CN107401413A - 用于膨胀性地层的隧道结构 - Google Patents

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黄双林
何永旺
符亚鹏
严文翔
刘国庆
司剑钧
李宁
严广艺
寇邦宁
马腾
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Abstract

本发明涉及一种用于膨胀性地层的隧道结构，包括钢架喷射混凝土初期支护、钢筋混凝土拱墙衬砌、仰拱和仰拱填充；所述仰拱上方的仰拱填充内设置有钢筋格栅桁架；所述仰拱下方设置有中心渗沟。本发明调整了隧道结构，加大了隧道仰拱曲率，仰拱填充内取消中心水沟增设钢筋格栅桁架，改善了基底结构的承载性能；设置了侧沟和中心渗沟，能够排出隧道周边地层及基底以下地下水，能够有效减小地层的膨胀变形及其对隧道衬砌结构的危害。

Description

用于膨胀性地层的隧道结构
技术领域
本发明属于交通工程技术领域，具体涉及一种用于膨胀性地层的隧道结构。
背景技术
双线隧道结构轨面以上近似为圆形，仰拱结构较为扁平，承载能力较拱部差，且传统的防排水系统主要由防水板+无纺布、环向盲管、纵向盲管、排水侧沟、中心水沟组成。能够将拱墙衬砌背后地下水通过盲管引入隧道侧沟，且侧沟每隔一定距离通过预埋水管将侧沟与中心水沟连通，便于将侧沟水引入中心水沟，最后由排水侧沟和中心水沟将衬砌拱墙背后地下水排出洞外，但隧道基底下方地下水往往无法顺利排出。位于膨胀性地层的隧道，若隧道基底常年积水，膨胀性地层长期浸泡在水中将发生膨胀变形并产生巨大的膨胀力，将直接作用在隧道基底，导致隧道基底变形过大，严重的情况下会出现仰拱结构填充面隆起、开裂等病害，膨胀性地层的不均匀膨胀还会引起隧道不均匀沉降等，严重影响列车营运安全，后期维修难度大、成本高。因此，研制新型的衬砌结构是膨胀性地层隧道建设中的一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于膨胀性地层的隧道结构,用于膨胀性地层隧道中，能有效减小地层的膨胀变形及其对隧道衬砌结构的危害。
本发明所采用的技术方案为：
用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
所述隧道结构包括钢架喷射混凝土初期支护、钢筋混凝土拱墙衬砌、仰拱和仰拱填充；
所述仰拱上方的仰拱填充内设置有钢筋格栅桁架；
所述仰拱下方设置有中心渗沟。
钢架喷射混凝土初期支护与钢筋混凝土拱墙衬砌之间设置有防水层。
仰拱的仰拱矢跨比为1/6～1/10。
隧道内两侧设置纵向贯通的侧沟；侧沟纵向间隔设置有泄水孔；
隧道拱墙衬砌背后地下水和道床面积水通过泄水孔汇集至侧沟排出洞外。
中心渗沟沿隧道纵向通长设置，其沟身顶面设置有预制钢筋混凝土盖板，沟身内及预制钢筋混凝土盖板上方设置有渗水层，沟身及预制钢筋混凝土盖板上均设置有渗水孔。
中心渗沟的沟身横截面呈上大下小的梯形。
渗水层由回填级配碎石组成。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种用于膨胀性地层的隧道结构，由钢架喷射混凝土初期支护、钢筋混凝土拱墙衬砌和仰拱、仰拱填充和仰拱填充内的钢筋格栅桁架、仰拱结构下方的中心渗沟以及拱墙初期支护和拱墙二次衬砌之间的防水层共同组成，主要加大了仰拱曲率、取消了仰拱填充内的中心水沟增设钢筋格栅桁架，改善了基底结构的承载性能；优化了隧道排水系统，加大了侧沟，在仰拱下方增设纵向贯通的中心渗沟，构成两个相互独立的排水系统，确保隧道拱墙衬砌背后地下水和仰拱底下地下水均能顺畅排出，能有效减小地层的膨胀变形及其对隧道衬砌结构的危害。
附图说明
图1为本发明隧道结构横断面图；
图2为本发明中心渗沟结构横断面图。
图中，1—钢架喷射混凝土初期支护，2—钢筋混凝土拱墙衬砌，3-仰拱，4—仰拱填充，5—钢筋格栅桁架，6—中心渗沟，7—防水层，8—侧沟，9—泄水孔，10—仰拱结构底下地下水渗流方向示意。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种用于膨胀性地层的隧道结构，包括钢架喷射混凝土初期支护1、钢筋混凝土拱墙衬砌2、仰拱3和仰拱填充4。钢架喷射混凝土初期支护1与钢筋混凝土拱墙衬砌2之间设置有防水层7。
本发明取消了仰拱填充4内设置的中心水沟，在仰拱3下方设置有中心渗沟6。中心渗沟6沿隧道纵向通长设置，其沟身顶面设置有预制钢筋混凝土盖板，沟身内及预制钢筋混凝土盖板上方设置有渗水层，沟身及预制钢筋混凝土盖板上均设置有渗水孔。中心渗沟6的沟身横截面呈上大下小的梯形。渗水层由回填级配碎石组成，仰拱结构以下地下水透过中心渗沟6内设置的渗水层最终汇集至中心渗沟6排出洞外。
仰拱3上方的仰拱填充4内设置有钢筋格栅桁架5，提高了隧道基底结构的整体性和受力性能。
本发明加大了仰拱曲率，仰拱3的仰拱矢跨比为1/6～1/10，使底部结构更加圆顺，受力性能和抵抗变形能力大大改善。
隧道结构优化了隧道排水系统，加大了侧沟8，侧沟8在隧道内两侧纵向贯通设置；侧沟8纵向间隔设置有泄水孔9，隧道拱墙衬砌背后地下水和道床面积水通过泄水孔汇集至侧沟排出洞外。
本发明调整了隧道结构，加大了隧道仰拱曲率，仰拱填充内取消中心水沟增设钢筋格栅桁架，改善了基底结构的承载性能；设置了侧沟和中心渗沟，能够排出隧道周边地层及基底以下地下水，能够有效减小地层的膨胀变形及其对隧道衬砌结构的危害。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
所述隧道结构包括钢架喷射混凝土初期支护（1）、钢筋混凝土拱墙衬砌（2）、仰拱（3）和仰拱填充（4）；
所述仰拱（3）上方的仰拱填充（4）内设置有钢筋格栅桁架（5）；
所述仰拱（3）下方设置有中心渗沟（6）。
2.根据权利要求1所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
钢架喷射混凝土初期支护（1）与钢筋混凝土拱墙衬砌（2）之间设置有防水层（7）。
3.根据权利要求1所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
仰拱（3）的仰拱矢跨比为1/6～1/10。
4.根据权利要求1所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
隧道内两侧设置纵向贯通的侧沟（8）；侧沟（8）纵向间隔设置有泄水孔（9）；
隧道拱墙衬砌背后地下水和道床面积水通过泄水孔（9）汇集至侧沟（8）排出洞外。
5.根据权利要求1所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
中心渗沟（6）沿隧道纵向通长设置，其沟身顶面设置有预制钢筋混凝土盖板，沟身内及预制钢筋混凝土盖板上方设置有渗水层，沟身及预制钢筋混凝土盖板上均设置有渗水孔。
6.根据权利要求5所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
中心渗沟（6）的沟身横截面呈上大下小的梯形。
7.根据权利要求5所述的用于膨胀性地层的隧道结构，其特征在于：
渗水层由回填级配碎石组成。
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