CN106567723A - 一种滑体段隧道加固系统及其加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑体段隧道加固系统及其加固方法，支撑柱的上侧面固定安装有第一支撑架，第一支撑架与隧道洞门的一侧固定连接，隧道洞门的另一侧与第二支撑架固定连接，第二支撑架与设置在滑床内部的第二支撑架锚固件固定连接，在隧道洞门的内侧固定安装有隧道洞门锚固件，隧道洞门内部锚固件通过加强斜拉绳索与设置在滑床内部的滑床锚固件相连接，隧道洞门朝向滑床方向的外部固定安装有加强支撑拱门；极大的提高了隧道基底的承载力；提高了滑坡体的稳定性，增加了滑坡体的抗滑力，通过加强斜拉绳索使整个贯通连接的隧道作为抗滑结构而发挥其抗滑作用；提高其整体稳定性和排水性能，提高了滑坡地段隧道施工及运营的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及公路工程领域，具体涉及一种滑体段隧道加固系统及其加固方法。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩土体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩土体称为滑床。滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备。
近年来，随着我国交通建设事业的不断发展，高速公路隧道越来越多，由于受地形条件的限制，其不可避免要穿越滑坡体、软弱破碎带等特殊地层。滑坡作为最主要的地质灾害之一，其具有多样性、复杂性、危害大等特点。对于在役滑坡地段隧道，由于降雨、地下水位升降等因素的影响，滑坡体自重和下滑力增大，抗滑力减小。滑坡体的失稳将直接导致隧道发生不同程度的病害，如衬砌开裂、变形、片帮、坍塌、整体移动等，从而严重影响隧道的行车安全及正常运营。目前，滑坡地段隧道常用的加固措施主要有减重反压、支挡措施、隧道围岩预加固等。其中最常用的支挡措施主要采用抗滑桩支挡，其利用抗滑桩在滑坡中形成一个安全岛，使隧道位于隔离区域中，不受滑坡的影响；但该方案仅对隧道外部滑坡体进行加固处理，是一种被动方法，对于深层大型滑坡，尤其是地质条件恶劣、滑坡推力较大的滑坡，其加固效果并不理想，力学性能不稳定，且施工成本较高。隧道围岩预加固主要采用注浆、锚杆等方法改善围岩力学参数，减小隧道支护结构的受力，但由于其成本较高、治理效果差，仅可作为一种辅助措施。总之，从力学性能、经济效益等方面综合考虑，现有滑坡地段隧道加固技术已不能适应隧道工程建设的发展。
因此，提供一种结构简单，操作方便，抗压能力强，坚固耐用，力学支撑能力强，工作和运行效率高，使用寿命长，施工加固方法简单的滑体段隧道加固系统及其加固方法，具有广泛的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、操作方便、抗压能力强、坚固耐用、力学支撑能力强、工作和运行效率高、使用寿命长、施工加固方法简单的滑体段隧道加固系统及其加固方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种滑体段隧道加固系统，包括设置在滑床一侧滑体内部的隧道洞门，所述的滑体内部固定安装有与水平面夹角为45度的支撑柱，支撑柱的上侧面固定安装有第一支撑架，第一支撑架与隧道洞门的一侧固定连接，隧道洞门的另一侧与第二支撑架固定连接，第二支撑架与设置在滑床内部的第二支撑架锚固件固定连接，在隧道洞门的内侧固定安装有隧道洞门锚固件, 隧道洞门内部锚固件通过加强斜拉绳索与设置在滑床内部的滑床锚固件相连接，所述的隧道洞门朝向滑床方向的外部固定安装有加强支撑拱门。
所述的支撑柱与固定安装在滑床内部的支撑柱加强支座固定连接，支撑柱截面的形状为半圆形，并且其弧端面朝下，水平端面朝上，第一支撑架为等腰直角三角形结构，第一支撑架的两个锐角端面与支撑柱的水平端面固定连接，所述的第二支撑架为直角三角形结构，在第二支撑架与滑床之间固定安装有至少一根辅助支撑架，所述的第一支撑架和第二支撑架的上表面在同一水平面上。
所述的隧道洞门至少为两根，每根隧道洞门的底部两端均固定安装有洞门连接体，洞门连接体通过紧固螺栓与第一支撑架和第二支撑架固定连接，在相邻的两根隧道洞门之间固定安装有至少两根洞门连接横杆，每根洞门连接横杆的两侧均固定安装有防护层。
所述的加强支撑拱门的截面的形状为半圆形，并且并且其弧端面朝上，水平端面朝下，加强支撑拱门通过焊接的方式与隧道洞门的外侧面固定连接，所述的加强支撑拱门和隧道洞门上均开设有孔，加强斜拉绳索安装在上述的孔内，所述的加强斜拉绳索至少为一根，每根加强斜拉绳索的两侧均分别与隧道洞门内部锚固件和滑床锚固件相连接。
所述的支撑柱的直径为不小于1M，所述的第一支撑架和第二支撑架的宽度均为不小于1M，所述的辅助支撑架的宽度均为不小于1M，并且，支撑柱的直径与第一支撑架、第二支撑架和辅助支撑架的宽度均相等，所述的第二支撑架锚固件为圆柱形台状结构，第二支撑架锚固件的直径不小于1.5M。
所述的隧道洞门的宽度范围值为0.5M至1M，所述的洞门连接横杆的宽度为0.5M，隧道洞门通过焊接的方式与洞门连接横杆固定连接，所述的防护层的纵向开设有漏水槽，所述的洞门连接体水平方向开设有排水槽, 漏水槽与排水槽相连通。
所述的所述的加强斜拉绳索是由是由7根高强度钢丝构成的预应力绞合钢缆，其规格为15-7Φ5。
一种如上述任意一项所述的滑体段隧道加固系统的加固方法，其加固方法如下：
A首先在滑体内部开设一条水平面夹角为45度的半圆形隧道，该隧道从滑体外部一直延伸至滑床内部，然后在该隧道内填充混凝土，形成支撑柱和支撑柱加强支座；
B在支撑柱上固定安装有第一支撑架，并根据隧道施工宽度要求在临近滑床位置架设第二支撑架，使支撑柱、第一支撑架、第二支撑架和滑床滑面之间形成一个三角形结构；
C在第一支撑架和第二支撑架上方固定安装隧道洞门，通过紧固螺栓将洞门连接体与第一支撑架和第二支撑架固定连接，并安装加强斜拉绳索；
D根据施工要求继续延伸挖隧道，当隧道深度达到距离第一根隧道洞门十米位置时，重复上述步骤A，设置第二根支撑柱，并重复上述步骤B和步骤C安装第二组隧道洞门，在两组隧道洞门之间焊接上洞门连接横杆，并铺设防护层；
E以上述方式重复施工，直至隧道整体穿过滑体，完成对滑体段隧道加固系统的加固作业。
本发明具有如下的积极效果：本发明在使用时，利用支撑柱、第一支撑架、第二支撑架和滑床滑面之间形成一个三角形结构，加固了滑坡体隧道的承载能力，不仅保证了滑坡体隧道在使用时的加固性能，并且在隧道开设后能够加强滑体位置的承载能力，利用支撑柱、第一支撑架、第二支撑架对隧道基底进行了加固，一方面将隧道基底荷载直接传递到底部基岩和支撑柱，极大的提高了隧道基底的承载力；支撑柱对整个滑坡体起到了抗滑的作用，提高了滑坡体的稳定性，与隧道洞门形成一个整体，共同承担上部荷载，其力学性能较好，整体稳定性较强，通过设置多组隧道洞门，并横向贯通连接，整体形成一道加强的连接体，增加了滑坡体的抗滑力，同时，通过加强斜拉绳索使整个贯通连接的隧道作为抗滑结构而发挥其抗滑作用；另外，本发明设置有漏水槽与排水槽相连通，形成了良好的内部向外部排水的功效，保证隧道内部不积水，保证滑体的排水通畅性能，提高其整体稳定性和排水性能，有效防止滑坡体失稳而引起隧道病害的产生，提高了滑坡地段隧道施工及运营的安全性，减小了滑坡地段隧道病害防治成本，提高了其经济效益。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明支撑柱结构示意图。
图3为本发明隧道洞门结构示意图。
图4为本发明隧道横向结构示意图之一。
图5为本发明隧道横向结构示意图之二。
图6为本发明排水槽结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5、6所示，一种滑体段隧道加固系统，包括设置在滑床1一侧滑体2内部的隧道洞门6，所述的滑体2内部固定安装有与水平面夹角为45度的支撑柱3，支撑柱3的上侧面固定安装有第一支撑架5，第一支撑架5与隧道洞门6的一侧固定连接，隧道洞门6的另一侧与第二支撑架11固定连接，第二支撑架11与设置在滑床1内部的第二支撑架锚固件12固定连接，在隧道洞门6的内侧固定安装有隧道洞门锚固件10, 隧道洞门内部锚固件10通过加强斜拉绳索8与设置在滑床1内部的滑床锚固件9相连接，所述的隧道洞门6朝向滑床1方向的外部固定安装有加强支撑拱门7。
所述的支撑柱3与固定安装在滑床1内部的支撑柱加强支座4固定连接，支撑柱3截面的形状为半圆形，并且其弧端面朝下，水平端面朝上，第一支撑架5为等腰直角三角形结构，第一支撑架5的两个锐角端面与支撑柱3的水平端面固定连接，所述的第二支撑架11为直角三角形结构，在第二支撑架11与滑床1之间固定安装有至少一根辅助支撑架13，所述的第一支撑架5和第二支撑架11的上表面在同一水平面上。所述的隧道洞门6至少为两根，每根隧道洞门6的底部两端均固定安装有洞门连接体17，洞门连接体17通过紧固螺栓14与第一支撑架5和第二支撑架11固定连接，在相邻的两根隧道洞门6之间固定安装有至少两根洞门连接横杆15，每根洞门连接横杆15的两侧均固定安装有防护层16。所述的加强支撑拱门7的截面的形状为半圆形，并且并且其弧端面朝上，水平端面朝下，加强支撑拱门7通过焊接的方式与隧道洞门6的外侧面固定连接，所述的加强支撑拱门7和隧道洞门6上均开设有孔，加强斜拉绳索8安装在上述的孔内，所述的加强斜拉绳索8至少为一根，每根加强斜拉绳索8的两侧均分别与隧道洞门内部锚固件10和滑床锚固件9相连接。
所述的支撑柱3的直径为不小于1M，所述的第一支撑架5和第二支撑架11的宽度均为不小于1M，所述的辅助支撑架13的宽度均为不小于1M，并且，支撑柱3的直径与第一支撑架5、第二支撑架11和辅助支撑架13的宽度均相等，所述的第二支撑架锚固件12为圆柱形台状结构，第二支撑架锚固件12的直径不小于1.5M。所述的隧道洞门6的宽度范围值为0.5M至1M，所述的洞门连接横杆15的宽度为0.5M，隧道洞门6通过焊接的方式与洞门连接横杆15固定连接，所述的防护层16的纵向开设有漏水槽21，所述的洞门连接体17水平方向开设有排水槽20, 漏水槽21与排水槽20相连通。
一种如上所述的滑体段隧道加固系统的加固方法，其加固方法如下：
A首先在滑体2内部开设一条水平面夹角为45度的半圆形隧道，该隧道从滑体2外部一直延伸至滑床1内部，然后在该隧道内填充混凝土，形成支撑柱3和支撑柱加强支座4；
B在支撑柱3上固定安装有第一支撑架5，并根据隧道施工宽度要求在临近滑床1位置架设第二支撑架11，使支撑柱3、第一支撑架5、第二支撑架11和滑床1滑面之间形成一个三角形结构；
C在第一支撑架5和第二支撑架11上方固定安装隧道洞门6，通过紧固螺栓14将洞门连接体17与第一支撑架5和第二支撑架11固定连接，并安装加强斜拉绳索8；
D根据施工要求继续延伸挖隧道，当隧道深度达到距离第一根隧道洞门6十米位置时，重复上述步骤A，设置第二根支撑柱3，并重复上述步骤B和步骤C安装第二组隧道洞门6，在两组隧道洞门6之间焊接上洞门连接横杆15，并铺设防护层16；
E以上述方式重复施工，直至隧道整体穿过滑体2，完成对滑体段隧道加固系统的加固作业。
所述的加强斜拉绳索28是由是由7根高强度钢丝构成的预应力绞合钢缆，其规格为15-7Φ5。15-7Φ5：5表示单根直径5.0mm的钢丝，7Φ5表示7条这种钢丝组成一根钢绞线，而15表示每股钢绞线的直径为15mm，是一束由直径15mm的7丝（每根总直径约15.24mm，尺寸偏差+0.40 -0.20；每丝直径约为5.0mm）钢绞线组成的钢筋”。按预应力60%-65%标准，可承受拉力2300-2500KN。利用强斜拉绳索对隧道索引一条朝向滑床位置的预应拉力，能够对整体隧道起到拉力作用，同时利用支撑柱3、第一支撑架5、第二支撑架11和滑床1滑面之间形成的三角形结构起到底部支撑作用，整体上双重效果保证隧道自身的加固性能，操作方便，抗压能力强，坚固耐用，力学支撑能力强，工作和运行效率高，使用寿命长，具有很好的社会和经济效益。
Claims (8)
1.一种滑体段隧道加固系统，包括设置在滑床（1）一侧滑体（2）内部的隧道洞门（6），其特征在于：所述的滑体（2）内部固定安装有与水平面夹角为45度的支撑柱（3），支撑柱（3）的上侧面固定安装有第一支撑架（5），第一支撑架（5）与隧道洞门（6）的一侧固定连接，隧道洞门（6）的另一侧与第二支撑架（11）固定连接，第二支撑架（11）与设置在滑床（1）内部的第二支撑架锚固件（12）固定连接，在隧道洞门（6）的内侧固定安装有隧道洞门锚固件（10）, 隧道洞门内部锚固件（10）通过加强斜拉绳索（8）与设置在滑床（1）内部的滑床锚固件（9）相连接，所述的隧道洞门（6）朝向滑床（1）方向的外部固定安装有加强支撑拱门（7）。
2.根据权利要求1所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的支撑柱（3）与固定安装在滑床（1）内部的支撑柱加强支座（4）固定连接，支撑柱（3）截面的形状为半圆形，并且其弧端面朝下，水平端面朝上，第一支撑架（5）为等腰直角三角形结构，第一支撑架（5）的两个锐角端面与支撑柱（3）的水平端面固定连接，所述的第二支撑架（11）为直角三角形结构，在第二支撑架（11）与滑床（1）之间固定安装有至少一根辅助支撑架（13），所述的第一支撑架（5）和第二支撑架（11）的上表面在同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的隧道洞门（6）至少为两根，每根隧道洞门（6）的底部两端均固定安装有洞门连接体（17），洞门连接体（17）通过紧固螺栓（14）与第一支撑架（5）和第二支撑架（11）固定连接，在相邻的两根隧道洞门（6）之间固定安装有至少两根洞门连接横杆（15），每根洞门连接横杆（15）的两侧均固定安装有防护层（16）。
4.根据权利要求1所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的加强支撑拱门（7）的截面的形状为半圆形，并且并且其弧端面朝上，水平端面朝下，加强支撑拱门（7）通过焊接的方式与隧道洞门（6）的外侧面固定连接，所述的加强支撑拱门（7）和隧道洞门（6）上均开设有孔，加强斜拉绳索（8）安装在上述的孔内，所述的加强斜拉绳索（8）至少为一根，每根加强斜拉绳索（8）的两侧均分别与隧道洞门内部锚固件（10）和滑床锚固件（9）相连接。
5.根据权利要求2所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的支撑柱（3）的直径为不小于1M，所述的第一支撑架（5）和第二支撑架（11）的宽度均为不小于1M，所述的辅助支撑架（13）的宽度均为不小于1M，并且，支撑柱（3）的直径与第一支撑架（5）、第二支撑架（11）和辅助支撑架（13）的宽度均相等，所述的第二支撑架锚固件（12）为圆柱形台状结构，第二支撑架锚固件（12）的直径不小于1.5M。
6.根据权利要求3所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的隧道洞门（6）的宽度范围值为0.5M至1M，所述的洞门连接横杆（15）的宽度为0.5M，隧道洞门（6）通过焊接的方式与洞门连接横杆（15）固定连接，所述的防护层（16）的纵向开设有漏水槽（21），所述的洞门连接体（17）水平方向开设有排水槽（20）, 漏水槽（21）与排水槽（20）相连通。
7.根据权利要求4所述的滑体段隧道加固系统，其特征在于：所述的加强斜拉绳索（28）是由是由7根高强度钢丝构成的预应力绞合钢缆，其规格为15-7Φ5。
8.一种如权利要求1至8任意一项所述的滑体段隧道加固系统的加固方法，其特征在于，其加固方法如下：
A首先在滑体（2）内部开设一条水平面夹角为45度的半圆形隧道，该隧道从滑体（2）外部一直延伸至滑床（1）内部，然后在该隧道内填充混凝土，形成支撑柱（3）和支撑柱加强支座（4）；
B在支撑柱（3）上固定安装有第一支撑架（5），并根据隧道施工宽度要求在临近滑床（1）位置架设第二支撑架（11），使支撑柱（3）、第一支撑架（5）、第二支撑架（11）和滑床（1）滑面之间形成一个三角形结构；
C在第一支撑架（5）和第二支撑架（11）上方固定安装隧道洞门（6），通过紧固螺栓（14）将洞门连接体（17）与第一支撑架（5）和第二支撑架（11）固定连接，并安装加强斜拉绳索（8）；
D根据施工要求继续延伸挖隧道，当隧道深度达到距离第一根隧道洞门（6）十米位置时，重复上述步骤A，设置第二根支撑柱（3），并重复上述步骤B和步骤C安装第二组隧道洞门（6），在两组隧道洞门（6）之间焊接上洞门连接横杆（15），并铺设防护层（16）；
E以上述方式重复施工，直至隧道整体穿过滑体（2），完成对滑体段隧道加固系统的加固作业。
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