CN107975379A - 两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的l形底座的衬砌结构 - Google Patents
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Abstract
两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，通过对传统隧道衬砌隧底结构形式进行改造，改变隧底结构受力形式，消除地下水对隧道衬砌底部结构的作用，有效解决岩溶或地下水发育地区隧道仰拱上浮变形或隧底结构开裂破坏的问题，以确保隧道施工和运营的稳定及安全性。包括拱墙初期支护结构、拱墙二次衬砌结构和拱墙范围防水层。于隧底开挖面两侧开挖深槽，两侧深槽内设置L形底座构筑体，所述拱墙二次衬砌结构两侧边墙底部与同侧L形底座构筑体的底板固结，且与L形底座构筑体立板之间形成纵向槽形空腔，L形底座构筑体作为拱墙二次衬砌结构的承载基础、隧底围岩的支挡结构和隧道纵向排水通道。
Description
技术领域
本发明涉及隧道衬砌构造，特别涉及一种运用于地下水发育地段或地下水受季节影响不规律地段或岩溶地区，且隧底为较完整弱风化硬质岩的隧道衬砌结构构造。
背景技术
随着我国铁路建设高速发展，高速铁路修建越来越多，特别在西南山区，一方面，由于石灰岩地层广泛分布；另一方面，对高速铁路，线路展线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，导致岩溶隧道规模(数量及长度)迅速增加。由于岩溶及岩溶水发育具有复杂性、多样性及无规律性等特点，长大岩溶隧道修建风险特别是运营风险越来越高。
近年来，宜万、沪昆、贵广等高速铁路隧道运营期间发生了若干起无砟道床变形、仰拱及填充隆起等水害事件，引起了铁路设计、施工、建设和运营各方的高度重视。
传统双线隧道衬砌一般采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，仰拱上采用混凝土填充作为道床基础，施工中仰拱与仰拱填充分开浇筑。隧道内设置中心水沟+双侧水沟，中心水沟置于仰拱之上的填充体内。地下水排放路径为：围岩→初期支护→排水盲管→侧沟→横向排水管→中心水沟，即隧道结构周边的水通过初期支护渗透经由排水盲管引排进入隧道结构本体之内的中心水沟，最终排出洞外。传统衬砌结构最大的缺陷在于：
(1)中心水沟设于隧道结构之内，主要引排主要引排拱墙范围的周边地下水，隧道仰拱以下的积水无法有效引排。尤其在地基水力联系紧密的区域，在连续降雨或暴雨天气下，因地下水量骤增，传统衬砌结构往往无法及时将地下水引排至隧道结构体内的排水沟内，从而引起地下水位急剧升高，在高水压作用下，导致仰拱拱填充变形隆起。
(2)由于隧底为圆弧状，开挖控制较困难，多开挖成折线状甚至开挖成平底面，导致仰拱结构实际承载能力不能满足设计要求，一旦雨洪季节，局部排水不畅导致水压上升，造成仰拱结构开裂破坏。
(3)仰拱结构底部虚渣完全清理干净难度大，加之运营期间由于隧底地下水无法引排，在列车动荷载反复作用下，极易造成隧底翻浆冒泥等灾害。
因此，优化隧道衬砌结构，保证排水通畅，消除隧底水压，成为降低地下水发育地段、地下水受季节影响不规律地段及岩溶地区隧道水害风险，保证运营安全的迫切需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，通过对传统隧道衬砌隧底结构形式进行改造，改变隧底结构受力形式，消除地下水对隧道衬砌底部结构的作用，有效解决岩溶或地下水发育地区隧道仰拱上浮变形或隧底结构开裂破坏的问题，以确保隧道施工和运营的稳定及安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，包括拱墙初期支护结构、拱墙二次衬砌结构和拱墙范围防水层，其特征是：于隧底开挖面两侧开挖深槽，两侧深槽内设置L形底座构筑体，所述拱墙二次衬砌结构两侧边墙底部与同侧L形底座构筑体的底板固结，且与L形底座构筑体立板之间形成纵向槽形空腔，L形底座构筑体作为拱墙二次衬砌结构的承载基础、隧底围岩的支挡结构和隧道纵向排水通道。
本发明的有益效果是：
1、采用本发明的衬砌结构形式，隧底开挖成平面，克服了传统衬砌形式仰拱基础开挖曲率不易控制等问题，开挖作业更方便。相比较于传统曲墙带仰拱衬砌结构，节约建筑材料，有效减少工程建设投资；
2、隧底不设置结构层，其上不需施作混凝土填充体，有效规避了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏。
3、两侧边墙脚设置L形底座构筑体作为其承载基础和隧道纵向排水通道，过水断面尺寸设置的自由度高，过水能力大，能有效疏干拱墙范围及隧底地下水并将地下水位降至隧底标高以下，可取代传统设计中在地下水发育地段设置的泄水洞，平均每公里隧道工程可节省工程造价超过一千万以上。
4、取消隧底结构层，彻底消除地下水对隧道衬砌底部结构的作用。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1为本发明两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构的断面图；
图2为图1中A局部的放大图。
图中示出构件、部位名称及所对应标记：拱墙初期支护结构10、拱墙喷射混凝土层10a、拱墙钢架10b、拱墙系统锚杆10c、找平层11、拱墙范围防水层20、拱墙二次衬砌结构40、L形底座构筑体42、纵向槽形空腔B、隧底开挖面F。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1，本发明的两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构包括拱墙初期支护结构10、拱墙二次衬砌结构40和拱墙范围防水层20，。于隧底开挖面F两侧开挖深槽，两侧深槽内设置L形底座构筑体42，所述拱墙二次衬砌结构40两侧边墙底部与同侧L形底座构筑体 42的底板固结，且与L形底座构筑体42立板之间形成纵向槽形空腔B， L形底座构筑体42作为拱墙二次衬砌结构40的承载基础、隧底围岩的支挡结构和隧道纵向排水通道。
参照图1，纵向槽形空腔B作为隧道纵向排水通道，其过水断面尺寸设置的自由度高，过水能力大，可取代传统设计中在地下水发育地段设置的泄水洞，平均每公里隧道工程可节省工程造价超过一千万以上。两侧纵向槽形空腔B均位于隧底标高以下，能有效疏干拱墙范围及隧底地下水并将地下水位降至隧底标高以下，彻底消除地下水对隧底道床结构的作用。两侧L形底座构筑体42之间的隧底表面不设置结构层，仅对隧底开挖面F上局部松动岩石清除，并采用混凝土嵌补找平。隧底开挖成平面，克服了传统衬砌形式仰拱基础开挖曲率不易控制等问题，开挖作业更方便，且能减小隧道开挖量，节约建筑材料，有效减少工程建设投资。隧底不设置结构层，其上不需施作混凝土填充体，有效规避了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏。
参照图1，所述深槽的底部设置找平层11，L形底座构筑体42坐落在该找平层11上。参照图1和图2，所述拱墙范围防水层20位于拱墙初期支护10结构与拱墙二次衬砌结构40之间。所述拱墙初期支护结构10 包括覆盖拱墙围岩的拱墙喷射混凝土层10a及沿拱墙梅花形布置的拱墙系统锚杆10c。所述拱墙喷射混凝土层10a内沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架10b，拱墙喷射混凝土层10a内加设钢筋网。
以上所述只是用图解说明本发明两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (4)
1.两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，包括拱墙初期支护结构(10)、拱墙二次衬砌结构(40)和拱墙范围防水层(20)，其特征是：于隧底开挖面(F)两侧开挖深槽，两侧深槽内设置L形底座构筑体(42)，所述拱墙二次衬砌结构(40)两侧边墙底部与同侧L形底座构筑体(42)的底板固结，且与L形底座构筑体(42)立板之间形成纵向槽形空腔(B)，L形底座构筑体(42)作为拱墙二次衬砌结构(40)的承载基础、隧底围岩的支挡结构和隧道纵向排水通道。
2.如权利要求1所述的两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，其特征是：所述深槽的底部设置找平层(11)，L形底座构筑体(42)坐落在该找平层(11)上。
3.如权利要求1所述的两侧设置兼具排水、承载及支挡功能的L形底座的衬砌结构，其特征是：所述拱墙范围防水层(20)位于拱墙初期支护(10)结构与拱墙二次衬砌结构(40)之间。
4.如权利要求1所述的一种深埋侧沟“L”形边墙隧道衬砌结构，其特征是：所述拱墙初期支护结构(10)包括覆盖拱墙围岩的拱墙喷射混凝土层(10a)及沿拱墙梅花形布置的拱墙系统锚杆(10c)。所述拱墙喷射混凝土层(10a)内沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架(10b)，拱墙喷射混凝土层(10a)内加设钢筋网。
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