马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板及施工方法

摘要

本发明公开了一种马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板及施工方法，包括步骤一：设计隧洞衬砌单元；步骤二：在钢筋加工厂进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块、脚块进行预制，底块、脚块之间用高强螺栓连接；步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备；步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形隧洞的全部衬砌；本发明能够有效提高马蹄形隧洞衬砌施工进度，改善马蹄形隧洞施工环境，适宜大量推广。

权利要求

1.马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据马蹄形隧洞开挖尺寸，将马蹄形隧洞底板设计成沿所述隧洞轴向2～4米为一个隧洞衬砌单元，每个所述隧洞衬砌单元设计时，均沿环向分割为底块（1）、脚块（2）；

步骤二：在隧洞外钢筋加工厂按划分的底块（1）、脚块（2）进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块（1）、脚块（2）进行预制，脚块（2）预制钢筋混凝土管片预留插筋（22）与上部钢筋网（5）连接，底块（1）、脚块（2）之间用高强螺栓（4）连接；其中，所述钢筋网块均由环向受力钢筋和构造钢筋绑扎而成；

步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备，按照：脚块（2）预制钢筋混凝土管片、底块（1）预制钢筋混凝土管片的顺序进行拼装，并固定于岩壁上；

步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；

步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形隧洞的全部衬砌；所述装配式预制钢筋砼底板包括底块(1)和脚块（2）；所述底块（1）一端设置有插接孔（10），另一端设置有插接钢柱（11），相邻两个底块（1）之间通过所述插接孔（10）和插接钢柱（11）插接固定；底块（1）两侧均设置有插块（12）和限位块（13），所述插块（12）设置有两个，所述限位块（13）设置在两个插块（12）之间，且限位块（13）的上边沿与插块（12）的下边沿位于同一条水平线上；

两个插块（12）在水平面和竖直面上形成的区域均为倒梯形结构，底块（1）两侧均设置有螺栓孔（14），所述螺栓孔（14）内部设置有锁定机构（3）；所述脚块（2）一端设置有插接孔（10），另一端设置有插接钢柱（11），相邻两个脚块（2）之间通过所述插接孔（10）和插接钢柱（11）插接固定，脚块（2）一侧设置有固定块（20）和固定孔（21），所述固定块（20）的形状与两个插块（12）之间所形成的区域相适应，且脚块（2）与底块（1）通过固定块（20）与插块（12）插接固定，固定块（20）与插块（12）完全插接后，固定块（20）与限位块（13）相接触，脚块（2）与底块（1）之间设置有高强螺栓（4），所述高强螺栓（4）依次贯穿固定孔（21）、螺栓孔（14）后，与所述锁定机构（3）连接，脚块（2）另一侧设置有插筋（22），两个脚块（2）上部的插筋（22）之间通过上部钢筋网（5）焊接固定。

2.根据权利要求1所述的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，其特征在于，所述的马蹄形隧洞高度≥5m时，对底块（1）再进行拆分，进行拆分时应避免将拆分位置处于受力较大的部位；当马蹄形隧洞高度＜5m时，不对底块（1）再进行拆分。

3.根据权利要求1所述的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，其特征在于，所述底块（1）与脚块（2）之间设置有相互贯通的灌浆孔。

4.根据权利要求1所述的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，其特征在于，所述锁定机构（3）包括锁定块（30）和阻尼弹簧（31），所述锁定块（30）设置有两个，两个锁定块（30）设置在螺栓孔（14）底部两侧，所述阻尼弹簧（31）套设在锁定块（30）上，且与底块（1）抵接。

5.根据权利要求1所述的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，其特征在于，所述高强螺栓（4）底部设置有卡块（40），所述卡块（40）两侧设置有耳板（41），所述螺栓孔（14）和固定孔（21）两侧均设置有条形槽（140），所述条形槽（140）与锁定块（30）之间的夹角为直角。

说明书

马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧洞混凝土衬砌技术领域，具体涉及马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板及施工方法。

背景技术

[0002] 马蹄形隧洞是水工隧洞中较为常见的类形，城门洞隧洞衬砌的施工速度对工程进度与安全影响较大，而制约衬砌施工速度往往是洞内钢筋网块的绑扎。目前隧洞衬砌的钢
筋网块绑扎与焊接多在洞内进行，受空间与照明的影响，钢筋网块绑扎焊接效率非常低下。
此外，大量钢筋绑扎、焊接过程所产生的粉尘和烟雾在洞内也很难消散，严重危及现场工作
人员的健康。

发明内容

[0003] 针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种能够有效提高施工进度、改善施工环境的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板及施工方法。

[0004] 本发明的技术方案为：马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤一：根据马蹄形隧洞开挖尺寸，将马蹄形隧洞底板设计成沿隧洞轴向2～4米为一个隧洞衬砌单元，每个隧洞衬砌单元设计时，均沿环向分割为底块、脚块；

[0006] 步骤二：在隧洞外钢筋加工厂按划分的底块、脚块进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块、脚块进行预制，脚块预制钢筋混凝土管片预留插筋与上部钢筋网连
接，底块、脚块之间用高强螺栓连接；其中，钢筋网块均由环向受力钢筋和构造钢筋绑扎而
成；

[0007] 步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备，按照：脚块预制钢筋混凝土管片、底块预制钢筋混凝土管片的顺序进行拼
装，并固定于岩壁上；

[0008] 步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；

[0009] 步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形洞隧洞的全部衬砌，蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板，包括底块和脚块；底块一端设置有插接孔，另一端设置
有插接钢柱，相邻两个底块之间通过插接孔和插接钢柱插接固定；底块两侧均设置有插块
和限位块，插块设置有两个，限位块设置在两个插块之间，且限位块的上边沿与插块的下边
沿位于同一条水平线上；两个插块在水平面和竖直面上形成的区域均为倒梯形结构，底块
两侧均设置有螺栓孔，螺栓孔内部设置有锁定机构；脚块一端设置有插接孔，另一端设置有
插接钢柱，相邻两个脚块之间通过插接孔和插接钢柱插接固定，脚块一侧设置有固定块和
固定孔，固定块的形状与两个插块之间所形成的区域相适应，且脚块与底块通过固定块与
插块插接固定，固定块与插块完全插接后，固定块与限位块相接触，脚块与底块之间设置有
高强螺栓，高强螺栓依次贯穿固定孔、螺栓孔后，与锁定机构连接，脚块另一侧设置有插筋，
两个脚块上部的插筋之间通过上部钢筋网焊接固定。

[0010] 进一步地，当马蹄形隧洞高度≥5m时，可对底块再进行拆分，进行拆分时应避免将拆分位置处于受力较大的部位；当马蹄形隧洞高度＜5m时，可不对底块再进行拆分；马蹄形
隧洞高度不断增加时，底块所承受的竖直方向上的力不断增加，适当减小底块的水平长度
能够有效减少底块所承受的压力，

[0011] 进一步地，预制钢筋混凝土管片包括：底块预制钢筋混凝土管片、脚块预制钢筋混凝土管片；考虑运输要求预制钢筋混凝土管片沿洞轴线向长度为2‑4m。

[0012] 进一步地，底块与脚块之间设置有相互贯通的灌浆孔，通过设置灌浆孔，使得底块与脚块通过混凝土浇筑后，紧密连接为一个整个体，提高了底块与脚块之间的连接强度。

[0013] 进一步地，锁定机构包括锁定块和阻尼弹簧，锁定块设置有两个，两个锁定块设置在螺栓孔底部两侧，阻尼弹簧套设在锁定块上，且与底块抵接，两个锁定块在阻尼弹簧的作
用下相互靠近，锁定高强螺栓，避免高强螺栓在施工过程中脱落，提高隧洞衬砌的稳定性和
安全性。

[0014] 进一步地，高强螺栓底部设置有卡块，卡块两侧设置有耳板，螺栓孔和固定孔两侧均设置有条形槽，条形槽与锁定块之间的夹角为直角，使用时，将高强螺栓依次穿过固定孔
和螺栓孔，卡块两侧的耳板沿条形槽置入，当高强螺栓到达螺栓孔底部时，旋转高强螺栓，
使耳板与两个锁定块卡接，随着高强螺栓的不断旋紧，高强螺栓与两个锁定块之间连接更
加紧密。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明有效改善了马蹄形隧洞底板钢筋洞内绑扎的工作环境，有效的减少了施工干扰，提升了马蹄形隧洞底板钢筋网块绑扎与焊接
的效率；底板由钢筋砼预制钢筋混凝土管片拼装组成，便于布置洞内交通；通过在底块和脚
块上分别设置插块和固定块，便于对底块和脚块进行对接以及安装，极大的缩短了施工工
期，提高了工作效率。

附图说明

[0016] 图1是本发明的结构示意图；

[0017] 图2是本发明的底块的结构示意图；

[0018] 图3是本发明的插块和限位块在底块上的分布图；

[0019] 图4是本发明的螺栓孔的结构示意图；

[0020] 图5是本发明的脚块的结构示意图；

[0021] 图6是本发明的固定块在脚块上的分布图；

[0022] 图7是本发明的高强螺栓与锁定机构的连接示意图

[0023] 图8是本发明的高强螺栓的结构示意图；

[0024] 其中，1‑底块、10‑插接孔、11‑插接钢柱、12‑插块、13‑限位块、14‑螺栓孔、140‑条形槽、2‑脚块、20‑固定块、21‑固定孔、22‑插筋、3‑锁定机构、30‑锁定块、31‑阻尼弹簧、4‑高
强螺栓、40‑卡块、41‑耳板、5‑上部钢筋网。

具体实施方式

[0025] 为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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
是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0026] 实施例1：

[0027] 本实施例中马蹄形隧洞的高度为4.5m，该马蹄形洞隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板的施工方法，包括以下步骤：

[0028] 步骤一：根据马蹄形隧洞设计与开挖尺寸，以及计算受力情况，确定底块1预制钢筋混凝土管片、脚块2预制钢筋混凝土管片的分块位置，将马蹄形隧洞底板设计成沿隧洞轴
向3米为一个隧洞衬砌单元，每个隧洞衬砌单元设计时，均沿环向分割为一个底块1、一个脚
块2。

[0029] 步骤二：在隧洞外钢筋加工厂按划分的底块1、脚块2进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块1、脚块2进行预制，脚块2预制钢筋混凝土管片预留插筋22与上部钢
筋网5连接，底块1、脚块2之间用高强螺栓4连接，并用锁定机构3将高强螺栓4锁止；其中，钢
筋网块均由环向受力钢筋和构造钢筋绑扎而成；预制钢筋混凝土管片包括：底块1预制钢筋
混凝土管片、脚块2预制钢筋混凝土管片；考虑运输要求预制钢筋混凝土管片沿洞轴线向长
度为3m；

[0030] 步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备，按照：脚块2预制钢筋混凝土管片、底块1预制钢筋混凝土管片的顺序进行
拼装，并固定于岩壁上；

[0031] 步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；

[0032] 步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形隧洞的全部衬砌

[0033] 实施例2：

[0034] 本实施例中马蹄形隧洞的高度为6m，对该马蹄形洞隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板施工时，需要对底块1再进行拆分，进行拆分时应避免将拆分位置处于受力较大的
部位，具体方法包括以下步骤：

[0035] 步骤一：根据马蹄形隧洞开挖尺寸，将马蹄形隧洞底板设计成沿隧洞轴向4米为一个隧洞衬砌单元，每个隧洞衬砌单元设计时，均沿环向分割为两个底块1、一个脚块2；

[0036] 步骤二：在隧洞外钢筋加工厂按划分的底块1、脚块2进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块1、脚块2进行预制，脚块2预制钢筋混凝土管片预留插筋22与上部钢
筋网5连接，底块1、脚块2之间用高强螺栓4连接；其中，钢筋网块均由环向受力钢筋和构造
钢筋绑扎而成；

[0037] 步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备，按照：脚块2预制钢筋混凝土管片、底块1预制钢筋混凝土管片的顺序进行
拼装，并固定于岩壁上；

[0038] 步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；

[0039] 步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形隧洞的全部衬砌。

[0040] 实施例3：

[0041] 如图1、2、3、4所示的马蹄形隧洞快速衬砌的装配式预制钢筋砼底板，包括底块1和脚块2；底块1一端设置有插接孔10，另一端设置有插接钢柱11，相邻两个底块1之间通过插
接孔10和插接钢柱11插接固定；底块1两侧均设置有插块12和限位块13，插块12设置有两
个，限位块13设置在两个插块12之间，且限位块13的上边沿与插块12的下边沿位于同一条
水平线上；两个插块12在水平面和竖直面上形成的区域均为倒梯形结构；底块1两侧均设置
有螺栓孔14，螺栓孔14内部设置有锁定机构3；

[0042] 如图7所示，锁定机构3包括锁定块30和阻尼弹簧31，锁定块30设置有两个，两个锁定块30设置在螺栓孔14底部两侧，阻尼弹簧31套设在锁定块30上，且与底块1抵接，两个锁
定块30在阻尼弹簧的作用下相互靠近，锁定高强螺栓4，避免高强螺栓4在施工过程中脱落，
提高隧洞衬砌的稳定性和安全性，

[0043] 如图5、6所示，脚块2一端设置有插接孔10，另一端设置有插接钢柱11，相邻两个脚块2之间通过插接孔10和插接钢柱11插接固定，脚块2一侧设置有固定块20和固定孔21，固
定块20的形状与两个插块12之间所形成的区域相适应，且脚块2与底块1通过固定块20与插
块12插接固定，固定块20与插块12完全插接后，固定块20与限位块13相接触，脚块2与底块1
之间设置有高强螺栓4，高强螺栓4依次贯穿固定孔21、螺栓孔14后，与锁定机构3连接，脚块
2另一侧设置有插筋22，两个脚块2上部的插筋22之间通过上部钢筋网5焊接固定；底块1与
脚块2之间设置有相互贯通的灌浆孔，通过设置灌浆孔，使得底块1与脚块2通过混凝土浇筑
后，紧密连接为一个整个体，提高了底块1与脚块2之间的连接强度；

[0044] 如图4、8所示，高强螺栓4底部设置有卡块40，卡块40两侧设置有耳板41，螺栓孔14和固定孔21两侧均设置有条形槽140，条形槽140与锁定块30之间的夹角为直角，使用时，将
高强螺栓4依次穿过固定孔21和螺栓孔14，卡块40两侧的耳板41沿条形槽140置入，当高强
螺栓4到达螺栓孔14底部时，旋转高强螺栓4，使耳板41与两个锁定块30卡接，随着高强螺栓
4的不断旋紧，高强螺栓4与两个锁定块30之间连接更加紧密。

[0045] 该实施例的的具体施工方法包括以下步骤：

[0046] 步骤一：根据马蹄形隧洞开挖尺寸，将马蹄形隧洞底板设计成沿隧洞轴向4米为一个隧洞衬砌单元，每个隧洞衬砌单元设计时，均沿环向分割为两个底块1、一个脚块2；

[0047] 步骤二：在隧洞外钢筋加工厂按划分的底块1、脚块2进行钢筋网块绑扎；在预制钢筋混凝土管片厂对底块1、脚块2进行预制，底块1两端预留插接孔10和插接钢柱11，底块1两
侧均预制插块12和限位块13；脚块2预制钢筋混凝土管片预留插筋22与上部钢筋网5连接，
脚块2上预制固定块20；底块1、脚块2之间用高强螺栓4连接，并通过锁定机构3对高强螺栓4
进行锁止；其中，钢筋网块均由环向受力钢筋和构造钢筋绑扎而成；

[0048] 步骤三：将各马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片，运至马蹄形隧洞衬砌位置；然后通过拼装设备，按照：脚块2预制钢筋混凝土管片、底块1预制钢筋混凝土管片的顺序进行
拼装，并固定于岩壁上；其中，脚块2与底块1之间通过固定块202与插块12插接固定；

[0049] 步骤四，在马蹄形隧洞底板预制钢筋混凝土管片拼装与固定完成后，制作上部钢筋，再架立模板，浇筑底板以上的混凝土；

[0050] 步骤五：重复步骤二～步骤四，直至完成整个马蹄形隧洞的全部衬砌。

[0051] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，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他实施例，都属于本发明保护的范围。