一种隧道二次衬砌钢筋限位结构及修正衬砌有效高度方法

技术领域

本公开涉及隧道施工领域，特别涉及一种隧道二次衬砌钢筋限位结构及修正衬砌有效高度方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

隧道工程的二次衬砌是保证隧道安全的最后一道防线，其施工质量直接关系到隧道的安全性。在隧道施工过程中，由于隧道二次衬砌钢筋重量大，在施工过程中由于重力的作用，往往会导致钢筋位置偏离设计位置，造成上下两排钢筋之间的距离与设计偏差过大，而两层钢筋之间的距离直接与二次衬砌有效截面高度相关，因此二次衬砌上下两排钢筋的偏位会导致效高度的减小或增大。当二次衬砌有效截面高度减小过大时，二衬衬砌结构受力性能降低，此时其抵抗围岩压力的作用大大减小，易造成隧道衬砌开裂，进而可能会造成渗漏水的出现，衬砌钢筋锈蚀，二次衬砌抵抗外力的作用进一步减小，形成恶性循环。当隧道有效截面高度增加过大时，势必会侵占隧道钢筋保护层厚度，造成隧道二次衬砌耐久性降低，钢筋易锈蚀膨胀，进而造成衬砌开裂，同样会进入恶性循环。

发明人发现，隧道二次衬砌配筋一般是由上层钢筋网、下层钢筋网以及箍筋进行连接，传统箍筋需要现场加工，通过逐个绑扎与上下两层钢筋网进行连接，传统箍筋仅能限制上下两层钢筋之间距离的增加，不能限制两者之间的靠近，因此无法保证二次衬砌截面有效高度；再者“箍筋”通过绑扎或焊接的形式与上下钢筋网进行连接，一旦绑扎(焊接)完成后难以对上下层钢筋网距离进行修正，往往造成二次衬砌截面有效高度不足；由于传统箍筋上下弯钩之间的距离小于二次衬砌上下层钢筋网的距离，往往造成传统箍筋安装困难，严重制约了施工速度。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种隧道二次衬砌钢筋限位结构及修正衬砌有效高度方法，通过支撑机构结合钢筋网之间的箍筋，支撑机构提供钢筋网之间的支撑，并在钢筋网间距减小时进行伸长推动钢筋网间距增大，避免对箍筋切割后调整间距，箍筋限制钢筋网间距过度增大，共同将钢筋网间距控制在所需范围内。

本公开的第一目的是提供一种隧道二次衬砌钢筋限位结构，采用以下技术方案：

包括能够沿轴向伸缩的支撑机构，支撑机构轴向的两端分别连接有对应连接不同层钢筋网的卡扣，卡扣用于连接钢筋网交叉口，支撑机构包括同轴依次连接的第一支撑杆、套筒和第二支撑杆，套筒能够通过转动改变第一支撑杆、第二支撑杆的轴向间距。

进一步地，所述套筒一端与第一支撑杆一端螺纹连接，套筒另一端与第二支撑杆一端螺纹连接，套筒的两端通过螺纹连接分别形成转动升降机构，以通过转动改变套筒与支撑杆的相对位置。

进一步地，所述套筒外圆周面上连接有至少两个手柄，手柄轴线沿套筒径向布置。

进一步地，所述卡扣包括第一箍件和第二箍件，第一箍件一端与第二箍件一端铰接，另一端均设有卡合件，能够卡合形成闭合结构或解锁。

进一步地，所述支撑机构轴向端部连接第一箍件或第二箍件，连接处位于卡扣铰接位于与卡合件之间。

进一步地，还包括箍筋，箍筋两端均设有弯钩，两端的弯钩能够对应勾挂不同层钢筋网，用于勾挂在钢筋网交叉口。

进一步地，所述支撑结构位于两层钢筋网之间，卡扣能够套设在钢筋网纵筋和横筋的十字交叉位置。

本公开的第二目的是提供一种修正衬砌有效高度方法，利用如上所述的隧道二次衬砌钢筋限位结构，包括以下步骤：

支撑机构布置在目标两层钢筋网之间，两端分别通过卡扣连接钢筋网；

对于不符要求的衬砌截面有效高度部分，通过支撑结构伸缩调整两层钢筋网之间的间距，直至满足需求。

进一步地，支撑结构一端通过卡扣连接在一层钢筋网的纵筋和横筋的交叉位置，另一端通过卡扣连接在另一层钢筋网的纵筋和横筋的交叉位置。

进一步地，套筒通过相对于支撑杆转动，改变支撑杆与套筒的相对位置，以调整支撑机构两端卡扣的间距。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)通过支撑机构结合钢筋网之间的箍筋，支撑机构提供钢筋网之间的支撑，并在钢筋网间距减小时进行伸长推动钢筋网间距增大，避免对箍筋切割后调整间距，箍筋限制钢筋网间距过度增大，共同将钢筋网间距控制在所需范围内。

(2)通过对升降机构的调节，来改变隧道二次衬砌上层钢筋网与下层钢筋网之间的净距，保证二次衬砌截面有效高度及保护层厚度；对不满足要求的钢筋净距(二次衬砌截面有效高度)可以通过限位结构进行二次调整，避免对箍筋进行切割，大大提高了校对速度；从而避免了二次衬砌上下层钢筋网铺设完成后无法调整两者此间净距的难题。

(3)采用方便拆装的卡扣结构，使得安装和拆除方便，有利于更换支撑结构的作用位置，并且，卡扣位于钢筋网的十字交叉位置，提高施加支撑力、调整力时稳定性，减少应力集中导致的钢筋弯曲。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2、3中衬砌内钢筋网分布的结构示意图；

图2为本公开实施例1、2、3中限位结构的整体示意图；

图3为本公开实施例1、2、3中钢筋网的结构示意图；

图4是本公开实施例1、2、3中的套筒的结构示意图；

图5是本公开实施例1、2、3中支撑杆的结构示意图；

图6是本公开实施例1、2、3中卡扣打开时的结构示意图；

图7是本公开实施例1、2、3中卡扣闭合时的示意图；

图8是本公开实施例1、2、3中支撑杆连接卡扣的结构示意图；

图9是本公开实施例1、2、3中箍筋的结构示意图。

图中，H、隧道二次衬砌截面高度，c、保护层厚度，d

1、隧道二次衬砌，2、二次衬砌上层钢筋网，2-1、纵向钢筋，2-2、横向钢筋，3、二次衬砌下层钢筋网，4、交叉口，5、升降系统，5-1、旋转手柄，5-2、套筒，5-3、套筒丝扣，6、支撑系统，6-1、上支撑，6-2、下支撑，6-1-1、支撑杆，6-1-2、支撑杆丝扣，7、卡扣系统，7-1、卡扣下环，7-2、卡扣上环，7-3、卡扣旋转轴，7-4、卡扣闭合口，8、对接点，9、箍筋，9-1、箍筋支撑杆，9-2、箍筋弯钩。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中“箍筋”通过绑扎或焊接的形式与上下钢筋网进行连接，一旦绑扎(焊接)完成后难以对上下层钢筋网距离进行修正，往往造成二次衬砌截面有效高度不足；由于传统箍筋上下弯钩之间的距离小于二次衬砌上下层钢筋网的距离，往往造成传统箍筋安装困难，严重制约了施工速度；针对上述问题，本公开提出了一种隧道二次衬砌钢筋限位结构及修正衬砌有效高度方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提出了一种隧道二次衬砌钢筋限位结构。

主要包括支撑机构6、卡扣7和箍筋9，支撑机构为轴向两端间距可调节的伸缩结构，并通过端部连接卡扣，将支撑力或牵引力施加在钢筋网上，支撑机构两端分别连接有卡扣，箍筋9与支撑机构间隔设置，两端弯折形成箍筋弯钩9-2，中间形成连接弯钩的箍筋支撑杆9-1。

支撑机构位于待调整的两层钢筋网之间，通过轴向的伸长和缩短带动卡扣动作，由卡扣推动钢筋网增大间距或牵引钢筋网缩小间距，对于二次衬砌上下层钢筋网的距离进行主动的干涉调控，使其间距处于适当间距，保证箍筋的安装空间，方便箍筋的安装和保护层厚度的控制。

在本实施例中，所述支撑机构为组合结构，通过支撑杆配合套筒形成伸缩结构，控制套筒的动作来控制支撑杆与套筒的相对位置，从而实现伸缩调节。

可以理解的是，支撑杆与套筒之间可以为滑动连接，套筒两端分别套设一个支撑杆，并配合锁紧件，支撑杆一端连接套筒，另一端连接卡扣，在支撑杆相对于套筒移动时，增大支撑杆位于套筒外部分的长度，从而达到伸长支撑杆，推动钢筋网之间间距增大的目的，在达到所需的间距后，通过锁紧件将支撑杆与套筒的相对位置锁定，将钢筋网的间距在所需位置锁定。

锁紧件可以选用销钉、抱箍或锁紧螺栓等；

在选用销钉时，在支撑杆和套筒上开设相应的多级定位孔，通过销钉与不同的定位孔配合，实现多级的锁定，在调节支撑杆与套筒的相对位置后，利用销钉进行配合；

需要指出的是，定位孔的间距和大小根据钢筋网所需的支撑力和间距调节精度来控制，适当增加定位孔间距和大小，能够提供更强的支撑力度，但调节精度为降低，适当减小定位孔间距和大小，能够增强其间距调节的精度，但是支撑性能降低；因此，根据需求进行定位孔间距、大小选择即可。

在使用抱箍时，抱箍环绕在套筒外，通过收紧或放松来控制锁紧和解锁，抱箍的抱紧力度决定支撑杆的支撑力大小，因此，根据需求进行选择即可。

同样的，对于锁紧螺栓的选择，根据需求选择其适当的直径和型号即可。

优选的，在本实施例中，支撑机构采用双向伸缩结构，支撑机构轴向的两端分别连接有对应连接不同层钢筋网的卡扣，卡扣用于连接钢筋网交叉口，支撑机构包括同轴依次连接的第一支撑杆、套筒5-2和第二支撑杆，套筒能够通过转动改变第一支撑杆、第二支撑杆的轴向间距。

对于支撑机构的配置，套筒一端与第一支撑杆一端螺纹连接，套筒另一端与第二支撑杆一端螺纹连接，套筒的两端通过螺纹连接分别形成转动升降机构，以通过转动改变套筒与支撑杆的相对位置。

在本实施例中，套筒一端设有套筒丝扣5-3，支撑杆6-1-1一端设有支撑杆丝扣6-1-2，通过丝扣配合形成螺纹连接，从而利用相对转动改变其轴向的相对位置，达到调节支撑机构整体轴向长度的目的。

套筒的两端均通过螺纹连接与支撑杆配合，利用套筒将两个支撑杆连接在一起，使得一个支撑杆形成上支撑6-1，另一个支撑杆形成下支撑6-2，当转动套筒时，可以使得上支撑和下支撑的端部同时靠近或同时远离。

套筒外圆周面上连接有至少两个旋转手柄5-1，手柄轴线沿套筒径向布置。

通过布置手柄，结合套筒形成升降系统5，方便对套筒施加转动力，通过配置多个手柄，能够增加操作位置，方便在狭小的钢筋网空间内进行套筒的转动操作，提高可操作性。

对于卡扣的结构，包括第一箍件和第二箍件，第一箍件一端与第二箍件一端铰接，另一端均设有卡合件，能够卡合形成闭合结构或解锁；

支撑机构轴向端部连接第一箍件或第二箍件，连接处位于卡扣铰接位于与卡合件之间。

在本实施例中，所述第一箍件为卡扣下环7-1，连接支撑杆，第二箍件为卡扣上环7-2，通过卡扣旋转轴7-3与卡扣下环铰接，另一端为卡扣闭合口7-4。

卡扣整体为椭圆环形结构，能够环绕在钢筋网的横筋和纵筋交叉位置，通过卡扣的连接，将支撑杆的支撑力或牵引力施加在钢筋网上；

卡扣与支撑杆的对接点8位置，可以采用固定连接，比如焊接、一体成形等，也可以采用可拆卸连接，比如螺纹连接、铰接等。

采用方便拆装的卡扣结构，使得安装和拆除方便，有利于更换支撑结构的作用位置，并且，卡扣位于钢筋网的十字交叉位置，提高施加支撑力、调整力时稳定性，减少应力集中导致的钢筋弯曲。

箍筋两端均设有弯钩，两端的弯钩能够对应勾挂不同层钢筋网，用于勾挂在钢筋网交叉口。

隧道二次衬砌1内的钢筋网，包括二次衬砌上层钢筋网2和二次衬砌下层钢筋网3，支撑结构位于两层钢筋网之间，卡扣能够套设在钢筋网纵筋和横筋的十字交叉位置；

隧道二次衬砌截面有效高度：h

钢筋保护层c

隧道二次衬砌截面有效高度：h

需要特别指出的是，在隧道二次衬砌结构的有效高度受到S的影响，因为H、d

其中，隧道二次衬砌截面高度H、上保护层厚度c

对于钢筋网结构，在本实施例中，钢筋网结构是由多根横向钢筋2-2和多根纵向钢筋2-1交叉叠加形成的网格状结构，在其交叉口4处，通过绑丝捆扎。

在钢筋铺设完毕后，通过限位结构二次校核二次衬砌上下层钢筋网的位置。

通过支撑机构结合钢筋网之间的箍筋，支撑机构提供钢筋网之间的支撑，并在钢筋网间距减小时进行伸长推动钢筋网间距增大，避免对箍筋切割后调整间距，箍筋限制钢筋网间距过度增大，共同将钢筋网间距控制在所需范围内。

实施例2

在本实施例中，与实施例1不同之处在于套筒。

所述的套筒可以更换为其他的结构，采用带有一对同轴螺纹孔的调节块，调节块整体为立方体结构，其一组相对面上分别设有一个螺纹孔，螺纹孔分别与支撑杆配合，达到替换套筒的作用，通过转动实现支撑杆间距的调节。

实施例3

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图9所示，提出了一种修正衬砌有效高度方法，利用如实施例1中所述的隧道二次衬砌钢筋限位结构。

包括以下步骤：

支撑机构布置在目标两层钢筋网之间，两端分别通过卡扣连接钢筋网，支撑结构一端通过卡扣连接在一层钢筋网的纵筋和横筋的交叉位置，另一端通过卡扣连接在另一层钢筋网的纵筋和横筋的交叉位置；

对于不符要求的衬砌截面有效高度部分，套筒通过相对于支撑杆转动，改变支撑杆与套筒的相对位置，以调整支撑机构两端卡扣的间距，直至满足需求。

通过对升降机构的调节，来改变隧道二次衬砌上层钢筋网与下层钢筋网之间的净距，保证二次衬砌截面有效高度及保护层厚度；

对不满足要求的钢筋净距(二次衬砌截面有效高度)可以通过限位结构进行二次调整，避免对箍筋进行切割，大大提高了校对速度；从而避免了二次衬砌上下层钢筋网铺设完成后无法调整两者此间净距的难题。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。