技术摘要：
本发明涉及一种装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法，包括多块连接后形成仰拱二衬的仰拱单元，所述仰拱单元为混凝土预制件，所述仰拱单元内沿隧道环向和纵向设有环向主筋和纵向主筋，所述环向主筋沿隧道环向从仰拱单元的两侧面伸出作为连接结构；本发明缩短二  全部
背景技术：
山岭隧道通常采用矿山法施工，其支护体系包括初期支护和二次衬砌，其中二次 衬砌包括底部仰拱结构和上部拱墙衬砌结构。仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置 在隧道底部的反向拱形结构，是隧道衬砌结构的主要组成部分之一。仰拱一方面能将隧道 上部的地层压力和路面荷载通过隧道边墙结构有效的传递到地下，同时还能有效抵抗隧道 下部地层传来的反力。仰拱与拱墙二衬封闭成环构成隧道衬砌整体，增加结构稳定性。 目前在矿山法隧道的施工中，仰拱通常采用模筑混凝土结构，需要在洞内完成绑 扎钢筋、立模、浇筑混凝土等多道工序，施工速度慢。仰拱施工速度慢具有如下缺陷：(1)会 影响上部仰拱回填的浇筑，使仰拱回填浇筑的时间往后延长；(2)由于拱墙二衬需等仰拱回 填浇筑完成后才能施工，施工速度慢会延长其施工完成时间，进而会影响隧道衬砌封闭成 环的时间，对隧道稳定极为不利；(3)在目前隧道施工中，会在仰拱施工地段搭设栈桥，栈桥 的存在会使得洞内车辆通行困难，且由于栈桥较窄，车辆通行时危险系数较高，而仰拱现浇 使得该步序时间变长，不利于洞内交通及施工安全。 仰拱现浇不仅会影响仰拱施工速度，同时其施工质量得不到保障，具体缺陷如下： (1)很多施工单位在进行仰拱及仰拱回填施工时，为了减少施工时间，会选择仰拱和仰拱回 填一次性浇筑，由于仰拱回填使用的混凝土等级一般比仰拱低，这样会导致仰拱达不到设 计强度；(2)仰拱和仰拱回填一次性浇筑不利于隧道稳定，发挥不出仰拱的作用，会使得仰 拱回填顶部受拉，造成路面开裂以及底部隆起；(3)现浇仰拱的质量得不到保证，在后期地 应力、车辆荷载，地下水等综合作用下，会导致仰拱开裂，破碎，使得隧道衬砌不能封闭成 环，不利于隧道受力及稳定。 目前对于装配式仰拱的尝试主要有以下几种：(1)全环预制，即将仰拱作为一个整 体进行预制，该种结构形式整体性好，但重量大，对吊装机械要求高，同时对现场作业空间 要求大，不利于在隧道内使用；(2)螺栓连接预制块，该种连接方式对混凝土的要求较高，一 般山岭隧道衬砌所使用的C35，C40混凝土不能充分发挥螺栓的作用，同时由于山岭隧道采 用钻爆法开挖，底部平整度较差，螺栓的适用性及安全性较低；(3)定位凹凸槽等连接方式， 该类仰拱预制块连接处结构形式复杂，不利于模版的制作以及后期脱模等工序。故基于此， 需寻找一种新型的装配式仰拱结构及其施工方法。
技术实现要素：
本发明解决现有技术的不足而提供一种缩短二衬仰拱的施工时间、提高隧道的施 工效率、缩短工期的装配式仰拱单元以及装配式仰拱结构及施工方法。 为了实现上述技术目的，本发明采用下列实施方案： 4 CN 111608699 A 说　明　书 2/6 页 一种装配式仰拱单元，包括多块连接后形成仰拱二衬的仰拱单元，所述仰拱单元 为混凝土预制件，所述仰拱单元内沿隧道环向和纵向设有环向主筋和纵向主筋，所述环向 主筋沿隧道环向从仰拱单元的两侧面伸出作为连接结构。 本实施方案中，所述仰拱单元上设有至少一个用于将补强浆液填充到仰拱二衬与 仰拱初支之间空隙内的预留注浆孔。 本实施方案中，所述仰拱单元上还设有方便吊装的预留吊环。 一种后浇带连接的装配式仰拱结构，包括上述仰拱单元，多块所述仰拱单元沿隧 道环向在仰拱初支上铺设构成一环仰拱二衬环，所述仰拱二衬环沿隧道纵向排列形成仰拱 二衬，所述仰拱二衬环在环向相邻仰拱单元之间设有间隙构成环向后浇带，纵向相邻仰拱 二衬环拼装后之间形成纵向拼装缝，相邻的仰拱二衬环交错排布，使得相邻仰拱二衬环内 的环向后浇带不在同一直线上，相邻仰拱单元的环向主筋相互连接，所述环向后浇带内浇 筑有混凝土，所述纵向拼装缝内填充有环氧胶泥。 利用上述仰拱单元，本方案还包括一种后浇带连接的装配式仰拱结构施工方法， 包括如下步骤： S1：预制场预制仰拱单元； S2：开挖隧道仰拱，清除底部虚渣，施作仰拱初支并进行初步找平； S3：在平整后的仰拱初支上按照仰拱单元组合拼装平面图确定每个仰拱单元平面 位置； S4：吊装仰拱单元至对应区域； S5：将环向相邻仰拱单元的环向主筋相互焊接形成仰拱二衬环，在环向相邻仰拱 单元之间的间隙内浇筑后浇带混凝土，相邻仰拱二衬环在隧道纵向紧密拼接，在相邻仰拱 二衬环纵向紧密拼接后形成的纵向拼装缝内填充环氧胶泥，将仰拱单元连接成仰拱整体； S6：通过仰拱单元预留注浆孔进行补强注浆； S7：在完成后的装配式仰拱表面覆盖薄膜隔离，并施工仰拱回填。 作为仰拱单元的另一种实施方式，所述纵向主筋沿隧道纵向从仰拱单元的两侧面 伸出作为连接结构。 另一种后浇带连接的装配式仰拱结构，包括上述仰拱单元，多块所述仰拱单元沿 隧道环向在仰拱初支上铺设构成一环仰拱二衬环，所述仰拱二衬环沿隧道纵向排列形成仰 拱二衬，所述仰拱二衬环在环向相邻仰拱单元之间设有间隙构成环向后浇带，纵向相邻仰 拱二衬环之间也设有间隙构成纵向后浇带，相邻的仰拱二衬环交错排布，使得相邻仰拱二 衬环内的环向后浇带不在同一直线上，相邻仰拱单元的环向主筋相互连接、纵向主筋相互 连接，所述环向后浇带和纵向后浇带内浇筑有混凝土，所述环向主筋相互焊接，所述纵向主 筋相互焊接。 上述实施方案中，所述环向后浇带和纵向后浇带内浇筑的混凝土的强度需高于仰 拱单元至少一个等级。 利用上述仰拱单元，本方案还包括一种后浇带连接的装配式仰拱结构施工方法， 包括如下步骤： S1：预制场预制仰拱单元； S2：开挖隧道仰拱，清除底部虚渣，施作仰拱初支并进行初步找平； 5 CN 111608699 A 说　明　书 3/6 页 S3：在平整后的仰拱初支上按照仰拱单元组合拼装平面图确定每个仰拱单元平面 位置； S4：吊装仰拱单元至对应区域； S5：将相邻仰拱单元的环向主筋相互焊接、纵向主筋相互焊接，在相邻仰拱单元之 间的间隙内浇筑后浇带混凝土，将仰拱单元连接成仰拱整体； S6：通过仰拱单元预留注浆孔进行补强注浆； S7：在完成后的装配式仰拱表面覆盖薄膜隔离，并施工仰拱回填。 本实施方式中，步骤S5中，将多块所述仰拱单元沿隧道环向在仰拱初支上铺设构 成一环仰拱二衬环，所述仰拱二衬环在环向相邻仰拱单元之间设有间隙构成环向后浇带， 然后再沿纵向铺设仰拱二衬环，纵向相邻仰拱单元之间也设有间隙构成纵向后浇带，相邻 的仰拱二衬环交错排布，所述环向后浇带和纵向后浇带内浇筑混凝土。 采用上述方案，本发明具有如下优点： (1)本发明仰拱单元结构简单，便于模板制作及预制； (2)本发明仰拱单元现场安装简便，能实现隧道仰拱的快速施工，有利于隧道施工 实现机械化，降低工人劳动强度以及减少隧道洞内施工人员数量； (3)相比于传统矿山法隧道施工仰拱的现浇施工方法，本发明通过缩短二衬仰拱 的施工时间，进而有利于隧道衬砌早封闭成环，有利于隧道的稳定； (4)相比于传统施工方法，仰拱回填施工时间得到提前，有利于尽早恢复洞内交 通，有利于隧道的安全和快速施工，提高隧道的施工效率，缩短工期； (5)相比于传统施工方法，装配式仰拱的施工质量较高，有利于隧道底部结构的稳 定，同时能减少后期运营出现开裂等病害的风险； (6)相比于其他装配式仰拱单元的连接方式，连接更可靠，止水效果更佳，同时适 用性更强。 综上所述，本发明通过装配式仰拱的施工方法，缩短二衬仰拱的施工时间，进而提 前仰拱回填及上部衬砌结构施作的时间，达到隧道衬砌早封闭成环的效果，有利于隧道结 构的稳定，同时能尽早的恢复洞内交通，有利于隧道的安全和快速施工，提高隧道的施工效 率，缩短工期。通过在预制厂预先施工仰拱结构，提高仰拱施工质量以及在预制厂充分养 护，保证其在洞内安装完成后立即具有较高的强度，利于隧道的稳定以及减少后期运营时 出现开裂等病害的风险。 附图说明 图1为本发明结构示意图； 图2(a)为本发明仰拱单元实施例1组合拼装平面图； 图2(b)为本发明仰拱单元实施例2组合拼装平面图； 图3为本发明仰拱单元平面图； 图4(a)为图2(a)Ⅰ-Ⅰ的剖面图； 图4(b)为本发明仰拱单元环向后浇带钢筋连接示意图； 图5(a)为图2(a)Ⅱ-Ⅱ的剖面图； 图5(b)为本发明仰拱单元纵向后浇带钢筋连接示意图。 6 CN 111608699 A 说　明　书 4/6 页 图中：1-拱墙初支；2-仰拱初支；3-拱墙二衬；4-仰拱二衬；5-仰拱单元；6.1-环向 后浇带；6.2-纵向后浇带；6.3-纵向拼装缝；7-预留注浆孔；8-预留吊环；9.1-环向主筋； 9.2-纵向主筋；9.3-箍筋；10-仰拱回填。