一种装配式框架隧道接头结构

1.本实用新型涉及隧道工程接头技术领域，具体研究的是一种装配式框架隧道接头结构。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，社会对于地下空间的需求越来越大，随着城市地下空间发展，越来越多的隧道及地下工程设施被修建。现有的隧道安装技术主要为整体现浇和预制装配两种，其中装配式框架隧道因具有空间利用率高、施工工艺简单、速度快和质量易控制等优点，在城市隧道中应用越来越广泛。
3.但这类装配式框架隧道是通过各种接头连接而成，其结构为非连续体，而接头是框架隧道建设和运营阶段最为薄弱的部位，因此接头设计的不合理就会影响整个隧道的安全性能。目前装配式框架隧道接头大多采用钢箱或者直缝式接头，直缝式接头会降低连接处的强度，钢箱接头容易生锈且不易更换，从而影响隧道的整体性和安全性。此外，隧道常年处在地下水、降雨环境中，因此隧道的防水设计以及防水性能也会影响隧道的性能。
4.有鉴于此，根据现有的问题进行研究与改良，通过开发出一种装配式框架隧道接头，在提高施工效率的同时，减小接头对隧道整体强度的影响，保证隧道有良好的整体性、抗震性以及防水性，通过该技术解决现今框架隧道接头上存在的部分问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种装配式框架隧道接头结构，解决背景技术中接头处强度低，整体性不好的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种装配式框架隧道接头结构，包括上部预制件a、上部预制件b、下部预制件c、下部预制件d、纵向连接柱及横向连接柱；所述的上部预制件a、上部预制件b两端设置有上纵向连接手孔，中间设置有上横向连接手孔；所述的下部预制件c、下部预制件d两端设置有下纵向连接手孔，中间设置有下横向连接手孔，横向连接手孔上设置有注浆孔、排气孔及螺母孔，其位置关系及连接关系如下：上部预制件a与上部预制件b通过横向连接柱对应连接，上部预制件a通过纵向连接柱对应连接下部预制件c，下部预制件c通过横向连接柱对应连接下部预制件d，下部预制件d通过纵向连接柱对应连接上部预制件b，与横向连接手孔贯通的注浆孔、排气孔及螺母孔设置在横向连接手孔的上方。
8.所述上部预制件、下部预制件的对接端面设有防水槽，防水槽里设有橡胶止水带；上部预制件、下部预制件的对接处与岩层或土层接触面上设置止水钢板，所述止水钢板一半预埋在下部预制件中。
9.所述的上纵向连接手孔贯通，下纵向连接手孔设置到距离下部预制件底部10cm处，所述的纵向连接手孔为圆形。
10.所述的横向连接手孔是圆形。
11.所述的横向连接柱是预应力钢筋混凝土连接柱。
12.所述的纵向连接柱是钢管核心混凝土连接柱、预应力钢筋混凝土连接柱以及钢筋混凝土连接柱的一种或及其组合。
13.所述的钢管核心混凝土连接柱以圆形钢管为核心，钢筋笼包裹在钢管外侧，混凝土填充空隙并包裹钢筋笼。
14.所述的预应力钢筋混凝土连接柱以加劲钢筋为核心，钢筋笼包裹在加劲钢筋外侧，混凝土填充空隙并包裹钢筋笼，螺母预埋于所述下部预制件中，加劲钢筋的两端设置有与螺母匹配的螺纹或加劲钢筋两端设置有与螺母匹配的螺栓。
15.所述的钢筋混凝土连接柱中间设有钢筋笼，混凝土填充空隙并包裹钢筋笼。
16.所述的隧道接头结构的施工方法，施工步骤如下：
17.(1)浇筑上部预制件a、上部预制件b及下部预制件c，下部预制件d；
18.(2)将下部预制件c，下部预制件d对应连接并制作下部预制件c，下部预制件d的横向连接柱；
19.(3)将上部预制件b、下部预制件c对应装配，
20.(4)在纵向连接手孔中制作纵向连接柱；
21.(5)制作横向连接柱将上部预制件a与上部预制件b对应连接；
22.(6)最后制作纵向连接柱连接上部预制件a及下部预制件d。
23.作为进一步的优化，上部预制件a与上部预制件b是相同的预制件。
24.作为进一步的优化，下部预制件c与下部预制件d是相同的预制件。
25.本实用新型的有益效果如下：
26.1.该接头结构简单，能够在工厂统一制作养护，便于施工现场后能够直接安装，从而缩短施工工期。
27.2.该接头可根据不同的现场环境使用不同的连接柱，使隧道能够抵抗不同极端复杂的运营环境(地震、冲击、爆炸等)，具有良好的适用性。
28.3.该接头竖向采用贯通连接，横向通过对加劲钢筋施加预应力固定，提高了隧道的整体性，从而增强了隧道的抗震性能。
29.4.该接头在连接段面和隧道外侧都设置有防水设施，能够有效减小降雨和地下水对接头的腐蚀，从而提高了接头的使用寿命。
30.5.该接头不仅可以适用于环向框架隧道阶段的连接还是适用于纵向框架隧道阶段的连接。
31.6.结构采用装配+浇筑混凝土的方式施工，对装配的精度要求低、方便安装。
附图说明
32.图1为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的立体结构示意图。
33.图2为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的纵向连接柱与上连接手孔、下连接手孔的立体结构示意图。
34.图3为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的横向连接柱与上部预制件立体结构示意图。
35.图4为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的钢管核心混凝土连接柱结构示意
图。
36.图5为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的预应力钢筋混凝土连接柱结构示意图。
37.图6为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的钢筋混凝土连接柱结构示意图。
38.图7为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的防水结构示意图。
39.图8为本实用新型的装配式框架隧道接头结构的隧道整体应用图。
40.图中标记为：1是上部预制件b，2是上部预制件a，3是横向连接柱，4是下部预制件c，5是纵向连接柱，6是上纵向连接手孔，7是横向连接手孔，8是螺母孔,9是螺母，10是防水缝，1001是橡胶止水带，11是止水钢板，1101是防水材料，1102是钢板防腐材料，12是钢管，13是钢筋笼，14是混凝土，15是加劲钢筋，16是下部预制件d，17是下部连接手孔，18是注浆孔，19是排气孔，501是钢管核心混凝土连接柱，502是预应力钢筋混凝土连接柱，503是钢筋混凝土连接柱。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
42.实施例1
43.本实施例为本实用新型所述的装配式框架隧道接头结构的一个实例，本实施例模拟在地震多发区的施工安装。组成构件包括上部预制件b1、上部预制件a2、横向连接柱3、下部预制件c4、纵向连接柱5、钢管核心混凝土连接柱501、预应力钢筋混凝土连接柱502、上纵向连接手孔6、下纵向连接手孔17、横向连接手孔7、螺母孔8、螺母9、防水缝10、橡胶止水带1001、止水钢板11、防水材料1101、防腐材料1102、钢管12、钢筋笼13、混凝土14、加劲钢筋15及下部预制件d16。
44.如图1所示，组成构件的位置关系及连接关系为：横向连接柱3插入对应的横向连接手孔7中，并使用螺母9拧紧，纵向连接柱5通过上纵向连接手孔6、下纵向连接手孔17连接上部预制件和下部预制件。
45.如图2、图7所示，下部预制件在浇筑时，需将止水钢板11的一半预埋于下部预制件中，并且焊接在钢筋上固定。在安装上部预制件之前，首先在上部预制件、下预制件的防水缝10中塞好橡胶止水带1001。将下部预制件4放置在水平地面上，将上部预制件正对于下部预制件上放置，对接后向止水钢板11与上部预制件的空隙中填充防水材料1101，在止水钢板11周围抹上水泥浆固定，并且在外露的钢板上涂上防腐材料1102，最后向连接手孔内浇筑纵向连接柱。
46.在地震多发区，可选择钢管核心混凝土连接柱501和预应力钢筋混凝土连接柱502作为纵向连接柱，二者均满足在地震多发区的抗震性能。如果选择钢管混凝土核心连接柱501，如图4所示，则先将钢管12和钢筋笼13插入连接手孔6内，后浇入混凝土14即可；如果选择预应力钢筋混凝土连接柱502，如图5所示，则先将螺母9预埋入下部连接手孔内，然后将加劲钢筋15下部拧进螺母9内固定，插入钢筋笼13、浇入混凝土14，在上部用扳手对加劲钢筋施加预应力，最后在上部拧进螺母9即可。
47.如图3所示，隧道段是由若干个上、下预制件通过预应力钢筋混凝土连接柱502横向连接组成的。先将两相邻的上、下预制件并排，然后将螺母9预埋一侧上、下预制件的螺母
孔8中，将加劲钢筋15插入螺母9中固定，然后向横向连接手孔7中插入钢筋笼13，浇入混凝土14，用扳手对加劲钢筋施加预应力，最后拧进螺母8即完成相邻两个上、下预制件的连接。
48.实施例2
49.本实施例为本实用新型所述的装配式框架隧道接头结构的另一个实例，本实施例模拟在稳定地层区域的施工安装。
50.如图6所示，在地层稳定的区域且无特殊复杂环境下，可采用钢筋混凝土连接柱503作为隧道的纵向连接柱，该连接柱既节省材料，又能满足一般隧道所需的强度。在安装钢筋混凝土连接柱503时，先将钢筋笼插入纵向连接手孔中，浇入混凝土14即可。其他安装与实施例1相同。
51.在隧道的事故多发段，如弯道，狭窄带等易发生事故的隧道段，可选择钢管混凝土核心连接柱501和预应力钢筋混凝土连接柱502作为竖向连接结构的连接柱进行隧道的强化，安装方式与实施例1相同。
52.实施例3
53.如图1所示，本实施例为本实用新型所述的装配式框架隧道接头结构的施工方法的一个实例，包括如下步骤：
54.1、浇筑上部预制件a、上部预制件b及下部预制件c，下部预制件d：按需要制作多个上部预制件及下部预制件备用。在横向连接手孔先预埋螺母，并将螺母浇筑在下部纵向连接手孔中。
55.2、将下部预制件c，下部预制件d对应连接并制作下部预制件c，下部预制件d的横向连接柱：将下部预制件c水平放置，然后插入加劲钢筋并扭紧固定在螺母上，然后在加劲钢筋上套入钢筋笼。将下部预制件d对准加劲钢筋及钢筋笼套入，固定下部预制件d上的螺母和加劲钢筋，然后从注浆孔中浇筑混凝土。
56.3、将上部预制件b、下部预制件c对应装配：首先在上部预制件b、下预制件c的防水缝10中塞好橡胶止水带1001。将上部预制件b正对于下部预制件c上放置，对接后向止水钢板11与上部预制件的空隙中填充防水材料1101，在止水钢板11周围抹上水泥浆固定，并且在外露的钢板上涂上防腐材料1102。
57.4、在纵向连接手孔中制作纵向连接柱：根据需要在纵向连接手孔中放入钢管12、加劲钢筋15、钢筋笼13，然后浇筑混凝土14。当放入加劲钢筋15时，需要与下部预制件c预埋的螺母9拧紧，然后再浇筑混凝土14。
58.5、制作横向连接柱将上部预制件a与上部预制件b对应连接：将加劲钢筋15插入上部预制件b的螺母9中，并拧紧螺母，然后在加劲钢筋15上套入钢筋笼13，再将加劲钢筋15、钢筋笼13套入上部预制件a的对应横向连接手孔中，上部预制件a预埋的螺母拧紧到加劲钢筋15中，最后从注浆孔18中浇筑混凝土。
59.6、最后制作纵向连接柱连接上部预制件a及下部预制件d：首先在上部预制件、下预制件的防水缝10中塞好橡胶止水带1001。将上部预制件a正对于下部预制件d放置，对接后向止水钢板11与上部预制件a的空隙中填充防水材料1101，在止水钢板11周围抹上水泥浆固定，并且在外露的钢板上涂上防腐材料1102。根据需要在纵向连接手孔中放入钢管12、加劲钢筋15、钢筋笼13，然后浇筑混凝土14。当放入加劲钢筋15时，需要与下部预制件c预埋的螺母固定好，然后再浇筑混凝土。
60.以上所述实施例仅为本实用新型的优选而已，并不限制于本实用新型，对于本领域的技术人员及普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变化，这些改进和变化应视为在本实用新型的保护范围内。