隧道仰拱裝配式施工技術(shù)及機(jī)械化配套

開(kāi)題報(bào)告二組隧道仰拱裝配式施工技術(shù)及機(jī)械化配套研究一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀二、支護(hù)結(jié)構(gòu)承載機(jī)理與力學(xué)特性三、裝配式仰拱設(shè)計(jì)理念四、預(yù)制方法及質(zhì)量保證措施五、機(jī)械選用及仰拱安裝六、研究課題目標(biāo)及成果一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀文獻(xiàn)查閱

目前對(duì)隧道仰拱結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)方面主要還是采用老式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，隨著隧道的地質(zhì)條件的改變，主要改變的是隧道仰拱的厚度或者在地質(zhì)條件相對(duì)較好的情況下取消仰拱的設(shè)置，并沒(méi)有提出新的、適應(yīng)性較強(qiáng)的仰拱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式。

城市軌道交通地鐵車(chē)站施工中，已經(jīng)開(kāi)始采用裝配式施工，隧道仰拱裝配式的施工技術(shù)及配套機(jī)械設(shè)備在隧道建設(shè)中基本上沒(méi)有。

在未來(lái)更多的大跨隧道中不可避免需要設(shè)計(jì)出更多異形、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)可靠的新型仰拱結(jié)構(gòu)。同時(shí)研究出新工藝施工配套的相關(guān)機(jī)械設(shè)備，將會(huì)是我國(guó)隧道施工中一個(gè)新的研究方向。

二、支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載機(jī)理與力學(xué)特性

仰拱是隧道襯砌結(jié)構(gòu)的的主要組成部分之一，仰拱的設(shè)置能夠?qū)⑺淼郎喜康牡貙訅毫νㄟ^(guò)隧道邊墻結(jié)構(gòu)或?qū)⒙访嫔系暮奢d有效的傳遞到地下，同時(shí)還有效的抵抗隧道下部地層傳來(lái)的反力。

采用理論分析與數(shù)值模擬性結(jié)合的方法進(jìn)行研究，綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、變形、安全系數(shù)、施工可行性，分析圍巖彈性抗力系數(shù)、裝配式仰拱支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)、重點(diǎn)研究接頭方式和防水措施，以及配套機(jī)械設(shè)備，分析裝配式仰拱現(xiàn)場(chǎng)推廣可行性。三、裝配式仰拱設(shè)計(jì)理念1、概況：仰拱裝配式施工，就是將仰拱分塊預(yù)制，安裝。高鐵隧道斷面如下：隧道開(kāi)挖寬度13.8米，隧道斷面相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：底拱半徑：16.750(m)；底拱半中心角：21.000(度)底拱厚度：0.500(m)側(cè)拱半徑：6.650(m)側(cè)拱角度：55.000(度)側(cè)拱厚度：0.500(m)頂拱半中心角：85.000(度)頂拱拱頂厚度：0.500(m)圖3.1隧道斷面形狀2、分塊：采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，根據(jù)仰拱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沿環(huán)向分成A、B、C三塊：BAC3、接頭連接A塊和C塊與邊墻連接一端均設(shè)有多根外伸鋼筋，可連接，可焊接。環(huán)向與縱向預(yù)制塊采用高強(qiáng)螺栓連接。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，環(huán)向采用T36型，縱向采用T30型。每塊中心位置設(shè)置注漿孔。4、防水

仰拱結(jié)構(gòu)防水遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理”的原則。接頭部位防水采用1道遇水膨脹止水條+1道三元乙丙橡膠密封墊方式，預(yù)制構(gòu)件張拉鎖緊后，從預(yù)制構(gòu)件注漿孔注水泥漿，填充仰拱背后孔隙。

同一層中相鄰兩根橫向鋼筋及同一層中相鄰兩根縱向鋼筋之間的間距為250mm，上下兩層橫向鋼筋以及上下兩層的縱向鋼筋之間的豎直距離均為400mm；橫向鋼筋和縱向鋼筋的外側(cè)均設(shè)有厚度不低于40mm的混凝土保護(hù)層；豎向箍筋沿橫向鋼筋的法線方向設(shè)置。5、鋼筋布置6、理論計(jì)算：6.1理正巖土軟件整體計(jì)算-----------------------------------------------------------------[計(jì)算條件]-----------------------------------------------------------------[基本參數(shù)]規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)： 砼規(guī)范

GB50010-2010結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)： 1.00襯砌斷面類(lèi)型： 馬蹄形每段計(jì)算的分段數(shù)： 10計(jì)算迭代次數(shù)： 10抗力驗(yàn)證要求： 高[荷載組合參數(shù)] 編號(hào) 荷載名稱(chēng) 是否計(jì)算 分項(xiàng)系數(shù) 1 襯砌自重 √ 1.00 2 頂巖壓力 √ 1.00 3 底巖壓力 √ 1.00 4 側(cè)巖壓力 √ 1.00 5 內(nèi)水壓力 √ 1.00 6 外水壓力 √ 1.00 7 頂部灌漿壓力 √ 1.00 8 其余灌漿壓力 √ 1.00 9 地震作用力 √ 1.20[計(jì)算結(jié)果]注：縱筋面積和配筋率結(jié)果中，如果出現(xiàn)紅色數(shù)字，則表示配筋率大于2.5%。下面內(nèi)力配筋結(jié)果的中內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩）未包含0，配筋時(shí)乘以此系數(shù)。----------------------------------------------------------[內(nèi)力配筋計(jì)算(以下內(nèi)力疊加了地震作用效應(yīng))]----------------------------------------------------------計(jì)算結(jié)論:經(jīng)過(guò)5次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致!----------------------------------------------------------------------[配筋結(jié)果]----------------------------------------------------------------------襯砌內(nèi)側(cè)縱筋最大面積As=1000.0mm2，外側(cè)縱筋最大面積As1=1000.0mm2；拉結(jié)筋最大面積Av=174.8mm2。截面尺寸(抗剪)驗(yàn)算：滿足。

----------------------------------------------------------------------軸向力剪力彎矩切向位移法向位移轉(zhuǎn)角圍巖抗力單側(cè)縱筋(配筋率)拉結(jié)筋面積截面驗(yàn)算

NQMUVWAs（瘢Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)(度)(kPa)(mm2)(mm2)底拱(從中心向左等分10段):0-3551.711359.10119.139(-21.475)0.0000.4660.0000.21000.0(0.23%)156.3滿足

1-3551.016-359.14519.099(-21.515)-0.1610.462-0.0000.21000.0(0.23%)156.3滿足

2-3548.894-361.29219.623(-20.990)-0.3210.451-0.0000.21000.0(0.23%)156.3滿足

3-3545.240-367.53222.633(-17.980)-0.4800.432-0.0000.21000.0(0.23%)156.3滿足

4-3539.896-378.98831.071(-9.542)-0.6390.4130.0010.21000.0(0.23%)156.3滿足

5-3532.708-394.00047.853(7.240)-0.7970.4050.0030.21000.0(0.23%)156.3滿足

6-3523.692-404.79373.198(32.585)-0.9540.4360.0090.21000.0(0.23%)156.3滿足

7-3513.330-393.39499.614(59.001)-1.1140.5460.0190.31000.0(0.23%)156.3滿足

8-3502.998388.876104.715(64.101)-1.2790.7710.0310.41000.0(0.23%)156.3滿足

9-3495.371543.63544.479(3.865)-1.4541.1160.0410.61000.0(0.23%)156.3滿足10-3494.376813.608-146.029(-186.642)-1.6421.4750.0320.71000.0(0.23%)174.8滿足側(cè)拱(從下向上等分10段):0-3526.134-554.963-146.029(-186.642)-1.9501.0340.0320.51000.0(0.23%)156.3滿足

1-3490.107-489.019-40.341(-80.954)-2.2011.0860.0150.51000.0(0.23%)156.3滿足

2-3459.761-422.43220.671(-19.942)-2.4471.0020.0110.51000.0(0.23%)156.3滿足

3-3434.347-379.73446.202(5.589)-2.6810.8910.0140.41000.0(0.23%)156.3滿足

4-3412.062-361.31152.459(11.846)-2.9040.7990.0180.41000.0(0.23%)156.3滿足

5-3391.569359.80652.413(11.799)-3.1190.7390.0230.41000.0(0.23%)156.3滿足6.三2單元分塊三計(jì)算建立一環(huán)模型三：圖3.三1單位三厚度三模型三側(cè)面圖3.三2單位三厚度三模型三正面荷載三作用三下的三位移三圖：荷載三作用三下的三內(nèi)力三圖：A塊、B塊以三及B塊、C塊的連接處設(shè)置三在隧道斷面彎矩最小的位三置，受三力合三理，三技術(shù)三可行。A、C塊長(zhǎng)度3.三4m，寬2m，厚三度0.三5m，單塊重10三.9三4t，B塊長(zhǎng)度6.三3m，寬三度2m，厚三度0.三5m，單三塊重16三.2三t。吊裝受力計(jì)算三：6.三3局部三受力三分析榫槽受力計(jì)算三：6.三3局部三受力三分析高強(qiáng)三螺栓三、吊三環(huán)計(jì)算三：試驗(yàn)三研究：受力三試驗(yàn)三、抗三滲試三驗(yàn)6.三4試驗(yàn)三受力三分析（1）應(yīng)三力量測(cè)在孫三槽局三部位三置預(yù)三埋混凝三土應(yīng)三力計(jì)和鋼筋應(yīng)力計(jì)，三表面三粘貼三混凝三土應(yīng)三變計(jì)三。（2）接三頭連三接力三的量三測(cè)采用軸力計(jì)，分析三螺栓三受力情況。（3）接三縫張開(kāi)三位移三的量三測(cè)在接縫處跨三縫布三置裂三縫計(jì)三，研三究在三接縫張開(kāi)三位移與壓三力關(guān)三系。四、預(yù)制三方法三及質(zhì)三量保三證裝配三式預(yù)三制塊三采用工廠三化施三工，三流水三作業(yè)三，較三傳統(tǒng)三現(xiàn)澆三施工工藝三，在三質(zhì)量三、進(jìn)度三控制、文三明施三工、三綠色三環(huán)保三等方面三均有較大三提升。工廠三化預(yù)三制仰拱三分塊1、仰拱三預(yù)制三工藝仰拱是隧三道結(jié)三構(gòu)的三主體三，需三承受三外界三土層三壓力三，地三下水三壓力三以及三隧道三內(nèi)的三各種三動(dòng)荷三載沖三擊，三其質(zhì)三量直三接關(guān)三系隧三道整三體使三用安三全。其預(yù)制三質(zhì)量三控制三主要三在以三下幾三個(gè)方三面：2、仰拱預(yù)制質(zhì)量三保障三措施質(zhì)量模板控制鋼筋制作安裝混凝土質(zhì)量澆筑過(guò)程蒸汽養(yǎng)護(hù)脫模修補(bǔ)二次養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品檢驗(yàn)五、三機(jī)械三選用三及仰三拱安三裝1、三運(yùn)輸三設(shè)備運(yùn)輸三設(shè)備三采用三自制轉(zhuǎn)盤(pán)三運(yùn)輸三車(chē)。將B三塊順三隧道三方向三裝于三板車(chē)三上，三重心三位于轉(zhuǎn)盤(pán)中心，運(yùn)輸三至工三作面三后，三解鎖三轉(zhuǎn)盤(pán)三，旋三轉(zhuǎn)9三0度至橫向三，以三便于三吊裝三，一三次運(yùn)三輸兩三塊，三塊之三間用三方木三支撐。A塊三、C三塊一三起裝三車(chē)運(yùn)三輸，三一次三運(yùn)輸三四塊三。2、三吊裝三設(shè)備吊裝三裝備采用三自制三高低腿龍門(mén)三吊，三支腿分別三立于三仰拱三填充三和初三期支三護(hù)上，龍三門(mén)吊三尺寸10三m×三9m三，仰三拱填三充處三凈高三4.三5m，三滿足三施工三車(chē)輛三通行三要求三。3、拼三裝流三程B塊吊三裝：預(yù)三制塊三運(yùn)輸三就位三，通三過(guò)棧橋三移動(dòng)三小車(chē)三調(diào)整三棧橋三與仰三拱填三充的三距離三，不三小于三3m。B塊吊三裝：用龍門(mén)三吊吊三裝B塊至三設(shè)定三位置三。吊三裝時(shí)