专利名称：一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法
技术领域：
本发明涉及一种大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法。
背景技术：
水泥在水化固结过程中会释放大量的水化热。由于混凝土是一种不良的导热材料，其混凝土内部热量不易散发，会形成较高的水化热温升。在建造大跨(跨度达到15 50m)大体积混凝土(结构断面最小厚度在80cm以上)隧道衬砌时,混凝土内部的最高温度与外界气温之差超过25°C，随后在降温过程中，受到自身约束和外部约束，混凝土不能自由变形，于是就会在混凝土内部产生温度应力和约束应力，而早龄期混凝土的抗拉强度和其他物理性能还没有发展成熟，大跨大体积混凝土的抗拉强度低于温度应力，导致在混凝土内部产生温度应力，严重时，会产生贯穿裂缝。为减少水化热温度应力对混凝土性能的影响，在大跨大体积混凝土隧道衬砌结构中可采取开设孔洞的措施。开孔洞虽能改善水化热的不良影响，但混凝土在开孔处会产生应力集中及截面刚度降低等问题·而使其抗拉、抗剪性能降低，影响结构的安全性；即使增大配筋也难以确保结构的安全性及可靠性。
发明内容
本发明目的是提供一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法。该方法建造出的大跨大体积混凝土隧道衬砌结构抗拉、抗剪承载能力强，安全性及可靠性高，且施工简单，易于推广。本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是，一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法，其做法是a、在衬砌建造处立模、绑扎衬砌钢筋；b、将弧形钢管焊接在衬砌钢筋中的架立筋上，且弧形钢管的中轴线与仰拱以上部位的衬砌的环向轴线重合，弧形钢管沿隧道纵向等间距分布；C、烧筑混凝土。与现有技术相比，本发明的有益效果是采用本方法建造的隧道衬砌结构，在仰拱以上部位的中心处(环向轴线)预埋中空的弧形钢管，因钢管的导热性能好，温度传递速率快，混凝土产生的水化热迅速通过钢管向外耗散；在混凝土内部产生温度应力小，早龄期混凝土的温度应力低于其抗拉强度，减少甚至避免裂缝的产生。同时，预埋的钢管作为永久性支护结构，不仅方便了施工，更提高了衬砌截面的抗剪能力，减小了截面孔洞应力集中效应。数值模型试验也证明本发明方法修建的隧道结构具有良好的效果本发明与不开孔及环向开孔混凝土衬砌的数值模型计算结果表衬砌截面形式I混凝土温度稳定后的时间~I抗剪强度
不开孔混凝土衬砌28dV
环向开孔套PVC筒混凝土衬砌24dO. 91V
本发明(加钢管的混凝土衬砌)19d3. 40V(模型参数衬砌厚度h=1. Sm，沿隧道设置环向钢管(PVC筒)，相邻环向钢管(PVC筒)的纵向间距d =1. 2m，钢管直径为D = O. 55m，壁厚t = 25_。)上表表明，与单纯的环向开孔混凝土衬砌相比，本发明的衬砌截面的抗剪能力提高了约249%，散热速率提高了约20%。这是由于本发明预埋的环向钢管散热性好，混凝土内部的温度应力小，减少甚至避免了裂缝的产生；同时，预埋环向钢管的混凝土衬砌横截面类似于箱型梁截面，也明显提高了衬砌的整体抗剪性能和抗弯性能。上述的弧形钢管的直径为衬砌厚度的1/10 1/2，弧形钢管的壁厚为10 30mm，相邻弧形钢管的纵向间距为弧形钢管直径的2 3倍。这种规格和间距的钢管既能很好的保证散热，减少裂缝的产生，增强衬砌的整体抗剪性能和抗弯性能，同时，也能很好的控制建造成本和投资。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进行进一步的详细说明。
图1为用本发明实施例方法建造的大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的横截面示意图。图2是图1的A-A剖面放大`结构示意图。
具体实施例方式实施例图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式
为一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法，其做法是a、在衬砌I建造处立模、绑扎衬砌钢筋2 ；b、将弧形钢管3焊接在衬砌钢筋2中的架立筋2A上，且弧形钢管3的中轴线与仰拱IA以上部位的衬砌I的环向轴线IB重合，弧形钢管3沿隧道纵向等间距分布；C、烧筑混凝土。本例使用的弧形钢管3的直径D为衬砌厚度h的1/10 1/2，弧形钢管3的壁厚t为10 30mm，相邻弧形钢管3的纵向间距d为弧形钢管3直径D的2 3倍。
权利要求
1.一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法，其做法是a、在衬砌(I)建造处立模、绑扎衬砌钢筋(2);b、将弧形钢管(3)焊接在衬砌钢筋(2)中的架立筋(2A)上，且弧形钢管(3)的中轴线与仰拱(IA)以上部位的衬砌⑴的环向轴线(IB)重合，弧形钢管(3)沿隧道纵向等间距分布；C、烧筑混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法， 其特征在于所述的弧形钢管(3)的直径(D)为衬砌厚度(h)的1/10 1/2，弧形钢管(3) 的壁厚⑴为10 30mm，相邻弧形钢管(3)的纵向间距⑷为弧形钢管(3)直径⑶的 2 3倍。
全文摘要
本发明公开了一种环向开孔大跨大体积混凝土隧道衬砌结构的建造方法，其做法是a、在衬砌(1)建造处立模、绑扎衬砌钢筋(2)；b、将弧形钢管(3)焊接在衬砌钢筋(2)中的架立筋(2A)上，且弧形钢管(3)的中轴线与仰拱(1A)以上部位的衬砌(1)的环向轴线(1B)重合，弧形钢管(3)沿隧道纵向等间距分布；c、浇筑混凝土。该方法建造出的大跨大体积混凝土隧道衬砌结构抗剪、抗弯承载能力强，安全性及可靠性高，且施工简单，易于推广。
文档编号E21D11/10GK103046935SQ20121059120
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者张志强, 师晓权, 林银, 李化云, 阚呈 申请人:西南交通大学