一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构的制作方法

本发明涉及输水隧洞施工技术领域，尤其是一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构。

背景技术：

在水利工程中为了输水，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为输水隧洞，输水隧洞用于从水库中放出用于灌溉、发电和给水等所需的水量。衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构，衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利渠道中。

输水隧洞在不同工况均会承受内外水压，使得输水隧洞内的混凝土衬砌容易发生随机开裂，混凝土衬砌一旦开裂，不仅会加速混凝土衬砌内的钢筋锈蚀，严重时还会影响隧洞的稳定与安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，能够控制混凝土衬砌的开裂位置以及避免混凝土衬砌在开裂位置处出现易于渗水的情况。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，包括隧洞、设置在隧洞内壁的混凝土衬砌和设置在混凝土衬砌上的诱导缝结构，所述诱导缝结构包括设置在混凝土衬砌内的结构钢筋、埋设在混凝土衬砌内的止水带和开设在混凝土衬砌一面的环向结构缝；

所述结构钢筋包括纵向受力钢筋和环向受力钢筋，所述混凝土衬砌在环向结构缝的位置处减少纵向受力钢筋的钢筋量；

所述诱导缝结构还包括设置在混凝土衬砌内的用于将止水带固定的固定件。

通过采用上述技术方案，诱导缝结构的设置使得混凝土衬砌在环向结构缝位置上厚度减小，且使得混凝土衬砌在环向结构缝的位置上降低了承压能力，当输水隧洞承受内外水压时，诱导缝结构能够诱导混凝土衬砌在环向结构缝的位置开裂，减少混凝土衬砌出现随机开裂的情况，当混凝土衬砌在环向结构缝的位置处开裂时，止水带的埋设能够避免混凝土衬砌在开裂位置处出现易于渗水的情况。

本发明进一步设置为：所述环向受力钢筋组包括第一环向钢筋组和第二环向钢筋组，所述第一环向钢筋组与所述第二环向钢筋组在混凝土衬砌的内部径向间隔设置，多根所述第一环向钢筋和多根所述第二环向钢筋均在混凝土衬砌的内部纵向排列；

所述纵向受力钢筋包括第一纵向钢筋组和第二纵向钢筋组，所述第一纵向钢筋组与第二纵向钢筋组在混凝土衬砌的内部径向间隔设置，所述第一纵向钢筋连接在第一环向钢筋的外侧，多根所述第一纵向钢筋沿第一环向钢筋的环向间隔设置，所述第二纵向钢筋连接在第二环向钢筋的外侧，多根所述第二纵向钢筋沿第二环向钢筋的环向间隔设置；

所述第一纵向钢筋在环向结构缝处断开，所述第一纵向筋的断开端连接有u形拐筋，所述u形拐筋上的与第一纵向钢筋的非连接端往混凝土衬砌的内部拐入，所述止水带埋设在u形拐筋与第二环向钢筋之间。

通过采用上述技术方案，环向受力钢筋和纵向受力钢筋组成了混凝土衬砌的结构钢筋，使得混凝土衬砌具有足够的结构强度，其中，第一纵向钢筋的断开处减少了混凝土衬砌在环向结构缝处的纵向受力钢筋量，从而降低了混凝土衬砌在环向结构缝处的承受能力，以诱导混凝土衬砌在环向结构缝处开裂；u形拐筋往混凝土衬砌的内部拐入则为止水带的埋设提供了限位空间，便于施工人员对止水带进行固定。

本发明进一步设置为：所述固定件为开口箍筋，所述止水带的两侧均抵紧有开口箍筋，所述开口箍筋与u形拐筋连接。

通过采用上述技术方案，在不损坏止水带有效部分的情况下，使得止水带夹紧于其两侧的开口箍筋之间，从而将止水带固定埋设。

本发明进一步设置为：所述u形拐筋上的远离第一纵向钢筋的部分连接有第三环向钢筋，所述第三环向钢筋设置在第一环向钢筋与第二环向钢筋之间。

通过采用上述技术方案，第三环向钢筋的设置能够避免u形拐筋出现易于变形的情况，同时能够增强环向结构缝两侧的混凝土衬砌的结构强度，增强了诱导缝结构对混凝土衬砌在环向结构缝处开裂的诱导效果。

本发明进一步设置为：所述环向结构缝内填充有防水柔性材料。

通过采用上述技术方案，使得环向结构缝处在具有较好的防水性能的同时，还保持较好的变形能力，以便于诱导缝结构对混凝土衬砌的开裂诱导。

本发明进一步设置为：所述止水带为橡胶止水带。

通过采用上述技术方案，橡胶止水带具有较好的变形能力，便于施工人员将止水带埋设在环形的混凝土衬砌内。

本发明进一步设置为：所述固定件为方管，所述止水带的两侧均抵紧有方管，所述方管分别与u形拐筋及第二纵向钢筋连接，所述方管可拆卸地连接有将其抵紧在止水带的推动件；

所述推动件包括壳体，所述壳体上远离方管的一端与第二环向钢筋及第三环向钢筋抵触，所述壳体内转动连接有螺杆，所述螺杆的轴线同时与第一纵向钢筋及第二纵向钢筋平行，所述壳体上设置有驱动轴，所述驱动轴通过锥齿轮结构驱动螺杆转动，所述壳体内滑移设置有螺块，所述螺块与螺杆螺纹连接，所述螺块上的靠近方管的一端连接有顶杆，所述顶杆上的远离螺块的一端贯穿壳体，所述顶杆上开设有刻度线，所述顶杆的外端与方管可拆卸地连接。

通过采用上述技术方案，在固定止水带时，止水带两侧的方管同时利用推动件抵紧在止水带后，再将方管分别与u形拐筋和第二纵向钢筋连接，抵紧过程中，通过转动驱动轴驱动螺杆转动，螺杆的转动使得螺块在壳体内移动，从而使得顶杆带动其连接的方管抵紧在止水带上，推动件的推紧便于施工人员空出双手来对方管进行连接的同时使得连接过程更稳定，另外，由于顶杆上刻度线的设置，使得施工人员能够通过校准两条顶杆上的刻度以使止水带位于诱导缝结构处的中间位置，便于止水带在固定前的准确定位。

本发明进一步设置为：所述方管上朝向壳体的侧壁上间隔设置有两个安装板，所述顶杆的外端嵌入两个安装板内，所述顶杆与两个安装板为螺栓连接。

通过采用上述技术方案，当推动件将方管抵紧在止水带上并将方管与u形拐筋及第二纵向筋进行连接后，可将推动件与方管拆卸，以将推动件进行重复利用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

其一，当输水隧道承受内外水压时，诱导缝结构能够诱导混凝土衬砌在环向结构缝的位置开裂，减少混凝土衬砌出现随机开裂的情况；

其二，当混凝土衬砌在环向结构缝的位置处开裂时，止水带的埋设能够避免混凝土衬砌在开裂位置处出现易于渗水的情况；

其三，在不损坏止水带有效部分的情况下，便于施工人员对止水带进行固定埋设。

附图说明

图1是本发明中输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构的整体示意图；

图2是实施例一在图1中a-a处剖开后的内部结构示意图；

图3是实施例一中结构钢筋的结构示意图；

图4是实施例二在图1中a-a处剖开后的内部结构示意图；

图5是实施例二中结构钢筋的结构示意图；

图6是图5中b处的局部放大图；

图7是实施例二中推动件及方管的结构剖视图。

图中：1、隧洞；2、混凝土衬砌；3、止水带；31、开口箍筋；32、方管；321、安装板；4、环向结构缝；41、防水柔性材料；5、纵向受力钢筋；51、第一纵向钢筋；52、第二纵向钢筋；53、u形拐筋；6、环向受力钢筋；61、第一环向钢筋；62、第二环向钢筋；63、第三环向钢筋；7、壳体；71、螺杆；72、驱动轴；73、拧块；74、第一锥齿轮；75、第二锥齿轮；76、螺块；77、顶杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一，一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，如图1和图2所示，包括隧洞1、设置在隧洞1内壁的混凝土衬砌2和设置在混凝土衬砌2上的诱导缝结构，其中，混凝土衬砌2对应隧洞1内壁的形状呈环形，诱导缝结构沿混凝土衬砌2的纵向设置有多个。诱导缝结构包括设置在混凝土衬砌2内的结构钢筋、埋设在混凝土衬砌2内的止水带3和开设在混凝土衬砌2一面的环向结构缝4，其中，环向结构缝4开设在混凝土衬砌2上的远离隧洞1内壁的一面。具体的，环向结构缝4的开设方法为：在混凝土衬砌2浇筑前，在需要开设环向结构缝4的位置处安装环向条，以预留形成环向结构缝4的形状，该环形条随模板一并拆除。

如图2和图3所示，结构钢筋包括纵向受力钢筋5和环向受力钢筋6，混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置处减少纵向受力钢筋5的钢筋量。诱导缝结构还包括设置在混凝土衬砌2内的用于将止水带3固定的固定件。诱导缝结构的设置使得混凝土衬砌2在环向结构缝4位置上厚度减小，且使得混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置上降低了承压能力，当输水隧洞1承受内外水压时，诱导缝结构能够诱导混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置开裂，减少混凝土衬砌2出现随机开裂的情况，当混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置处开裂时，止水带3的埋设能够避免混凝土衬砌2在开裂位置处出现易于渗水的情况。

如图2和图3所示，环向受力钢筋6组包括第一环向钢筋61组和第二环向钢筋62组，第一环向钢筋61组与第二环向钢筋62组在混凝土衬砌2的内部径向间隔设置，具体的，第一环向钢筋61组与隧洞1内壁之间的距离大于第二环向钢筋62组与隧洞1内壁之间的距离，多根第一环向钢筋61和多根第二环向钢筋62均在混凝土衬砌2的内部纵向排列。纵向受力钢筋5包括第一纵向钢筋51组和第二纵向钢筋52组，第一纵向钢筋51组与第二纵向钢筋52组在混凝土衬砌2的内部径向间隔设置，第一纵向钢筋51焊接在第一环向钢筋61的外侧，多根第一纵向钢筋51沿第一环向钢筋61的环向间隔设置，第二纵向钢筋52焊接在第二环向钢筋62的外侧，多根第二纵向钢筋52沿第二环向钢筋62的环向间隔设置。第一纵向钢筋51在环向结构缝4处断开，第一纵向钢筋51的断开端一体连接有u形拐筋53，u形拐筋53上的与第一纵向钢筋51的非连接端往混凝土衬砌2的内部拐入，且u形拐筋53的开口背离环向结构缝4，进一步的，止水带3埋设在u形拐筋53与第二环向钢筋62之间。环向受力钢筋6和纵向受力钢筋5组成了混凝土衬砌2的结构钢筋，使得混凝土衬砌2具有足够的结构强度，其中，第一纵向钢筋51的断开处减少了混凝土衬砌2在环向结构缝4处的纵向受力钢筋5的数量，从而降低了混凝土衬砌2在环向结构缝4处的承受能力，以诱导混凝土衬砌2在环向结构缝4处开裂。u形拐筋53往混凝土衬砌2的内部拐入则为止水带3的埋设提供了限位空间，便于施工人员对止水带3进行固定。

如图2和图3所示，固定件为开口箍筋31，止水带3的两侧均抵紧有开口箍筋31。开口箍筋31与u形拐筋53焊接，具体地，开口箍筋31呈凵形，u形拐筋53包括横向筋两条垂直于横向筋的纵向筋，开口箍筋31的两端收紧于u形拐筋53的两条纵向筋上，调整好开口箍筋31的位置使止水带3的两侧均抵紧有开口箍筋31后，再将止水带3两侧的开口箍筋31焊接在u形拐筋53的纵向筋上，从而在不损坏止水带3有效部分的情况下，使得止水带3夹紧于其两侧的开口箍筋31之间，从而将止水带3固定埋设。

如图2和图3所示，u形拐筋53上的远离第一纵向钢筋51的纵向筋连接有第三环向钢筋63，第三环向钢筋63设置在第一环向钢筋61与第二环向钢筋62之间。第三环向钢筋63的设置能够避免u形拐筋53出现易于变形的情况，同时能够增强环向结构缝4两侧的混凝土衬砌2的结构强度，增强了诱导缝结构对混凝土衬砌2在环向结构缝4处开裂的诱导效果。

如图2所示，环向结构缝4内填充有防水柔性材料41，防水柔性材料41可选用聚硫建筑密封膏、聚氨酯、硅胶等防水、有足够的变形能力且与混凝土衬砌2具有良好粘接性能的材料，在本实施例中，选用聚氨酯。防水柔性材料41使得环向结构缝4处在具有较好的防水性能的同时，还保持较好的变形能力，以便于诱导缝结构对混凝土衬砌2的开裂诱导。

如图2和图3所示，止水带3为橡胶止水带3，橡胶止水带3具有良好的弹性，耐磨性、耐老化性和抗撕裂性能，且防水性能好、适应变形能力强、便于施工人员将止水带3埋设在环形的混凝土衬砌2内。并且，在本实施例中，相邻止水带3之间的搭接采用热压硫化胶合法。

本实施例的实施原理为：诱导缝结构的设置使得混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置上厚度减小，且使得混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置上降低了承压能力，当输水隧洞1承受内外水压时，诱导缝结构能够诱导混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置开裂，减少混凝土衬砌2出现随机开裂的情况，当混凝土衬砌2在环向结构缝4的位置处开裂时，止水带3的埋设能够避免混凝土衬砌2在开裂位置处出现易于渗水的情况。

实施例二，一种输水隧洞混凝土衬砌诱导缝结构，与实施例一不同之处在于，如图4和图5所示，固定件为方管32，方管32为横切面呈矩形的长条管，止水带3的两侧均抵紧有方管32。具体的，方管32分别与u形拐筋53上的远离第一纵向筋的位置及第二纵向钢筋52连接，方管32可拆卸地连接有将其抵紧在止水带3的推动件。

如图5和图7所示，推动件包括壳体7，壳体7呈中空的矩形块状，壳体7远离方管32的一端与第二环向钢筋62及第三环向钢筋63抵触，壳体7内转动连接有螺杆71，螺杆71的轴线同时与第一纵向钢筋51及第二纵向钢筋52平行，壳体7上转动设置有驱动轴72，驱动轴72的一端贯穿至壳体7内且另一端位于壳体7外，驱动轴72的外端固定连接有拧块73，拧块73便于施工人员在使用推动件时转动驱动轴72。驱动轴72通过锥齿轮结构驱动螺杆71转动，锥齿轮结构包括第一锥齿轮74和第二锥齿轮75，第一锥齿轮74同轴设置在驱动轴72的内端，第二锥齿轮75同轴设置在螺杆71上，第一锥齿轮74与第二锥齿轮75啮合，使得当驱动轴72转动时，通过第一锥齿轮74和第二锥齿轮75的传动能够带动螺杆71转动。壳体7内滑移设置有螺块76，螺块76呈矩形块状，螺块76的侧壁与壳体7的内壁贴合，螺块76的中心开设有与螺杆71配合的螺纹孔，螺块76与螺杆71螺纹连接。螺块76上的靠近方管32的一端连接有顶杆77，在本实施例中，顶杆77为矩形杆，其中，顶杆77上的远离螺块76的一端贯穿壳体7，顶杆77上开设有刻度线，顶杆77的外端与方管32可拆卸地连接。

具体的，如图6所示，方管32上朝向壳体7的侧壁上间隔设置有两个安装板321，顶杆77的外端嵌入两个安装板321内，顶杆77与两个安装板321为螺栓连接。

本实施例的实施原理为：在固定止水带3时，止水带3两侧的方管32同时利用推动件抵紧在止水带3后，再将方管32分别与u形拐筋53和第二纵向钢筋52连接。抵紧过程中，通过转动驱动轴72驱动螺杆71转动，螺杆71的转动使得螺块76在壳体7内移动，从而使得顶杆77带动其连接的方管32抵紧在止水带3上，推动件的推紧便于施工人员空出双手来对方管32进行连接，同时使得连接过程更稳定。另外，由于顶杆77上刻度线的设置，使得施工人员能够通过校准两条顶杆77上的刻度以使止水带3位于诱导缝结构处的中间位置，便于止水带3在固定前的准确定位。

并且，当推动件将方管32抵紧在止水带3上并将方管32与u形拐筋53及第二纵向钢52筋进行连接后，可将推动件与方管32拆卸，以将推动件进行重复利用。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。