專利名稱：一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于建筑工程混凝土施工技術(shù)領域，尤其涉及水利水電工程混凝土施 工技術(shù)領域，特別涉及一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
混凝土施工在建筑工程中經(jīng)常應用。常規(guī)的混凝土施工經(jīng)混合、振搗可實現(xiàn)混凝 土澆筑。水利水電工程地下洞室的頂拱永久結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)方式為混凝土襯砌，采用傳統(tǒng)頂拱混 凝土襯砌優(yōu)點是施工技術(shù)成熟，缺點是將使用大量的管材搭設承重腳手架、配套的混凝土 拌和系統(tǒng)、混凝土罐車、混凝土輸送泵和混凝土施工人員，而在頂拱混凝土襯砌完成后這部 分材料、機械設備和施工人員又會因后續(xù)工作面不具備施工條件而閑置，增加施工成本；并 且頂拱混凝土襯砌施工工期長。改進和創(chuàng)新洞室頂拱混凝土施工是目前水利水電工程施工 中重要的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，本實 用新型采用模板懸掛技術(shù)解決了現(xiàn)有洞室頂拱混凝土施工工期長、施工成本高、安全及質(zhì) 量急需提高的問題。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，包括錨桿、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和模板，其中錨桿固定 在基巖內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)通過錨桿固定，可拆卸模板懸掛固定并與基巖構(gòu)成洞室頂拱澆筑空間，混 凝土通過模噴位于澆筑空間內(nèi)。進一步所述可拆卸模板懸掛固定結(jié)構(gòu)是在鋼結(jié)構(gòu)上外表面有綁扎的混凝土保護 層墊塊，橫向圍拎鋼管有按照設計半徑尺寸加工彎曲成的洞室頂拱曲率，鉛絲與鋼結(jié)構(gòu)綁 扎固定縱向圍拎鋼管于最外層，縱向圍拎鋼管支撐橫向圍拎鋼管將模板固定在混凝土保護 層墊塊和橫向圍拎鋼管之間。更進一步所述鋼結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層鋼筋網(wǎng)、L形連接筋、工字鋼和外層鋼筋網(wǎng)；所述內(nèi) 層鋼筋網(wǎng)焊接固定在錨桿上靠近基巖表面，內(nèi)層鋼筋網(wǎng)全覆蓋基巖；所述L形連接筋的一 邊焊接固定在錨桿上，一邊與工字鋼焊接固定，工字鋼在洞室縱向間隔布置；所述外層鋼筋 網(wǎng)通過工字鋼焊接固定，位于工字鋼外側(cè)，全覆蓋基巖。所述可拆卸模板綁扎固定在鋼結(jié)構(gòu)的外層鋼筋網(wǎng)上。所述內(nèi)層鋼筋網(wǎng)和外層鋼筋網(wǎng)的縱向和橫向鋼筋間距是20X20cm。所述模板長1. 5m,寬不大于lm。具體施工步驟是A、基巖面處理，開挖后進行巖石面欠挖處理及松動巖塊的清除；B、錨桿施工，搭設施工平臺，進行錨桿鉆孔和灌注；C、內(nèi)層鋼筋網(wǎng)安裝，通過錨桿焊接內(nèi)層鋼筋網(wǎng)的架力鋼筋，然后將內(nèi)層鋼筋按照
3設計間排距20 X 20cm進行綁扎安裝；D、工字鋼安裝，將L形連接筋的一邊焊接固定在錨桿上，另一邊焊接固定工字鋼；C、外層鋼筋網(wǎng)安裝，按照設計排距20cm將水平鋼筋焊接在工字鋼的外側(cè)面上，再 將縱向鋼筋按照設計間距20cm綁扎在水平鋼筋上構(gòu)成外層鋼筋網(wǎng)；D、模板安裝，在外層鋼筋網(wǎng)上綁扎混凝土保護層墊塊，墊塊按照長每塊模板1. 5m 長范圍內(nèi)綁扎2塊，排距為75cm，墊塊綁扎好后進行模板安裝，模板安裝高度不大于1. 0米， 隨模噴混凝土的上升增加高度，在混凝土噴到頂部之前將頂拱模板封閉，模板的橫向圍拎 鋼管按照設計半徑尺寸加工彎曲成形，利用鉛絲與外層鋼筋網(wǎng)綁扎固定縱向圍拎鋼管支撐 橫向圍拎鋼管將模板固定；E、噴混凝土，自下而上進行混凝土噴射，噴頭離受噴面的距離不超過1.0米，噴射 到頂部時，從側(cè)面進行噴射，并在封閉模板時采取頂部分段退步封閉進行封閉噴射，3米長 一段分成兩段進行封閉，同時在頂部位置加設振搗棒，以防止在頂部時受空間的限制噴設 骨料集中形成托空；F、混凝土凝結(jié)硬化后拆除模板。在A步驟中欠挖的處理保證建筑結(jié)構(gòu)尺寸達到設計要求，保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在B步驟中開挖后進行錨桿施工，在巖體中增加筋骨，增強了錨固區(qū)圍巖的強度。在C步驟中內(nèi)層鋼筋網(wǎng)使混凝土結(jié)構(gòu)在受力變形時增加里層受拉區(qū)的強度。在D步驟中工字鋼的強度高，與錨桿連接成一體后通過混凝土的包裹，增強了混 凝土的強度。在E步驟中外層鋼筋網(wǎng)與工字連接成一體，增強混凝土強度。在F步驟中混凝土保護層墊塊保證鋼筋在混凝土中的包裹厚度，使模噴混凝土結(jié) 構(gòu)不侵占設計斷面，并減少噴設混凝土的回彈損失。在G步驟中噴射到頂拱時，受頂拱空間的限制，噴射混凝土的方向由原來的垂直 模板長度方向改為與模板平行，噴射角度改變了 90°，頂拱部位的空間高度也只有40cm， 這樣噴射角度改變后的噴射距離達到2. 5 3m，噴射距離過大；影響頂拱部位噴射混凝土 的質(zhì)量；為此在頂拱部位的模板封閉時，先只安裝一塊模板1. 5m長度模板頂拱的封閉，在 該部分頂拱噴射混凝土完成后再進行另一半的頂拱模板的封閉，最后將頂拱混凝土噴射完 成，這樣頂拱3m寬的混凝土采用分兩段退步施工，解決因頂拱部位空間受限，噴射距離過 大的問題，為彌補平行模板長度方向噴射混凝土時工字鋼對混凝土的阻饒，噴射時同時在 頂部位置加設振搗棒，以防止在頂部時受工字鋼的阻饒噴設骨料回彈集中形成托空。通過 噴射機械，利用壓縮空氣，將混凝土拌合料，通過管道高速噴射到已架設好模板內(nèi)，并與模 板內(nèi)固定好的鋼筋網(wǎng)、工字鋼凝結(jié)硬化成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。混凝土凝結(jié)硬化后拆除模板與傳統(tǒng)的頂拱混凝土襯砌相比本實用新型具有的優(yōu)點是1、使用本實用新型結(jié)構(gòu)工期短，開挖后出露的巖石面得到及時有效的封閉，保障 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；2、減少了頂拱混凝土襯砌所必須的承重排架的搭設，和承重混凝土澆筑及等強時 間，節(jié)約了工期；3、減少了混凝土拌和系統(tǒng)，延緩了混凝土輸送泵和施工人員的進場時間，降低了
4經(jīng)營成本；4、模噴混凝土模板隨混凝土上升而加高，操作上更加簡便；5、在模噴混凝土施工過程中振搗設備的應用，使得噴射混凝土的施工質(zhì)量更加得 到保障，尤其是在頂拱部位襯砌混凝土施工最為薄弱的地方，模噴混凝土通過模板關(guān)閉的 可操作性，使得頂拱模噴混凝土在操作上更加方便，質(zhì)量有保障。綜上所述，本實用新型公開了一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)和施工工藝，采 用本實用新型進行施工不需混凝土輸送泵、不需搭設滿堂承重腳手架、只需少量施工人員 和噴射設備，大量節(jié)約施工材料，且施工工期短，能代替頂拱襯砌混凝土成為地下洞室永久 結(jié)構(gòu)的模噴混凝土，頂拱模噴混凝土在操作上更加方便，質(zhì)量有保障。
以下結(jié)合
和具體實施例對本實用新型進一步說明圖1是本實用新型洞室頂拱模噴混凝土結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型洞室頂拱各構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型各構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖中，1是基巖面，2是錨桿，3是內(nèi)層鋼筋網(wǎng)，4是工字鋼，5是外層鋼筋網(wǎng)，6是模 板，8是L形連接筋，9是混凝土保護層墊塊，10是模板懸掛鉛絲，11是縱向圍拎鋼管，15是 底模承重架，17是橫向圍拎鋼管。
具體實施方式
結(jié)合圖1至圖3。圖1是本實用新型洞室頂拱模噴混凝土結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示意了洞室頂拱錨桿2 和鋼結(jié)構(gòu)，本實用新型采用模板懸掛技術(shù)，在混凝土施工過程中鋼結(jié)構(gòu)和模板懸掛結(jié)構(gòu)的 重量利用錨桿2支撐，錨桿2的數(shù)量及鉆孔深度根據(jù)現(xiàn)場設計需要，這是常規(guī)力學計算設 計，無論多少錨桿2及如何固定都屬于本實用新型保護的范圍。鋼結(jié)構(gòu)是混凝土澆筑必須 的結(jié)構(gòu)特征，混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)是加強整體混凝土結(jié)構(gòu)的韌性，增加抗拉力，無論采用 什么混凝土鋼結(jié)構(gòu)都屬于本實用新型保護的范圍。圖2是本例洞室頂拱各構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本例各構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)放大示 意圖。由基巖面1開始順序向洞內(nèi)方向依次是內(nèi)層鋼筋網(wǎng)3、工字鋼4、外層鋼筋網(wǎng)5、混凝 土保護層墊塊9、模板6、橫向圍拎鋼管17、縱向圍拎鋼管11 ；其中錨桿2固定在基巖面1內(nèi)， L形連接筋8 —邊與錨桿2焊接固定、一邊與工字鋼4焊接固定。具體結(jié)構(gòu)包括錨桿2、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和模板6，錨桿2固定在基巖1內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)通 過錨桿2固定，可拆卸模板6懸掛在鋼結(jié)構(gòu)上與基巖1構(gòu)成洞室頂拱澆筑空間，混凝土通過 模噴位于澆筑空間內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)上外表面有綁扎的混凝土保護層墊塊9，橫向圍拎鋼管17有按照設計半 徑尺寸加工彎曲成的洞室頂拱曲率，鉛絲10與鋼結(jié)構(gòu)綁扎固定縱向圍拎鋼管11于最外層， 縱向圍拎鋼管11支撐橫向圍拎鋼管17將模板6固定在混凝土保護層墊塊9和橫向圍拎鋼 管17之間。鋼結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層鋼筋網(wǎng)3、L形連接筋8、工字鋼4和外層鋼筋網(wǎng)5 ；內(nèi)層鋼筋網(wǎng)3
5焊接固定在錨桿上靠近基巖表面，內(nèi)層鋼筋網(wǎng)3全覆蓋基巖；L形連接筋8的一邊焊接固定 在錨桿上，一邊與工字鋼4焊接固定，工字鋼4在洞室縱向間隔布置；外層鋼筋網(wǎng)5通過工 字鋼4焊接固定，位于工字鋼4外側(cè)，全覆蓋基巖?；炷帘Ｗo層墊塊9和縱向圍拎鋼管11綁扎固定在鋼結(jié)構(gòu)的外層鋼筋網(wǎng)5上。內(nèi) 層鋼筋網(wǎng)3和外層鋼筋網(wǎng)5的縱向和橫向鋼筋間距是20X 20cm。模板6長1. 5m,寬不大于 Im0采用本例具體結(jié)構(gòu)通過以下步驟進行施工A、基巖面處理，開挖后進行巖石面1欠挖處理及松動巖塊的清除；欠挖的處理保 證建筑結(jié)構(gòu)尺寸達到設計要求，保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。B、錨桿施工，搭設施工平臺13，進行錨桿2鉆孔和灌注；開挖后進行錨桿施工，在 巖體中增加筋骨，增強了錨固區(qū)圍巖的強度；C、內(nèi)層鋼筋網(wǎng)安裝，通過錨桿2焊接內(nèi)層鋼筋網(wǎng)的架力鋼筋，然后將內(nèi)層鋼筋按 照設計間排距20X 20cm進行綁扎安裝。內(nèi)層鋼筋網(wǎng)使混凝土結(jié)構(gòu)在受力變形時增加里層 受拉區(qū)的強度；D、工字鋼安裝，將L形連接筋8的一邊焊接固定在錨桿2上，另一邊焊接固定工字 鋼4 ；工字鋼的強度高，與錨桿連接成一體后通過混凝土的包裹，增強了混凝土的強度；E、外層鋼筋網(wǎng)安裝按照設計排距20cm將水平鋼筋焊接在工字鋼4的外側(cè)面上， 再將縱向鋼筋按照設計間距20cm綁扎在水平鋼筋上；外層鋼筋網(wǎng)與工字連接成一體，增強 混凝土強度。F、模板安裝，在外層鋼筋網(wǎng)5上綁扎混凝土保護層墊塊9，墊塊9按照長每塊模板 1. 5m長范圍內(nèi)綁扎2塊，排距為75cm，墊塊9綁扎好后進行模板6安裝，模板6安裝高度不 大于1. 0米，隨模噴混凝土 7的上升增加高度，在混凝土 7噴到頂部之前將頂拱模板6封閉， 模板6的橫向圍拎鋼管17按照設計半徑尺寸加工彎曲成形，橫向圍拎鋼管17支撐模板6， 利用鉛絲10與外層鋼筋網(wǎng)5綁扎固定縱向圍拎鋼管11支撐橫向圍拎鋼管17將模板6固 定；通過混凝土保護層墊塊9安裝保證鋼筋在混凝土內(nèi)的包裹厚度，使模板混凝土結(jié)構(gòu)不 侵占設計斷面，并減少噴設混凝土的回彈損失。G、噴混凝土，自下而上進行混凝土噴射，噴頭12離受噴面的距離不超過1. 0米，噴 射到頂部時，從側(cè)面進行噴射，并在封閉模板6時采取頂部分段退步封閉法進行封閉噴射； 混凝土為3米寬，在噴射到頂拱前采用兩塊長1. 5m的模板6 —次拼裝安裝形成，噴射到頂 拱時，受頂拱空間的限制，噴射混凝土的方向由原來的垂直模板6長度方向改為與模板平 行，噴射角度改變了 90°，頂拱部位的空間高度也只有40cm，這樣噴射角度改變后的噴射 距離達到2. 5 3m，噴射距離過大；影響頂拱部位噴射混凝土的質(zhì)量；為此在頂拱部位的模 板6封閉時，先只安裝一塊1. 5m長的模板6封閉頂拱，在該部分頂拱噴射混凝土完成后再 進行另一半的頂拱模板的封閉，最后將頂拱混凝土噴射完成，這樣頂拱3m寬的混凝土采用 分兩段退步施工，解決因頂拱部位空間受限，噴射距離過大的問題，為彌補平行模板長度方 向噴射混凝土時工字鋼對混凝土的阻饒，噴射時同時在頂部位置加設振搗棒，以防止在頂 部時受工字鋼的阻饒噴設骨料回彈集中形成托空。通過噴射機械，利用壓縮空氣，將混凝土 拌合料，通過管道高速噴射到已架設好模板內(nèi)，并與模板內(nèi)固定好的鋼筋網(wǎng)、工字鋼凝結(jié)硬 化成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
6[0055]模噴混凝土 通過架設模板形成設計結(jié)構(gòu)，借助噴射機械，利用壓縮空氣，將混凝 土拌合料，通過管道高速噴射到已架設好模板內(nèi)，并與模板內(nèi)固定好的鋼筋網(wǎng)、工字鋼凝結(jié) 硬化成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷聊Y(jié)硬化后拆除模板。工程例某電站調(diào)壓室長133m，寬13m，最大高度84. 711m。巖石為III2 IV類圍巖，頂拱 設計采用襯砌鋼筋混凝土 1. 5m厚。按照原來設計的襯砌混凝土施工，需用80T架管搭設滿 堂承重腳手架、混凝土罐車3輛，混凝土泵1臺，HZS60拌和站一套，混凝土施工人員60人， 工期4. 5個月。后來頂拱采用“錨桿+鋼筋網(wǎng)+工字鋼+40cmC20模噴混凝土”進行施工， 工期縮短為30天，施工人員20人。減少了襯砌混凝土和雙層鋼筋的工程量，減少拌和系統(tǒng) 等設備。節(jié)約成本88. 5萬元，節(jié)約工期105天，可增加發(fā)電產(chǎn)值3727萬元。
權(quán)利要求一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，包括錨桿、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和模板，其特征在于錨桿固定在基巖內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)通過錨桿固定，可拆卸模板懸掛固定并與基巖構(gòu)成洞室頂拱澆筑空間，混凝土通過模噴位于澆筑空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述可拆卸模板 懸掛固定結(jié)構(gòu)是在鋼結(jié)構(gòu)上外表面有綁扎的混凝土保護層墊塊(9)，橫向圍拎鋼管(17) 有按照設計半徑尺寸加工彎曲成的洞室頂拱曲率，鉛絲(10)與鋼結(jié)構(gòu)綁扎固定縱向圍拎 鋼管(11)于最外層，縱向圍拎鋼管(11)支撐橫向圍拎鋼管(17)將模板(6)固定在混凝土 保護層墊塊(9)和橫向圍拎鋼管(17)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼結(jié) 構(gòu)包括內(nèi)層鋼筋網(wǎng)(3)、L形連接筋(8)、工字鋼(4)和外層鋼筋網(wǎng)(5)；所述內(nèi)層鋼筋網(wǎng)(3)焊接固定在錨桿上靠近基巖表面，內(nèi)層鋼筋網(wǎng)(3)全覆蓋基巖；所述L形連接筋(8)的一邊焊接固定在錨桿上，一邊與工字鋼(4)焊接固定，工字鋼 (4)在洞室縱向間隔布置；所述外層鋼筋網(wǎng)(5)通過工字鋼(4)焊接固定，位于工字鋼(4)外側(cè)，全覆蓋基巖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述可拆卸模 板綁扎固定在鋼結(jié)構(gòu)的外層鋼筋網(wǎng)(5)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層鋼筋 網(wǎng)(3)和外層鋼筋網(wǎng)(5)的縱向和橫向鋼筋間距是20X20cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述模板(6) 長1. 5m,寬不大于Im0
專利摘要本實用新型公開了一種洞室頂拱模噴混凝土施工結(jié)構(gòu)，包括錨桿、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和模板，其中錨桿固定在基巖內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)通過錨桿固定，可拆卸模板懸掛固定并與基巖構(gòu)成洞室頂拱澆筑空間，混凝土通過模噴位于澆筑空間內(nèi)。采用本實用新型進行施工不需混凝土輸送泵、不需搭設滿堂承重腳手架、只需少量施工人員和噴射設備，大量節(jié)約施工材料，且施工工期短，能代替頂拱襯砌混凝土成為地下洞室永久結(jié)構(gòu)的模噴混凝土，頂拱模噴混凝土在操作上更加方便，質(zhì)量有保障。
文檔編號E21D11/15GK201738935SQ20102051555
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者伍有剛, 張登柱, 王先平, 羅寧, 陳建國 申請人:中國水利水電第七工程局有限公司