一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构的制作方法

本技术涉及矿山法隧道衬砌结构，具体为一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构。

背景技术：

1、我国铁路工程矿山法隧道多年来实现跨越式发展，在建和运营的数量呈爆发式增长。但是目前矿山法隧道依然采取的是现浇钢筋混凝土的形式来进行建设，存在着机械化程度低、施工安全隐患大、施工难度大、施工环境差、运营质量风险多等缺点，与实现智能建造、绿色建造的理念还有较大提升空间。

2、目前在矿山法隧道建设过程中，存在着拱部掉块、二衬混凝土麻面、二衬混凝土不密实、二衬混凝土裂缝露筋等衬砌结构质量问题，给铁路工程的运营带来了极大的安全隐患。在后期运营维护过程中，针对存在安全质量的隧道花费了大量的人力、物力来进行整治，但是不能从根本上解决质量安全问题。同时，目前矿山法依然采取的现场浇筑施工，没有充分利用现有工业化、智能化、数字化的成果，安全质量、机械化程度、施工效率、施工环境都有改善空间。因此，如何在保证隧道衬砌结构质量安全的情况下，提高隧道衬砌施工效率、利用机械化手段、改善施工环境、加强绿色施工，从设计源头上来解决矿山法隧道衬砌结构质量痛点，实现智能建造、绿色建造，具有重要的科学意义和工程应用价值。

3、构件预制装配作为工程发展的重要标志，在保证质量、提升效率、节省工期、绿色环保上具有较大优势。越来越多的国家已将预制装配式技术应用到隧道与地下工程领域，但是目前多应用于盾构、tbm隧道、城市管廊和明挖隧道建设，矿山法隧道工程的检索中也只是在隧道拱顶区域有所尝试，缺乏矿山法隧道二衬结构整环的预制装配式结构设计。

4、因此，对铁路工程矿山法隧道二衬结构进行预制装配，并且采用错缝拼装的形成对二次结构进行机械化装配，从设计源头解决了铁路工程矿山法隧道在施工及运营过程中存在的诸多质量痛点，可以有效提高施工效率、改善施工环境、增大机械化程度、保证质量安全、促进绿色节能，为实现铁路矿山法隧道智能建造、绿色建造奠定坚实基础。

技术实现思路

1、基于背景技术中存在的问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，旨在从设计源头解决铁路工程矿山法隧道在施工及运营过程中存在的诸多质量痛点，有效保证隧道衬砌质量安全、提高施工效率，同时又能促进绿色节能。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，包括仰拱块、标准块和关键块，二衬外侧设有初支，所述初支的顶部外表面环形安装有多个锚杆，所述标准块安装在初支的顶部及腰部内表面，所述标准块为半拱形结构，所述仰拱块安装在初支的底部内表面，所述仰拱块、标准块和关键块之间通过螺栓相互连接成一环，环间通过调整所述关键块的位置形成错缝拼装，所述仰拱块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左仰拱块、中心仰拱块、右仰拱块，所述标准块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左墙块、左拱肩块、拱顶块、右拱肩块、右墙块。

4、进一步地，所述左仰拱块、右仰拱块、标准块、关键块与初支之间设置有碎石填充层并注浆固结，所述中心仰拱块与初支之间设置有碎石找平层并注浆固结。

5、进一步地，所述中心仰拱块的中部设有沿隧道纵深方向延伸的中心沟，所述中心沟两侧各设置有一块仰拱填充块，所述中心仰拱块与仰拱填充块之间填充有细石混凝土，所述中心沟的顶端安装有底板。

6、进一步地，所述左仰拱块与右仰拱块上预留有排水孔洞，所述仰拱填充块上预埋有排水管，所述左仰拱块与右仰拱块上安装有排水管，左仰拱块与右仰拱块上对称设有沟槽。

7、进一步地，所述螺栓连接为斜螺栓连接，所述斜螺栓上固定安装有斜螺栓预埋螺帽使斜螺栓固定。

8、进一步地，所述螺栓连接为直螺栓连接，所述直螺栓表面安装有预埋pvc管，所述直螺栓右端固定安装有螺母使直螺栓固定。

9、进一步地，所述沟槽上预设有排水管，所述左仰拱块预埋的排水管通过沟槽与弯入仰拱填充块的斜向排水管连通，所述右仰拱块预埋的排水管通过沟槽与弯入仰拱填充块的斜向排水管连通。

10、进一步地，所述关键块的分块角度可为标准块的1/2或1/3。

11、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

12、(1)本实用新型的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，可以实现的矿山法隧道二衬结构的预制化拼装，通过在工厂进行精细化生产，利用机械设备进行隧道预制装配式二衬结构的建设，可以有效提高施工效率、改善施工环境、增大机械化程度、保证质量安全、促进绿色节能。

13、(2)本实用新型的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，通过设置关键块，实现了装配式二衬的错缝拼装，可以大大提高衬砌结构的整体刚度，减小预制装配式二衬的变形，能更好地保证隧道的质量安全。

技术特征：

1.一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于，包括仰拱块、标准块和关键块(6)，二衬外侧设有初支(24)，所述初支(24)的顶部外表面环形安装有多个锚杆(23)，所述标准块安装在初支(24)的顶部及腰部内表面，所述标准块为半拱形结构，所述仰拱块安装在初支(24)的底部内表面，所述仰拱块、标准块和关键块(6)之间通过螺栓相互连接成一环，环间通过调整所述关键块(6)的位置形成错缝拼装，所述仰拱块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左仰拱块(7)、中心仰拱块(9)、右仰拱块(8)，所述标准块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左墙块(4)、左拱肩块(3)、拱顶块(1)、右拱肩块(2)、右墙块(5)。

2.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述左仰拱块(7)、右仰拱块(8)、标准块、关键块(6)与初支(24)之间设置有碎石填充层(16)并注浆固结，所述中心仰拱块(9)与初支(24)之间设置有碎石找平层(15)并注浆固结。

3.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述中心仰拱块(9)的中部设有沿隧道纵深方向延伸的中心沟(11)，所述中心沟(11)两侧各设置有一块仰拱填充块(10)，所述中心仰拱块(9)与仰拱填充块(10)之间填充有细石混凝土(12)，所述中心沟(11)的顶端安装有底板(13)。

4.根据权利要求3所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述左仰拱块(7)与右仰拱块(8)上预留有排水孔洞，所述仰拱填充块(10)上预埋有排水管(22)，所述左仰拱块(7)与右仰拱块(8)上安装有排水管(22)，左仰拱块(7)与右仰拱块(8)上对称设有沟槽(14)。

5.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述螺栓连接为斜螺栓连接，所述斜螺栓(17)上固定安装有斜螺栓预埋螺帽(18)使斜螺栓(17)固定。

6.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述螺栓连接为直螺栓连接，所述直螺栓(20)表面安装有预埋pvc管(19)，所述直螺栓右端固定安装有螺母(21)使直螺栓(20)固定。

7.根据权利要求4所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述沟槽(14)上预设有排水管(22)，所述左仰拱块(7)预埋的排水管(22)通过沟槽(14)与弯入仰拱填充块(10)的斜向排水管(25)连通，所述右仰拱块(8)预埋的排水管(22)通过沟槽(14)与弯入仰拱填充块(10)的斜向排水管(25)连通。

8.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，其特征在于：所述关键块(6)的分块角度可为标准块的1/2或1/3。

技术总结
本技术公开了一种矿山法隧道二衬全预制装配式分块结构，包括仰拱块、标准块和关键块，二衬外侧设有初支，所述初支的顶部外表面环形安装有多个锚杆，所述标准块安装在初支的顶部及腰部内表面，所述标准块为半拱形结构，所述仰拱块安装在初支的底部内表面，环间通过调整所述关键块的位置形成错缝拼装，所述仰拱块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左仰拱块、中心仰拱块、右仰拱块，所述标准块包括有从左至右通过螺栓依次装配的左墙块、左拱肩块、拱顶块、右拱肩块、右墙块。从设计源头解决了铁路工程矿山法隧道在施工及运营过程中存在的诸多质量痛点，可以有效提高施工效率、为实现铁路矿山法隧道智能建造、绿色建造奠定坚实基础。

技术研发人员：管鸿浩,肖明清,薛光桥,徐巍,吴佳明,戴林发宝,李达,李树鹏,周俊超,徐晨
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：20230505
技术公布日：2024/1/15