一种波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，包括多节衬砌单元，所述衬砌单元包括位于隧道底部的仰拱，所述仰拱的左右两端均设置有侧墙节段，两侧墙节段顶部之间架设有拱顶节段，所述侧墙节段与拱顶节段均包括波形钢顶板以及UHPC肋板梁，所述波形钢顶板与隧道开挖面之间填充有水泥砂浆，形成隧道的初期支护，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间填充有现浇混凝土，形成隧道的永久支护。本发明结构简单，设计合理，施工方便，可广泛应用于隧道结构中，提高施工效率和使用寿命。
1.波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，包括多节衬砌单元，所述衬砌单元包括位于隧道底部的仰拱，其特征在于，所述仰拱的左右两端均设置有侧墙节段，两侧墙节段顶部之间架设有拱顶节段，所述侧墙节段与拱顶节段均包括波形钢顶板以及UHPC肋板梁，所述波形钢顶板与隧道开挖面之间填充有水泥砂浆，形成隧道的初期支护，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间填充有现浇混凝土，形成隧道的永久支护。
2.根据权利要求1所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述波形钢顶板由若干个波形组成，朝向隧道的一侧面喷涂有防水材料，所述波形钢顶板的纵向弧线与隧道的外轮廓一致。
3.根据权利要求1所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述UHPC肋板梁包括底板，所述底板上设置有一道或两道肋板，所述UHPC肋板梁的纵向弧线与隧道的内轮廓一致，当肋板数量为1时，肋板与底板形成倒T型，当肋板数量为2时，肋板与底板形成倒π型。
4.根据权利要求3所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述肋板上埋设有多个锚钉，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间通过锚钉固连。
5.根据权利要求3所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述底板与肋板之间设置有钢筋骨架。
6.根据权利要求3所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述肋板上设置有灌浆工作孔洞。
7.根据权利要求1所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述仰拱为预制或现浇的钢筋混凝土结构。
8.根据权利要求1所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述仰拱、拱顶节段以及两个侧墙节段之间通过锚杆拼接，拼接处设置有防水密封垫。
9.根据权利要求8所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，其特征在于，所述衬砌单元沿隧道长度方向一环接一环依次设置，相邻两UHPC肋板梁之间通过预应力锚杆相连，相邻两波形钢顶板之间通过法兰与螺栓相连，相连处设置有防水密封垫，相邻两衬砌单元的拼接处为错缝布置。
10.一种适用于权利要求1‑9任一所述的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据实际现场情况以及工艺要求，将隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；
（2）在工厂中预制波形钢顶板和UHPC肋板梁并运至施工工地；
（3）待UHPC肋板梁养护达到强度后，将波形钢顶板和UHPC肋板梁通过预埋在肋板上的锚钉进行连接；将连接后形成的拱顶节段和两个侧墙节段，运进隧道坑道内，进行拼装；
（5）将拱顶节段悬挂拼装至两个侧墙节段的梁托上，形成沿隧道长度方向一环接一环的装配式隧道衬砌；
（6）两个侧墙节段、拱顶节段和仰拱的拼接处用锚杆进行拼接，拼接处设防水密封垫；
（7）使用预应力锚杆连接相邻两UHPC肋板梁的底板，使用高强度的螺栓连接相邻两波形钢顶板的法兰，拼接处需设防水密封垫；
（8）采用水泥砂浆填充波形钢顶板与隧道开挖面之间的间隙，从而形成隧道的初期支护；
（9）采用普通混凝土现浇波形钢顶板和UHPC肋板梁之间的内腔，从而形成永久的支护结构，完成施工制作。
波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构及其施工方法。
背景技术
[0002] 隧道是我国交通基础设施非常重要的组成部分，为了防止围岩变形或坍塌，多数情况下沿隧道洞身周边用钢筋混凝土和型钢等材料修建复合式衬砌，即初期支护和二次衬
砌。然后，现有隧道也存在施工作业条件恶劣、施工工序繁多、施工质量难以保证，存在隧道
冻害、渗漏水、衬砌裂损等病害，提高了隧道运行维护成本，降低了使用寿命。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，该结构设计合理，施工方便，可以缩短工期，节省材料，改善劳动条件，提高结构尺寸精度和质量。
[0004] 本发明的技术方案在于：一种波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，包括多节衬砌单元，所述衬砌单元包括位于隧道底部的仰拱，所述仰拱的左右两端均设置有侧
墙节段，两侧墙节段顶部之间架设有拱顶节段，所述侧墙节段与拱顶节段均包括波形钢顶
板以及UHPC肋板梁，所述波形钢顶板与隧道开挖面之间填充有水泥砂浆，形成隧道的初期
支护，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间填充有现浇混凝土，形成隧道的永久支护。
[0005] 进一步地，所述波形钢顶板由若干个波形组成，朝向隧道的一侧面喷涂有防水材料，所述波形钢顶板的纵向弧线与隧道的外轮廓一致。
[0006] 进一步地，所述UHPC肋板梁包括底板，所述底板上设置有一道或两道肋板，所述UHPC肋板梁的纵向弧线与隧道的内轮廓一致，当肋板数量为1时，肋板与底板形成倒T型，当
肋板数量为2时，肋板与底板形成倒π型。
[0007] 进一步地，所述肋板上埋设有多个锚钉，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间通过锚钉固连。
[0008] 进一步地，所述底板与肋板之间设置有钢筋骨架。
[0009] 进一步地，所述肋板上设置有灌浆工作孔洞。
[0010] 进一步地，所述仰拱为预制或现浇的钢筋混凝土结构。
[0011] 进一步地，所述仰拱、拱顶节段以及两个侧墙节段之间通过锚杆拼接，拼接处设置有防水密封垫。
[0012] 进一步地，所述衬砌单元沿隧道长度方向一环接一环依次设置，相邻两UHPC肋板梁之间通过预应力锚杆相连，相邻两波形钢顶板之间通过法兰与螺栓相连，相连处设置有
防水密封垫，相邻两衬砌单元的拼接处为错缝布置。
[0013] 一种适用于波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：
[0014] （1）根据实际现场情况以及工艺要求，将隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；
[0015] （2）在工厂中预制波形钢顶板和UHPC肋板梁并运至施工工地；
[0016] （3）待UHPC肋板梁养护达到强度后，将波形钢顶板和UHPC肋板梁通过预埋在肋板上的锚钉进行连接；将连接后形成的拱顶节段和两个侧墙节段，运进隧道坑道内，进行拼
装；
[0017] （4）将两个侧墙节段分别安装至仰拱的左右两端；
[0018] （5）将拱顶节段悬挂拼装至两个侧墙节段的梁托上，形成沿隧道长度方向一环接一环的装配式隧道衬砌；
[0019] （6）两个侧墙节段、拱顶节段和仰拱的拼接处用锚杆进行拼接，拼接处设防水密封垫；
[0020] （7）使用预应力锚杆连接相邻两UHPC肋板梁的底板，使用高强度的螺栓连接相邻两波形钢顶板的法兰，拼接处需设防水密封垫；
[0021] （8）采用水泥砂浆填充波形钢顶板与隧道开挖面之间的间隙，从而形成隧道的初期支护；
[0022] （9）采用普通混凝土现浇波形钢顶板和UHPC肋板梁之间的内腔，从而形成永久的支护结构，完成施工制作。
[0023] 与现有技术相比较，本发明具有以下优点：本发明充分发挥波形钢板高抗剪性能，超高性能混凝土的超高抗压强度、高抗裂性、抗渗性和抗冻融，以及高耐久性的性能，预制
节段构件的尺寸精度和质量可以得到保证；波形钢顶板可取代衬砌的顶部钢筋，而UHPC肋
板梁可以取代底部钢筋和腹部箍筋，省去绑扎内腔钢筋骨架的施工环节；洞内采用机械化
拼装可缩短工期和改善劳动条件；拼装成环后可作为内腔灌浆的免拆除模板，并承受灌浆
和现浇混凝土的自重，节省大量的支撑材料和劳力。同时本实用新型结构简单，设计合理，
施工方便，可广泛应用于隧道结构中，提高施工效率和使用寿命。
附图说明
[0024] 图1为本发明的结构示意图；
[0025] 图2为本发明的结构横断面示意图；
[0026] 图中：1‑波形钢顶板，2‑UHPC肋板梁，3‑现浇混凝土，4‑波衬砌单元，5‑隧道，6‑隧道开挖面，7‑水泥砂浆，11‑波形，12‑防水材料，21‑底板，22‑肋板，23‑钢筋骨架，24‑灌浆工
作孔洞，25‑锚钉，41‑侧墙节段，42‑拱顶节段，43‑仰拱，44‑锚杆，51‑预应力锚杆，52‑螺栓，
53‑防水密封垫。
具体实施方式
[0027] 为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
[0028] 参考图1‑图2。
[0029] 在本发明一较佳实施例中：一种波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构，包括多节衬砌单元，所述衬砌单元包括位于隧道底部的仰拱，所述仰拱的左右两端均设置有
侧墙节段，两侧墙节段顶部之间架设有拱顶节段，所述侧墙节段与拱顶节段均包括波形钢
顶板以及UHPC肋板梁，所述波形钢顶板与隧道开挖面之间填充有水泥砂浆，形成隧道的初
期支护，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间填充有现浇混凝土，形成隧道的永久支护。
[0030] 在本实施例中，为增加波形钢顶板的结构强度，所述波形钢顶板由若干个波形组成，朝向隧道的一侧面喷涂有防水材料，以保证防水效果，所述波形钢顶板的纵向弧线与隧
道的外轮廓一致。
[0031] 在本实施例中，所述UHPC肋板梁包括底板，所述底板上设置有一道或两道肋板，所述UHPC肋板梁的纵向弧线与隧道的内轮廓一致，当肋板数量为1时，肋板与底板形成倒T型，
当肋板数量为2时，肋板与底板形成倒π型。
[0032] 在本实施例中，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁均在工厂中预先预制。
[0033] 在本实施例中，所述肋板顶端埋设有多个锚钉，所述波形钢顶板与UHPC肋板梁之间通过锚钉固连。
[0034] 在本实施例中，为保证肋板与底板之间的连接强度，所述底板与肋板之间设置有钢筋骨架。
[0035] 在本实施例中，所述肋板上设置有灌浆工作孔洞，当需要进行永久支护时，可以通过向UHPC肋板梁与波形钢顶板夹层内灌入现浇混凝土，形成永久支护。
[0036] 在本实施例中，所述仰拱为预制或现浇的钢筋混凝土结构。
[0037] 在本实施例中，所述衬砌单元沿隧道长度方向一环接一环依次设置，相邻两UHPC肋板梁之间通过预应力锚杆相连，相邻两波形钢顶板之间通过法兰与螺栓相连，所述法兰
通常设置于波形钢顶板的前后两端，法兰上设置有用于螺栓穿行的通孔，相连处设置有防
水密封垫。
[0038] 在本实施例中，所述仰拱、拱顶节段以及两个侧墙节段之间通过锚杆拼接，拼接处设置有防水密封垫。所述仰拱、拱顶节段以及侧墙节段的端部均设置有嵌合口，拼合时嵌合
口相互嵌合，并利用锚杆进行固定。
[0039] 在本实施例中，所述仰拱、拱顶节段以及两个侧墙节段之间的拼接处为错缝布置，使得相邻两衬砌单元的拼接缝相互错开。
[0040] 一种适用于波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：
[0041] （1）根据实际现场情况以及工艺要求，将隧道全断面开挖后，现浇施工或者预制吊装仰拱；
[0042] （2）在工厂中预制波形钢顶板和UHPC肋板梁并运至施工工地；
[0043] （3）待UHPC肋板梁养护达到强度后，将波形钢顶板和UHPC肋板梁通过预埋在肋板上的锚钉进行连接；将连接后形成的拱顶节段和两个侧墙节段，运进隧道坑道内，进行拼
装；
[0044] （4）将两个侧墙节段分别安装至仰拱的左右两端；
[0045] （5）将拱顶节段悬挂拼装至两个侧墙节段的梁托上，形成沿隧道长度方向一环接一环的装配式隧道衬砌；
[0046] （6）两个侧墙节段、拱顶节段和仰拱的拼接处用锚杆进行拼接，拼接处设防水密封垫；
[0047] （7）使用预应力锚杆连接相邻两UHPC肋板梁的底板，使用高强度的螺栓连接相邻两波形钢顶板的法兰，拼接处需设防水密封垫；
[0048] （8）采用水泥砂浆填充波形钢顶板与隧道开挖面之间的间隙，从而形成隧道的初期支护；
[0049] （9）采用普通混凝土现浇波形钢顶板和UHPC肋板梁之间的内腔，从而形成永久的支护结构，完成施工制作。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的波形钢板与UHPC组合的装配式隧道衬砌结构及其施工方法，
并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围
所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
