高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法。

背景技术：

高寒区域的隧道内温度很低，隧道岩层中的热量容易通过支护结构层快速散发，导致隧道附近岩层中的水分结冰而无法顺畅排出。因此高寒区域隧道的支护结构层的施工需要考虑保温和排水的技术问题。

隧道的支护结构一般包括：初期支护结构和二次衬砌结构。为了解决高寒地区的结冰和排水障碍的问题，现有技术通常在初期支护结构和二次衬砌结构之间加设保温层以防止隧道岩层和初期支护结构层的温度过低，同时在初期结构和二次衬砌结构中设置排水孔，使得水分通过排水孔和管道排到设置在隧道底部的水沟中完成排水。

现有的施工方法中，初期支护结构和二次衬砌结构都要进行支撑钢架的拼装、钢筋网安设和喷射混凝土等，工序已经足够繁杂，如再额外增加保温层和排水孔，则工序更多，消耗的时间，这将严重影响了施工的进度。

因此，亟需设计一种适用于高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法，以减少工序步骤，提高施工效率。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种能够能够减少工序，提高施工速度和效率的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法，其中，包括预先制造好拼接块后，再在高寒区域隧道内拼装形成支护结构；

其中，所述拼接块包括：位于最外侧的透水混凝土层、位于最内侧的支撑混凝土层、位于透水混凝土层和支撑混凝土层之间的保温层；所述透水混凝土层中埋设有透水管，所述透水管穿透所述保温层和支撑混凝土层后形成排水口。

拼接块构件在预先加工制造，然后在隧道内进行逐节拼装，减少了支护结构施工过程中的工序数量，降低循环时间，改善作业环境，提升了施工进度。

同时，本发明的拼接块包括透水混凝土层、支撑混凝土层和保温层，保温层阻隔隧道低温，防止隧道内侧出现结冰而影响排水，隧道岩层中的水通过透水混凝土层后，被透水管吸入，然后通过排水孔排出，保证了排水顺畅；位于内侧的支撑混凝土层能够提供足够的强度支撑。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述拼接块还包括防水层，所述防水层设置在保温层和透水混凝土层之间。防水层能够防止透水混凝土层中的水分向保温层渗透，避免浸湿保温层而影响保温层的效果。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述透水管包括沿着拼接块长度方向设置的第一透水管和沿着拼接块宽度方向设置的第二透水管，所第一透水管和第二透水管交叉互通。横竖交叉的透水管加快了排水的速度。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述透水管中，仅在第二透水管的较低水平位置一端设置排水口。水汇集到较低水平位置的排水口，进而排出，也减少了排水口的设置。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述拼接块通过以下方法预先制造：

步骤一、预设透水管后，使用无砂混凝土浇筑成块状结构得到透水混凝土构件，所述透水混凝土构件的正面预埋有连接筋，且透水管凸出于透水混凝土构件的正面；

步骤二、将所述透水混凝土构件放入到成型模具中作为底层，然后在所述透水混凝土构件的正面依次铺设防水材料层和保温材料层，在铺设钢筋网片和安设拱架，最后再浇筑形成支撑混凝土层，所述连接筋将透水混凝土构件、防水材料层、保温材料层和支撑混凝土层连接成一个整体，从而得到所述拼接块；透水管凸出于拼接块的内侧形成排水口。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述无砂混凝土中水泥、碎石和水的配比为1：4.53：0.23。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述连接筋的间距20cm×20cm。

优选的是，所述的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，所述排水口通过管道向下连通至排水管，所述排水管设置在隧道底部，其中，所述排水管通过以下方法施工得到：

通过模具浇筑得到上组块和下组块；其中，下组块具有平整的底面，下组块的顶面沿长度方向的中位线上设置有向下凹陷的下半圆槽，所述下组块顶面位于下半圆槽两侧的位置开设有螺孔，所述下半圆槽的底部等距设置有多个支撑块；上组块具有平整的顶面，上组块的底面设置有向上凹陷的上半圆槽，所述上组块上还设置有与螺孔位置相对应的通孔，所述上组块和下组块组合后，上半圆槽和下半圆槽组合形成用于放置排水管的腔道，所述上组块上还设置有向腔道内灌注混凝土的灌注孔；

在隧道底部需要设置排水管的位置铺设下组块，然后排水管放入到下半圆槽内，确保支撑块将排水管支撑起来，相邻的支撑块之间形成通过区间；

将上组块配合在下组块上方，然后将螺栓穿过通孔与螺孔配合以将上下组块固定形成一个整体组块；

通过灌注孔向腔道内部灌注混凝土，直至灌满为止。无论灌浆孔位于排水管的左侧还是右侧，灌注的混凝土浆料总能穿过通过区间将排水管左右两侧填充，进而防止了排水管任意一侧出现漏空的情况发生。

传统的施工方法需要先在隧道底部挖掘用于埋设排水管的沟槽，然后在沟槽的底部填入垫底材料如石料，再将排水管放入到沟槽内，最后覆盖石子和混凝土，工序多，施工复杂。

因此申请人以上组块和下组块组合的方式进行排水管的施工，有效的加快了排水管的施工速度，减少了施工排水管的施工工序，提高了整个隧道支护结构的施工效率。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，拼接块构件在预先加工制造，然后在隧道内进行逐节拼装，减少了支护结构施工过程中的工序数量，降低循环时间，改善作业环境，提升了施工进度。同时，本发明的拼接块包括透水混凝土层、支撑混凝土层和保温层，保温层阻隔隧道低温，防止隧道内侧出现结冰而影响排水，隧道岩层中的水通过透水混凝土层后，被透水管吸入，然后通过排水孔排出，保证了排水顺畅；位于内侧的支撑混凝土层能够提供足够的强度支撑。

本发明高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法中，使用上组块和下组块组合的方式进行排水管的施工，有效的加快了排水管的施工速度，减少了施工排水管的施工工序，提高了整个隧道支护结构的施工效率。

本发明的高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法能够有效解决目前隧道支护结构施工过程中进度影响大、质量不可控、标准低、成本高的问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的拼接块的结构示意图；

图2为图1中a-a方向的截面图；

图3为本发明所述的上组块和下组块未组合状态下的结构示意图；

图4为本发明所述的上组块和下组块完成组合灌浆后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1和2所示，所述拼接块包括：位于最外侧的透水混凝土层1、位于最内侧的支撑混凝土层4、位于透水混凝土层1和支撑混凝土层4之间的保温层3；所述透水混凝土层中埋设有透水管(5,6)，所述透水管(5,6)穿透所述保温层3和支撑混凝土层4后形成排水口7。

进一步，所述拼接块还包括防水层2，所述防水层2设置在保温层3和透水混凝土层1之间。所述透水管(5,6)包括沿着拼接块长度方向设置的第一透水管5和沿着拼接块宽度方向设置的第二透水管6，所第一透水管5和第二透水管6交叉互接实现互通。

拼接块的前后左右部均设置有螺栓孔或驳接片以便于相邻拼接块之间进行拼装，拼装的方式为螺栓连接或驳接片连接。

如图3和4所示，下组块9具有平整的底面，下组块9的顶面沿长度方向的中位线上设置有向下凹陷的下半圆槽11，所述下组块9顶面位于下半圆槽11两侧的位置开设有螺孔13，所述下半圆槽11的底部等距设置有多个支撑块14；上组块8具有平整的顶面，上组块8的底面设置有向上凹陷的上半圆槽10，所述上组块8上还设置有与螺孔13位置相对应的通孔12，所述上组块8和下组块9组合后，上半圆槽10和下半圆槽11组合形成用于放置排水管的腔道，所述上组块8上还设置有向腔道内灌注混凝土的灌注孔15。

施工时，在隧道底部需要设置排水管的位置铺设下组块9，然后排水管16放入到下半圆槽11内，确保支撑块14将排水管16支撑起来，相邻的支撑块之间形成通过区间；将上组块8配合在下组块9上方，然后将螺栓17穿过通孔与螺孔配合以将上下组块固定形成一个整体组块；最后通过灌注孔15向腔道内部灌注混凝土，混凝土穿过通过区间将排水管左右两侧的空间添满，最终将灌注孔灌满后完成排水管的施工。

实施例1

一种高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)透水混凝土构件的制作：在透水混凝土构件模具内预设透水管后，使用无砂混凝土浇筑成块状结构得到透水混凝土构件，所述透水混凝土构件的正面预埋有连接筋，且透水管凸出于透水混凝土构件的正面；无砂混凝土的质量配合比为：水泥：碎石：水＝1：4.53：0.23，采用工厂化分块式加工。采用10hpb300的钢筋作为连接筋，间距20cm×20cm。

2)透水混凝土构件和支撑混凝土层结合浇筑形成拼接块：采用工厂化集中加工，将所述透水混凝土构件放入到成型模具中作为底层，然后在所述透水混凝土构件的正面依次铺设防水材料层和保温材料层，在铺设钢筋网片和安设拱架，在拼接块的前后左右部预留螺栓孔以便于进行拼接块之间的拼装，技术人员检查结构尺寸合格后，最后再浇筑形成支撑混凝土层，所述连接筋将透水混凝土构件、防水材料层、保温材料层和支撑混凝土层连接成一个整体，从而得到所述拼接块；透水管凸出于拼接块的内侧形成排水口。

3)拼接块拼装：将制作完成的拼接块运输到高寒区域隧道施工现场，采用隧道衬砌台车进行拼接块拼装。拼接块构件之间采用高强螺栓通过预留螺栓孔进行链接。拼接块构件拼装过程中，测量组现场校核，确保位置准确。且拼装过程中，相邻拼接块构件不允许出现纵向通缝。

4)拼装完成后进行回填灌浆即可。

实施例2

一种高寒区域隧道的装配式支护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)透水混凝土构件的制作：在透水混凝土构件模具内预设透水管后，使用无砂混凝土浇筑成块状结构得到透水混凝土构件，所述透水混凝土构件的正面预埋有连接筋，且透水管凸出于透水混凝土构件的正面；无砂混凝土的质量配合比为：水泥：碎石：水＝1：4.53：0.23，采用工厂化分块式加工。采用10hpb300的钢筋作为连接筋，间距20cm×20cm。

2)透水混凝土构件和支撑混凝土层结合浇筑形成拼接块：采用工厂化集中加工，将所述透水混凝土构件放入到成型模具中作为底层，然后在所述透水混凝土构件的正面依次铺设防水材料层和保温材料层，在铺设钢筋网片和安设拱架，在拼接块的前后左右部预留螺栓孔以便于进行拼接块之间的拼装，技术人员检查结构尺寸合格后，最后再浇筑形成支撑混凝土层，所述连接筋将透水混凝土构件、防水材料层、保温材料层和支撑混凝土层连接成一个整体，从而得到所述拼接块；透水管凸出于拼接块的内侧形成排水口。

3)拼接块拼装：将制作完成的拼接块运输到高寒区域隧道施工现场，采用隧道衬砌台车进行拼接块拼装。拼接块构件之间采用高强螺栓通过预留螺栓孔进行链接。拼接块构件拼装过程中，测量组现场校核，确保位置准确。且拼装过程中，相邻拼接块构件不允许出现纵向通缝。

4)拼装完成后进行回填灌浆。

5)排水管施工：通过设计好的模具分别浇筑得到上组块和下组块；其中，下组块具有平整的底面，下组块的顶面沿长度方向的中位线上设置有向下凹陷的下半圆槽，所述下组块顶面位于下半圆槽两侧的位置开设有螺孔，所述下半圆槽的底部等距设置有多个支撑块；上组块具有平整的顶面，上组块的底面设置有向上凹陷的上半圆槽，所述上组块上还设置有与螺孔位置相对应的通孔，所述上组块和下组块组合后，上半圆槽和下半圆槽组合形成用于放置排水管的腔道，所述上组块上还设置有向腔道内灌注混凝土的灌注孔。

在隧道底部设计铺设排水管的位置铺设下组块，然后排水管放入到下半圆槽内，确保支撑块将排水管支撑起来，相邻的支撑块之间形成通过区间；排水管上预留与排水口连接的接头。

将上组块配合在下组块上方，然后将螺栓穿过通孔与螺孔配合以将上下组块固定形成一个整体组块；通过灌注孔向腔道内部灌注混凝土，直至灌满为止。

6)连通排水管：通过水管将拼接块上的排水口和隧道底部的排水管连通。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。