现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构及施工方法

技术领域

本发明属于地下工程领域，具体涉及到一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构及施工方法。

背景技术

随着我国基础建设的大力发展，在高山峻岭地质条件复杂地区修建隧道已经积聚了一些经验，可是对于长大深竖井的开挖，大多施工方法还是借鉴煤矿的开挖方式，井壁采用复合式衬砌，其中初期支护采用钢拱架+喷锚网结构。目前我国常用的深竖井开挖方式是长段单行作业法，此法所需工期较长，效率低，造价高。现在对于深竖井的开挖比较推荐使用的是单层整体式模筑混凝土支护+短段掘衬混合作业的方式，此法工序少，无初期锚喷支护，而且一次成井，大大缩短工期。但是对于地质条件复杂地区大断面深竖井的开挖，若仅仅只采用短段掘衬的方式修筑竖井内壁，当遇到自稳性差，应力释放快，岩层破碎地段时，特别是对于富含地下水的地层，很难保证在模筑衬砌期间的岩壁的稳定性及安全性，模注混凝土成型质量难以保证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的是提出了一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构及施工方法。根据不同地层条件选择竖井内壁的结构形式，既能节省工期、降低造价，又能减小恶劣地质条件下岩壁暴露时间，从而保证竖井的稳定性及作业人员的安全。

本发明的技术方案：一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构，包括单层模筑衬砌和预制装配式竖井内壁，所述单层模筑衬砌和预制装配式竖井内壁均为筒状；所述单层模筑衬砌和预制装配式竖井内壁相连接。

所述的单层模筑衬砌用于竖井的相对稳定地层区域的竖井支护；所述预制装配式竖井内壁用于竖井的岩层破碎或断裂带区域的竖井支护。

所述的单层模筑衬砌装配式竖井内壁相连接的端面匀布有多个连接钢筋，所述预制装配式竖井内壁与单层模筑衬砌相连接的端面匀布有多个钢筋孔，所述单层模筑衬砌通过连接钢筋插接在钢筋孔内与预制装配式竖井内壁固定连接在一起。

所述的单层模筑衬砌与预制装配式竖井内壁之间设置有环状的止水条，所述的止水条的截面是L型。

所述预制装配式竖井内壁是由多个弧形的管片围成的筒状结构；管片上设置有定位孔，预制装配式竖井内壁通过定位钢管穿过定位孔固定在竖井上。

所述的多个弧形的管片之间通过若干个连接螺栓连接成为整体。

所述的每个管片内壁表面的边沿处设置有手孔，在该边沿处的内壁内对应设置有与手孔连通的螺栓孔；连接螺栓穿过两个相邻的管片的螺栓孔，其两端固定在两个相邻的管片的手孔内；手孔和螺栓孔的数量与连接螺栓数量对应。

两邻所述的管片之间的嵌缝设置有橡胶密封垫。

所述每个管片内壁表面还设置有注浆孔，所述定位钢管为钢花管；通过注浆孔及定位钢管向预制装配式竖井内壁的壁后注浆，形成壁后注浆层。

一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1）在竖井的相对稳定地层区域采用单层模筑衬砌形成竖井支护；并在单层模筑衬砌与装配式竖井内壁相连接的端面上预留连接钢筋；

步骤2）将多个弧形的管片通过连接螺栓连接成一个筒状结构，即装配式竖井内壁，所述筒状结构是由多个管片连接成一环或多环结构；在装配式竖井内壁上预留钢筋孔；

步骤3）将步骤1）单层模筑衬砌的预留连接钢筋插入装配式竖井内壁的预留钢筋孔内，使单层模筑衬砌与装配式竖井内壁固定在一起，所述的装配式竖井内壁位于竖井的岩层破碎或断裂带区域，用于该区域的竖井支护；

步骤4）装配式竖井内壁通过定位钢管固定在竖井上；

步骤5）装配式竖井内壁上设置有注浆孔，定位钢管为钢花管，当装配式竖井内壁一环在竖井内壁安装完毕之后，及时通过注浆孔及定位钢管向壁后注浆，形成壁后注浆层，起到封闭围岩裂隙，加固围岩和止水的效果。

本发明的有益效果是：本发明提出一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构，当地层条件好时，可以采用整体式模筑混凝土衬砌，加快施工进度，节约造价；当地层条件较差时，可以采用预制拼装管片衬砌结构类型，实现快速支护，及时提供强支护，确保井壁稳定。

该结构具有以下优点：1）根据地层条件的不同选择竖井内壁的修筑方式，在一定程度上能够缩短工期，降低成本；2）在岩层破碎或断裂地段采用预制装配式竖井内壁，大大减少了竖井岩层暴露时间，减小了坑壁坍塌涌水的危险系数，也保障了施工人员的安全；3）采用预制装配式竖井内壁，提高了施工机械化程度，减少不必要的劳动力。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方法进一步说明，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明隧道竖井内壁结构的剖面图；

图2为预制装配式竖井内壁的截面示意图；

图3为图2A处局部放大图；

图4为预制装配式竖井内壁正面示意图；

1、相对稳定的地层；2、岩层破碎或断裂带；3、单层模筑衬砌；4、速凝橡胶防水材料；5、止水条；6、预制装配式竖井内壁；7、定位钢管；8、连接螺栓；9、壁后注浆层；10、钢筋孔；11、嵌缝；12、橡胶密封垫；13、手孔；14、螺栓孔；15、定位孔；16、注浆孔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构，包括单层模筑衬砌3和预制装配式竖井内壁6，所述单层模筑衬砌3和预制装配式竖井内壁6均为筒状；所述单层模筑衬砌3和预制装配式竖井内壁6上下相连接。

进一步，在稳定性较好的地层段，即：竖井的相对稳定地层1区域，竖井内壁支护采用所述单层模筑衬砌3这种整体式结构形式；在岩层破碎或断裂带等自稳性较差段，即：岩层破碎或断裂带2区域，竖井内壁支护采用所述预制装配式竖井内壁6结构形式。

进一步，如图2所示，所述的单层模筑衬砌3的连接端面上匀布有多个连接钢筋，所述预制装配式竖井内壁6的连接端面匀布有多个钢筋孔10，所述单层模筑衬砌3通过连接钢筋插接在钢筋孔10内与预制装配式竖井内壁6固定连接在一起，提高预制装配式内壁6和单层模筑衬砌3的连接性和整体性。上述的连接钢筋和钢筋孔均为事先预留好的。

进一步，如图1所示，所述的单层模筑衬砌3与预制装配式竖井内壁6之间设置有环状的止水条5，所述的止水条5的截面是L型，主要用于堵水，并在接缝处填充速凝橡胶防水材料4，提高防水密封效果。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1和图4所示，进一步，所述预制装配式竖井内壁6是由多个弧形的管片围成的筒状结构；管片上设置有定位孔15，预制装配式竖井内壁6通过定位钢管7穿过定位孔15固定在竖井的岩壁上。所述定位钢管7在预制装配式竖井内壁6安装前锚固在岩壁内，然后吊装所述预制装配式竖井内壁6就位，定位钢管7另一端穿过所述预制装配式竖井内壁上的所述定位孔15，实现预制装配式竖井内壁6的定位。定位钢管7主要起到为所述预制装配式竖井内壁6管片定位及支撑稳固作用。

进一步，所述的多个弧形的管片之间通过若干个连接螺栓8连接成为整体。

进一步，如图3和图4所示，所述的每个管片内壁表面的边沿处设置有手孔13，在该边沿处的内壁内对应设置有与手孔13连通的螺栓孔14；连接螺栓8穿过两个相邻的管片的螺栓孔14，其两端固定在两个相邻的管片的手孔13内。手孔13和螺栓孔14的数量与连接螺栓8数量对应。其中所述连接螺栓8的直径小于螺栓孔直径；

进一步，两邻所述的管片之间的嵌缝11设置有橡胶密封垫12，起到缓冲密封的作用。

进一步，所述每个管片内壁表面还设置有注浆孔16，所述定位钢管7为钢花管；通过注浆孔16及定位钢管7向预制装配式竖井内壁6的壁后注浆，形成壁后注浆层9。

实施例3

在实施例2的基础上，.一种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1）在竖井的相对稳定地层1区域采用单层模筑衬砌3形成竖井支护；并在单层模筑衬砌3与装配式竖井内壁6相连接的端面上预留连接钢筋；本实施例是在单层模筑衬砌3下端面预留连接钢筋；

步骤2）将多个弧形的管片通过连接螺栓8连接成一个筒状结构，即装配式竖井内壁6，所述筒状结构是由多个管片连接成一环或多环结构；在装配式竖井内壁6上预留钢筋孔10；

步骤3）将步骤1）单层模筑衬砌3的预留连接钢筋插入装配式竖井内壁6的预留钢筋孔10内，使单层模筑衬砌3与装配式竖井内壁6固定在一起，所述的装配式竖井内壁6位于竖井的岩层破碎或断裂带2区域，用于该区域的竖井支护；

步骤4）装配式竖井内壁6通过定位钢管7固定在竖井上；

步骤5）装配式竖井内壁6上设置有注浆孔16，定位钢管7为钢花管，当装配式竖井内壁6一环在竖井内壁安装完毕之后，及时通过注浆孔16及定位钢管7向壁后注浆，形成壁后注浆层9，起到封闭围岩裂隙，加固围岩和止水的效果。

本发明中单层模筑衬砌3和预制装配式竖井内壁6这两种结构，单层模筑用在地质好的地段，管片是用在地质不好地段，实现要快速支护。所述单层模筑衬砌3和预制装配式竖井内壁6根据实际情况进行上下设置。

本发明这种现浇与预制装配相结合的隧道竖井内壁结构可以灵活的运用在地质条件复杂区域修建的隧道竖井中，在破碎易失稳地段快速封闭成环，既缩短了工期，又保证了施工的安全，在一定程度上还能减少造价。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。