CN108517871A - 一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构及其施工方法 - Google Patents

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闫帅
何永
吴跃东
张小浩
苏鹏
孙昊宇
古兴康
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明公开了一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构及其施工方法。包括保护层和基坑基准面，基坑基准面下方设有扩大型注浆体，锚孔穿过保护层、扩大型注浆体的内腔，深入建基岩体，扩大型注浆体内腔顶部连接有止浆塞，锚杆置于锚孔中，锚孔孔口位置设有锚垫板，锚垫板上设有注浆管道和排气管道，注浆管道和排气管道分别穿过止浆塞的注浆孔和排气孔延伸至设计基坑基准面以下，扩大型注浆体和保护层下方的锚孔内注有锚固砂浆。本发明在开挖设计基坑基准面之前，预留保护层进行预应力锚固，对建基岩体产生预应力，降低开挖解除应力卸荷松弛对建基岩体质量的影响，有效解决隧道上方基坑开挖造成的基底隆起现象。

Description

一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及隧道防护技术领域，具体一种基坑开挖诱发隧道上浮的结构及其施工方法，适用于处理隧道上方基坑开挖造成的基坑底部隆起。
背景技术
近年来，随着工程技术的飞速发展，隧道上方开挖基坑的情况越来越多的发生，由于土体卸载造成的应力释放使得坑底隆起及隧道上浮事件时有发生，而基坑底部处理的成败直接影响着工程建设的质量，同时隧道的上浮会严重危害隧道内行车安全，因此如何处理基坑底部隆起已是工程建设中必须解决的问题。
基坑开挖等于基坑内地基卸荷，土体中压力减少，产生土体的弹性效应，另外由于坑外土体压力大于坑内，引起向坑内方向挤压的作用，使坑内土体产生回弹、隆起变形。
目前治理基坑开挖坑底隆起的方法有：
(1)坑外卸载，挖去一定范围内土体。
(2)坑内载或沿坑内周插入板桩，达到防止坑外土向内挤压的目的。
(3)坑内按实际情况作坑底地基土加固，然后挖去隆起的土体至标高。
以上处理方法具有施工工期长，施工过程繁琐，预期效果不佳，施工成本过高等缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构及其施工方法，旨在降低开挖解除应力卸荷松弛对建基岩体质量的影响，以解决隧道上方基坑开挖造成的坑底隆起及隧道上浮等问题。
本发明的技术方案为：一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构包括基坑基准面和建基岩体，基坑基准面上方预留有保护层，基坑基准面下方设有扩大型注浆体，扩大型注浆体为空心圆柱体结构，锚孔穿过保护层、扩大型注浆体的内腔，深入建基岩体，扩大型注浆体内腔顶部连接有止浆塞，止浆塞位于锚孔中，止浆塞底面与设计基坑基准面齐平，止浆塞上设有排气孔、注浆孔和锚杆插入孔，锚杆置于锚孔中，所述锚杆包括连接杆和预应力锚杆，连接杆和预应力锚杆可拆卸连接，连接杆和预应力锚杆的连接处位于止浆塞的上方，锚孔孔口位置设有锚垫板和锚头，锚垫板上设有注浆管道和排气管道，注浆管道穿过止浆塞的注浆孔延伸至设计基坑基准面以下，排气管道穿过止浆塞的排气孔延伸至设计基坑基准面以下，扩大型注浆体和保护层下方的锚孔内注有锚固砂浆，锚杆施加有预应力并用锚头将锚杆锁定。
所述锚杆穿过止浆塞。
优选所述预应力锚杆为端头扩大型预应力锚杆，这样预应力锚杆与岩土的接触面积增大，连接更牢固。
开挖时，拆除锚垫板、锚头和位于保护层内的连接杆，将设计基坑基准面以上的保护层开挖。
优选所述保护层厚度为2～5m，这样有利于控制坑内地基卸载，土体压力减少而产生土体的弹性效应，有效预防坑内土体产生回弹，隆起变形。
优选锚杆成矩形排列或梅花状交叉排列。
所述止浆塞的材质为钢。
本发明还提供一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构的施工方法，包括以下步骤：
A：在保护层顶面用钻机钻设锚孔，所述锚孔深入设计基坑基准面以下至建基岩体中；
B：在基坑基准面下方进行扩孔形成扩大结构空腔，在扩大结构空腔顶部安装止浆塞；
C：在锚孔中置入锚杆，将砂浆通过浆管道注入保护层下方的锚孔和扩大孔结构内，砂浆进入扩大结构空腔后形成扩大型注浆体，扩大型注浆体内腔的直径与锚孔的直径相等；
D：待锚固砂浆达到设计强度75％以上后，对锚杆施加预应力，并由锚头锁定锚杆。
进行开挖时，待锚固砂浆达到设计强度后，拆除锚垫板、锚头和位于保护层内的连接杆，将设计基坑基准面以上的保护层进行开挖，完成设计基坑基准面的开挖。
所述扩大结构空腔为在锚孔周围扩大的部分，不包括锚孔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果是：本发明在开挖设计基坑基准面之前，预留保护层进行预应力锚固，对建基岩体产生预应力，降低开挖解除应力卸荷松弛对建基岩体质量的影响，有效解决隧道上方基坑开挖造成的基底隆起现象。止浆塞上预制有注浆孔、排气孔，锚杆穿过止浆塞，与止浆塞转动连接，可对扩大型注浆体起到挤压效果，兼顾承载头作用。本发明首次将锚杆应用于隧道防护技术领域。同时本发明具有施工工期短，施工过程简便，处理效果显著，施工成本低等优点。
附图说明
图1为本发明立面结构示意图。
图2为本发明实施过程中注浆示意图。
图3为本发明止浆塞放大示意图。
图4为本发明止浆塞俯视图。
图5为本发明实施过程中拆除连接杆示意图。
图6为本发明实施过程中保护层开挖完成示意图。
图中标记：1、基坑基准面，2、保护层，3、建基岩体，4、锚头，5、排气管道，6、锚垫板，7、连接杆，8、锚孔，9、预应力锚杆，10、止浆塞，11、扩大型端头，12、扩大型注浆体，13、注浆管道。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，包括基坑基准面1和建基岩体3，基坑基准面1上方预留有保护层2，基坑基准面1下方设有扩大型注浆体12，扩大型注浆体12为空心圆柱体结构，锚孔8穿过保护层2、扩大型注浆体12的内腔，深入建基岩体3，扩大型注浆体12内腔顶部连接有止浆塞10，止浆塞10位于锚孔8中，止浆塞10的底面与设计基坑基准面1齐平，止浆塞10上设有排气孔和注浆孔，锚杆置于锚孔8中，所述锚杆包括连接杆7和预应力锚杆9，连接杆7和预应力锚杆9可拆卸连接，连接杆7和预应力锚杆9的连接点位于止浆塞上方，锚孔8孔口位置设有锚垫板6和锚头4，锚垫板6上设有注浆管道13和排气管道5，注浆管道13穿过止浆塞10的注浆孔延伸至设计基坑基准面1以下，排气管道5穿过止浆塞10的排气孔延伸至设计基坑基准面1以下，扩大型注浆体12和保护层2下方的锚孔8内注有锚固砂浆，锚杆施加有预应力并用锚头4将锚杆锁定。所述预应力锚杆9为端头扩大型预应力锚杆，包括扩大型端头11。所述保护层2厚度为2～5m。锚杆成矩形排列或梅花状交叉排列。
开挖时，拆除锚垫板6、锚头4和位于保护层2内的连接杆7，如图5所示，将设计基坑基准面1以上的保护层2开挖，如图6所示。
一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构的施工方法，包括以下步骤：
A：在保护层2顶面用钻机钻设锚孔8，所述锚孔8深入设计基坑基准面1以下至建基岩体3中；
B：在基坑基准面1下方进行扩孔形成扩大结构空腔，在扩大结构空腔顶部安装止浆塞10；
C：在锚孔8中置入锚杆，将砂浆通过浆管道13注入保护层2下方的锚孔8和扩大孔结构内，砂浆进入扩大结构空腔后形成扩大型注浆体12，扩大型注浆体12内腔的直径与锚孔8的直径相等；
D：待锚固砂浆达到设计强度75％以上后，对锚杆施加预应力，并由锚头4锁定锚杆。
开挖时，待锚固砂浆达到设计强度后，拆除锚垫板6、锚头4和位于保护层2内的连接杆7，将设计基坑基准面1以上的保护层2进行开挖，完成设计基坑基准面1的开挖。
所述扩大结构空腔为在锚孔周围扩大的部分，不包括锚孔。
本发明中端头扩大型预应力锚杆为市售产品，不是本发明要点所在，故不作展开介绍。
如选用其他形式的预应力锚杆，上述施工方法中可按所选预应力锚杆的具体操作方法施加预应力，其余步骤与本例相同。

Claims (7)

1.一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，包括基坑基准面(1)和建基岩体(3)，其特征在于：基坑基准面(1)上方预留有保护层(2)，基坑基准面(1)下方设有扩大型注浆体(12)，扩大型注浆体(12)为空心圆柱体结构，锚孔(8)穿过保护层(2)、扩大型注浆体(12)的内腔，深入建基岩体(3)，扩大型注浆体(12)内腔顶部连接有止浆塞(10)，止浆塞(10)位于锚孔(8)中，底面与设计基坑基准面(1)齐平，止浆塞(10)上设有排气孔和注浆孔，锚杆置于锚孔(8)中，所述锚杆包括连接杆(7)和预应力锚杆(9)，连接杆(7)和预应力锚杆(9)可拆卸连接，连接杆(7)和预应力锚杆(9)的连接处位于止浆塞(10)的上方，锚孔(8)孔口位置设有锚垫板(6)和锚头(4)，锚垫板(6)上设有注浆管道(13)和排气管道(5)，注浆管道(13)穿过止浆塞(10)的注浆孔延伸至设计基坑基准面(1)以下，排气管道(5)穿过止浆塞(10)的排气孔延伸至设计基坑基准面(1)以下，扩大型注浆体(12)和保护层(2)下方的锚孔(8)内注有锚固砂浆，锚杆施加有预应力并用锚头(4)将锚杆锁定。
2.根据权利1所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，其特征在于：所述预应力锚杆(9)为端头扩大型预应力锚杆。
3.根据权利1所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，其特征在于：拆除锚垫板(6)、锚头(4)和位于保护层(2)内的连接杆(7)，将设计基坑基准面(1)以上的保护层(2)开挖。
4.根据权利1所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，其特征在于：所述保护层(2)厚度为2～5m。
5.根据权利1所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构，其特征在于：锚杆成矩形排列或梅花状交叉排列。
6.根据权利1所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：在保护层(2)顶面用钻机钻设锚孔(8)，所述锚孔(8)深入设计基坑基准面(1)以下至建基岩体(3)中；
B：在基坑基准面(1)下方进行扩孔形成扩大结构空腔，在扩大结构空腔顶部安装止浆塞(10)；
C：在锚孔(8)中置入锚杆，将砂浆通过浆管道(13)注入保护层(2)下方的锚孔(8)和扩大孔结构空腔内，砂浆进入扩大结构后形成扩大型注浆体(12)，扩大型注浆体(12)内腔的直径与锚孔(8)的直径相等；
D：待锚固砂浆达到设计强度75％以上后，对锚杆施加预应力，并由锚头(4)锁定锚杆。
7.根据权利6所述的一种控制基坑开挖诱发隧道上浮的结构的施工方法，其特征在于，步骤D还包括待锚固砂浆达到设计强度后，拆除锚垫板(6)、锚头(4)和位于保护层(2)内的连接杆(7)，将设计基坑基准面(1)以上的保护层(2)进行开挖，完成设计基坑基准面(1)的开挖。
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