成用带肋角钢板将中隔墙“夹持约束”的局面，同时带肋角钢板与中隔墙不连接，因此当隧道结构发生下沉等变形时，角钢板可在墙体两侧上下滑动，不会引起额外的受力集中，同时角钢板又始终夹持约束着墙体，可有效防止墙体发生左右晃动或倾覆变形等，确保了墙体的稳固。

附图说明

图1为双线隧道断面及中隔墙设计示意图。

图2为多线隧道断面及中隔墙设计示意图。

图3为中隔墙配筋图。

图4为中隔墙与隧道拱部结构的联结节点大样图。

图5为中隔墙顶部预埋钢板大样图（单侧）。

图中，1-二次衬砌，2-初期支护，3-中隔墙，4-隧道仰拱填充，5-隧道仰拱结构，6-整体道床底面，7-隧道拱部结构，8-内轨顶面，9-中隔墙体配筋，10-隧道底部结构（可为隧道仰拱，也可为隧道仰拱填充），11-结构内预埋钢筋，12-嵌缝密封条，13-锚胀螺栓，14-带肋角钢板，15-中隔墙顶部侧面预埋钢板，16-中隔墙顶部预埋钢筋。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

隧道内部的中隔墙结构可采用全部现浇或半预制半现浇的方式形成，中隔墙下部一般为现浇结构，可采用先期预留钢筋或后期植筋的形式，与隧道底部结构形成刚性连接；上部可采用现浇结构或预制结构（如果中隔墙上部采用预制结构，后期通过现场组装与下部的现浇结构联结成整体）。本发明所涉及的一种隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构，用于将中隔墙3顶部连接到隧道结构的拱部范围，但不采用固结现浇的刚性连接方式，而采用一种全新的联结方式。

于中隔墙3顶部对应的拱部结构7处设置两道带肋角钢板14，中隔墙3顶部伸入两道带肋角钢板14之间的条形槽状结构中，中隔墙3顶部与隧道拱部结构7之间留有一定的空隙，中隔墙3与隧道拱部结构7之间可预留100~150mm左右空隙，即预留隧道结构一定的沉降变形量，从而当隧道结构发生沉降变形时，不对中隔墙3产生额外的荷载作用，也就不会产生附加应力集中，结构各自受力明晰，中隔墙3顶部与隧道拱部结构7之间不采用固结浇筑，两者不固结连接在一起，而是留有一定的空隙，形成 “可上下滑动、但左右受限”的受力态势。

带肋角钢板14为异型角钢板，位于中隔墙3顶部的两侧，靠近中隔墙3一侧的钢板面竖直，靠近隧道拱部结构7一侧的钢板面顺着隧道拱部结构形状，紧贴拱部结构7。根据中隔墙3设置位置的不同，相应的带肋角钢板14两个侧板面为适应隧道拱部结构7的内轮廓形状需采用不同的夹角及结构形式，如图4中两侧的锐角形式或钝角形式。带肋角钢板14靠近隧道拱部结构7的侧面板通过锚胀螺栓13与隧道拱部结构7固定在一起。

根据需要，带肋角钢板14可沿隧道纵向连续设置或间隔分段设置。带肋角钢板14两个侧面板之间设置横向的加劲肋板，加劲肋板沿隧道纵向按一定距离间隔设置，进一步提高角钢板的整体强度。

中隔墙3顶部侧面与带肋角钢板14之间设置有嵌缝密封条12，可根据情况考虑采用硅酮类或聚氨酯类嵌缝密封条，将中隔墙3顶部与隧道拱部结构7之间的间隙更好的封闭，起到受力缓冲、密封阻隔和侧向传力作用。

中隔墙3顶部侧面对应带肋角钢板14的位置设置有中隔墙顶部预埋钢板15，中隔墙3顶部内设置有横向的中隔墙顶部预埋钢筋16，中隔墙3顶部预埋钢板15内侧与中隔墙3顶部预埋钢筋16焊接连接，可采用双面搭接焊焊接，确保预埋钢板15的稳固牢靠。中隔墙3顶部预埋钢板15的设置可减小中隔墙3顶部与带肋角钢板14两者间相互滑动的摩擦阻力，尽量不产生额外的附加作用力。

上述隧道结构与洞内中隔墙的联结节点结构及施工方法，包括以下主要步骤：

步骤一：于隧道结构内的设计位置构建中隔墙3，中隔墙3顶部与隧道拱部结构7之间预留一定的间隙；

步骤二：在中隔墙3顶部两侧的隧道拱部结构7上通过锚胀螺栓13固定带肋角钢板14，两侧带肋角钢板14将中隔墙3顶部夹持约束形成非刚性连接，当隧道拱部结构7出现变形或下沉位移时，中隔墙3的顶部能始终保持在带肋角钢板14之间的槽体结构中滑动；

步骤三：在带肋角钢板14与中隔墙3之间垫加一层嵌缝密封条12，将中隔墙3顶部与拱部结构7之间的空隙与外界密封隔绝。如此设置的中隔墙3，通过两侧带肋角钢板的夹持约束，确保墙体稳固不发生侧向倾倒，同时墙体顶部与隧道拱部结构不发生固结关系，不传递竖向受力及附加弯矩，也就不发生节点应力集中。

本发明涉及的节点结构，既不增加局部应力集中，也不影响隧道结构既定的受力状态，又满足中隔墙自身稳固的要求，各自结构受力清晰明确，同时也实现了隧道内设中隔墙进行空间分隔的功能，构思巧妙，受力清晰，简单易行，经济实用。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。