CN108952753A - 自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构,包括隧道内设置的隧道衬砌、隧道衬砌底部表面设置的拱底回填混凝土，拱底回填混凝土表面设置道床范围回填混凝土，隧道中心线两侧的道床范围回填混凝土上对称设置有自密实混凝土，自密实混凝土上表面设置有可调式垫块，可调式垫块上间隔设置有一端与可调式垫块连接、另一端与钢筋混凝土垫块相连接的自动升降式千斤顶，自动升降式千斤顶与监控系统电连接，可调式垫块上表面自动升降式千斤顶的上部设置有企口型盖板封堵，钢筋混凝土垫块设置于企口型盖板上方，钢筋混凝土垫块上方设置轨道系统；本发明具有线路调坡段调整幅度小、调整范围小的优点，可推广应用到隧道工程领域。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及到一种自动化可调式地裂缝区域隧道调线调坡新型结构及其施工方法。
背景技术
对于目前国内各大城市的轨道交通工程，由于地质构造与人类活动原因，地层中存在不同程度的断裂带或破碎区，而且在长期过程中呈现一定的不稳定与持续变形特性，这对限界条件极其有限的城市轨道交通工程而言，是一大控制性因素。近年来，基于理论研究与一定的实际工程经验积累，通过地裂缝单侧轨道结构的抬升或沉降处理措施，虽可勉强满足地层断裂区域隧道百年设计使用年限要求，但实施效果较差、功效低，同时实际工况下地裂缝可能是具有一定长度范围的破碎带，人为确定的上下盘分界点位置可能与实际情况不符，人为确定的上盘抬升或下盘下降调整方式，可能与地裂缝处地层错动趋势不符，不利于土建工程风险控制，更为严重的是对列车安全运行造成了一定安全隐患。随着全国各地地裂缝区域矿山法隧道的使用，常规机械的地裂缝轨道调整方法带来的弊端越来越明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可增加隧道工法的灵活性、缩短地裂缝调坡长度、减小土建工程风险的自动可调式地裂缝区域隧道调线调坡结构及其施工方法。
解决上述技术问题采用的技术方案是：包括隧道内设置的隧道衬砌、隧道衬砌底部表面设置的拱底回填混凝土，拱底回填混凝土表面设置道床范围回填混凝土，隧道中心线两侧的道床范围回填混凝土上对称设置有自密实混凝土，自密实混凝土上表面设置有可调式垫块，可调式垫块上间隔设置有一端与可调式垫块连接、另一端与钢筋混凝土垫块相连接的自动升降式千斤顶，自动升降式千斤顶与监控系统电连接，可调式垫块上表面自动升降式千斤顶的外侧设置有企口型盖板封堵，钢筋混凝土垫块设置于企口型盖板封堵企口处，钢筋混凝土垫块上方设置轨道系统。
本发明的钢筋混凝土垫块厚度与企口高度由预估沉降量确定并预留富裕量。
本发明的自动升降式千斤顶可实现-150mm～150mm以内的调节，通过可调式垫块的增减可实现-400mm～400mm以内的调节。
本发明的轨道系统在隧道裂缝中心两侧区域内设置有上盘设防段、上盘调坡段、下盘设防段、下盘调坡段，设防段长度可根据周边风险情况确定。
本发明的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：根据隧道断面设计情况，进行隧道开挖，并施做隧道衬砌；
步骤二：按要求进行拱底回填混凝土施工，回填范围需要严格按照相关技术标准执行，为道床范围回填混凝土浇筑实施预留条件；
步骤三：根据隧道中心线两侧预留空间情况进行立模，按要求浇筑道床范围回填混凝土；
步骤四：在隧道中心两侧对称浇筑自密实混凝土，待自密实混凝土达到设计强度要求后，按要求放置若干可调式垫块，并在可调式垫块上方按一定间距布置自动升降式千斤顶，同时自动升降式千斤顶周围设置企口型盖板封堵、上方用钢筋混凝土垫块覆盖，钢筋混凝土垫块放置于企口型盖板封堵的企口处；
步骤五：在钢筋混凝土垫块上方按要求铺设轨道系统，主要包括分离式道床、轨枕、钢轨与相关扣件；
步骤六：在轨道系统铺设完成后，用盖板将隧道中心处封闭处理；
步骤七：根据地裂缝变形与监测系统反馈情况，相应调整上盘设防段长度与下盘设防段长度，同时在设防段外侧再设置上盘调坡段与下盘调坡段，满足列车安全运营要求；
步骤八：在地裂缝错动、裂缝中心两侧隧道衬砌发生相对位移后，原设计轨面发生相应变形，如地裂缝上盘出现相对沉降、下盘出现相对上升，则通过自动升降式千斤顶的上升或沉降或者加减可调式垫块，将相对沉降的上盘轨面相应上调、相对上升的下盘轨面相对下沉处理，如上下盘运动趋势相反则进行对应调整，确保调整后轨面平顺度满足列车运行要求。
本发明的步骤五包括：原设计轨面采用普通钢轨，轨道系统所涉及的钢轨采用普通钢材，钢轨扣件可考虑采用普通减振扣件；隧道衬砌一般可采用等级在C35～C60范围的自防水混凝土，隧道拱底回填混凝土与道床范围回填混凝土可采用等级在C15～C25范围的素混凝土；钢筋混凝土垫块根据受力计算要求确定具体刚度与相应承载力；自动升降式千斤顶需具备自锁功能，确保上方钢筋混凝土垫块的竖向稳定性，自动升降式千斤顶具体数量与横纵向布置间距，可根据计算确定；可调式垫块可采用调高量在60mm以内的铁垫板或调高量大于60mm的硬质复合材料垫。
本发明的步骤七包括：基于隧道上方构筑物风险管控与周边环境保护需求，在确保调整后轨面平顺度满足要求的前提下，可单独设置上盘设防段或下盘设防段，也可以采用同时设置上盘设防段与下盘设防段，以实现设防段矿山法隧道尽量避开重大风险源保护范围、同时尽量缩短设防段长度的目的。
本发明的步骤八包括：地裂缝两侧隧道衬砌发生相对位移错动后，采用特殊变形缝与局部扩大头处理以满足结构受力与防水要求。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种新型的地裂缝区域隧道调线调坡结构设计理念，丰富了地层断裂区域列车运行用轨道系统调整方法。设计轨面采用普通钢轨，轨道系统所涉及的钢轨采用普通钢材，钢轨扣件采用普通减振扣件(如WJ‐7B型扣件)；隧道衬砌一般可采用等级相对较高(C35～C60)自防水混凝土，隧道拱底回填混凝土与道床范围回填混凝土可采用等级相对较底(C15～C25)的素混凝土；钢筋混凝土垫块根据受力计算要求确定具体刚度与相应承载力；自动升降式千斤顶具备自锁功能，确保上方钢筋混凝土垫块的竖向稳定性；千斤顶下方的垫块采用铁垫板(调高量在60mm以内)或硬质复合材料垫(调高量大于60mm)。基于隧道上方构筑物风险管控与周边环境保护需求，在确保调整后轨面平顺度满足要求的前提下，根据实时监测情况对上盘与下盘设防区段进行灵活调整，可单独设置上盘设防段或下盘设防段，也可以采用同时设置上盘设防段与下盘设防段，以实现设防段矿山法隧道尽量避开重大风险源保护范围，同时尽量缩短设防段长度的目的(矿山法隧道工程风险相对较高)，确保重大风险源处可采用相对安全的盾构法隧道施工，满足周边环境保护要求。
附图说明
图1是地裂缝区域隧道错动与调线调坡示意图。
图2是自动化可调式地裂缝区域调线调坡方案示意图。
图3是本发明轨面调整方案示意图。
图中：1、原设计轨面；2、隧道衬砌；3、拱底回填混凝土；4、道床范围回填混凝土；5、轨道系统；6、钢筋混凝土垫块；7、企口型盖板封堵；8、自动升降式千斤顶；9、可调式垫块；10、自密实混凝土；11、监控系统；12、调整后轨面；L1、上盘设防段；B1、上盘调坡段；L2、下盘设防段；B2、下盘调坡段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1、2、3中，本发明一种自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构,包括隧道内浇筑的隧道衬砌2、隧道衬砌底部表面浇筑的拱底回填混凝土3，拱底回填混凝土3表面浇筑道床范围回填混凝土4，隧道中心线两侧的道床范围回填混凝土4上对称浇筑有自密实混凝土10，自密实混凝土10上表面放置有可调式垫块9，可调式垫块9上间隔设置有一端与可调式垫块9连接、另一端与钢筋混凝土垫块6相连接的自动升降式千斤顶8，自动升降式千斤顶8在满足上方钢筋混凝土垫块6受力稳定的情况下，可根据道床纵向分块、横向分离情况确定，自动升降式千斤顶8与监控系统11电连接，自动升降式千斤顶8由后方监控系统11基于地裂缝两侧结构的变形情况、轨道平顺度要求，通过计算分析后统一调度。可调式垫块9上表面自动升降式千斤顶8的周围设置有企口型盖板封堵7，钢筋混凝土垫块6放置于企口型盖板封堵7企口处，钢筋混凝土垫块6厚度与企口高度由预估沉降量确定并预留一定富裕量。钢筋混凝土垫块6上方铺设有轨道系统5，轨道系统5包括分离式道床、轨枕、钢轨与相关扣件，根据地裂缝变形与监测系统11反馈情况，在轨道系统5在隧道裂缝中心两侧区域内设置有上盘设防段L1、上盘调坡段B1、下盘设防段L2、下盘调坡段B2，设防段长度可根据周边风险情况确定，基于隧道上方构筑物风险管控与周边环境保护需求，在确保调整后轨面12平顺度满足要求的前提下，可单独设置上盘设防段L1或下盘设防段L2，也可以采用同时设置上盘设防段L1与下盘设防段L2，以实现设防段矿山法隧道尽量避开重大风险源保护范围、同时尽量缩短设防段长度的目的。本发明的自动升降式千斤顶9可实现-150mm～150mm以内的调节，通过可调式垫块的增减可实现-400mm～400mm以内的调节，进而满足地裂缝区域轨道结构上下自由调节的目的。
上述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：根据隧道断面设计情况，进行隧道开挖，并施做隧道衬砌2；
步骤二：按要求进行拱底回填混凝土3施工，回填范围需要严格按照相关技术标准执行，为道床范围回填混凝土4浇筑实施预留条件；
步骤三：根据隧道中心线两侧预留空间情况进行立模，按要求浇筑道床范围回填混凝土4；
步骤四：在隧道中心两侧对称浇筑自密实混凝土10，待自密实混凝土10达到设计强度要求后，按要求放置若干可调式垫块9，并在可调式垫块9上方按一定间距布置自动升降式千斤顶8，同时自动升降式千斤顶8周围设置企口型盖板封堵7、上方用钢筋混凝土垫块6覆盖，钢筋混凝土垫块6放置于企口型盖板封堵7的企口处；
步骤五：在钢筋混凝土垫块6上方按要求铺设轨道系统5，轨道系统5主要包括分离式道床、轨枕、钢轨与相关扣件；原设计轨面1采用普通钢轨，轨道系统5所涉及的钢轨采用普通钢材，钢轨扣件可考虑采用普通减振扣件，如WJ‐7B型扣件；隧道衬砌2一般可采用等级在C35～C60范围的自防水混凝土，隧道拱底回填混凝土3与道床范围回填混凝土4可采用等级在C15～C25范围的素混凝土；钢筋混凝土垫块6根据受力计算要求确定具体刚度与相应承载力；自动升降式千斤顶8需具备自锁功能，确保上方钢筋混凝土垫块6的竖向稳定性，自动升降式千斤顶8具体数量与横纵向布置间距，可根据计算确定；可调式垫块9可采用调高量在60mm以内的铁垫板或调高量大于60mm的硬质复合材料垫。
步骤六：在轨道系统5铺设完成后，用盖板将隧道中心处封闭处理；
步骤七：根据地裂缝变形与监测系统反馈情况，相应调整上盘设防段L1长度与下盘设防段L2长度，同时在设防段外侧再设置上盘调坡段B1与下盘调坡段B2，满足列车安全运营要求；基于隧道上方构筑物风险管控与周边环境保护需求，在确保调整后轨面平顺度满足要求的前提下，可单独设置上盘设防段L1或下盘设防段L2，也可以采用同时设置上盘设防段L1与下盘设防段L2，以实现设防段矿山法隧道尽量避开重大风险源保护范围、同时尽量缩短设防段长度的目的，确保重大风险源处可采用相对安全的盾构法隧道施工，满足周边环境保护要求；
步骤八：在地裂缝错动、裂缝中心两侧隧道衬砌2发生相对位移后，原设计轨面1发生相应变形，如地裂缝上盘出现相对沉降、下盘出现相对上升，则通过自动升降式千斤顶8的上升或沉降或者加减可调式垫块9，将相对沉降的上盘轨面相应上调、相对上升的下盘轨面相对下沉处理，如上下盘运动趋势相反则进行对应调整，确保调整后轨面平顺度满足列车运行要求；地裂缝两侧隧道衬砌2发生相对位移错动后，采用特殊变形缝与局部扩大头处理以满足结构受力与防水要求。
Claims (8)
1.一种自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构,其特征在于：包括隧道内设置的隧道衬砌、隧道衬砌底部表面设置的拱底回填混凝土，拱底回填混凝土表面设置道床范围回填混凝土，隧道中心线两侧的道床范围回填混凝土上对称设置有自密实混凝土，自密实混凝土上表面设置有可调式垫块，可调式垫块上间隔设置有一端与可调式垫块连接、另一端与钢筋混凝土垫块相连接的自动升降式千斤顶，自动升降式千斤顶与监控系统电连接，可调式垫块上表面自动升降式千斤顶的外侧设置有企口型盖板封堵，钢筋混凝土垫块设置于企口型盖板封堵企口处，钢筋混凝土垫块上方设置轨道系统。
2.根据权利要求1所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土垫块厚度与企口高度由预估沉降量确定并预留富裕量。
3.根据权利要求1所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构，其特征在于：所述的自动升降式千斤顶可实现-150mm～150mm以内的调节，通过可调式垫块的增减可实现-400mm～400mm以内的调节。
4.根据权利要求1所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构，其特征在于：所述的轨道系统在隧道裂缝中心两侧区域内设置有上盘设防段、上盘调坡段、下盘设防段、下盘调坡段，设防段长度可根据周边风险情况确定。
5.根据上述权利要求1～4所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：根据隧道断面设计情况，进行隧道开挖，并施做隧道衬砌；
步骤二：按要求进行拱底回填混凝土施工，回填范围需要严格按照相关技术标准执行，为道床范围回填混凝土浇筑实施预留条件；
步骤三：根据隧道中心线两侧预留空间情况进行立模，按要求浇筑道床范围回填混凝土；
步骤四：在隧道中心两侧对称浇筑自密实混凝土，待自密实混凝土达到设计强度要求后，按要求放置若干可调式垫块，并在可调式垫块上方按一定间距布置自动升降式千斤顶，同时自动升降式千斤顶周围设置企口型盖板封堵、上方用钢筋混凝土垫块覆盖，钢筋混凝土垫块放置于企口型盖板封堵的企口处；
步骤五：在钢筋混凝土垫块上方按要求铺设轨道系统，主要包括分离式道床、轨枕、钢轨与相关扣件；
步骤六：在轨道系统铺设完成后，用盖板将隧道中心处封闭处理；
步骤七：根据地裂缝变形与监测系统反馈情况，相应调整上盘设防段长度与下盘设防段长度，同时在设防段外侧再设置上盘调坡段与下盘调坡段，满足列车安全运营要求；
步骤八：在地裂缝错动、裂缝中心两侧隧道衬砌发生相对位移后，原设计轨面发生相应变形，如地裂缝上盘出现相对沉降、下盘出现相对上升，则通过自动升降式千斤顶的上升或沉降或者加减可调式垫块，将相对沉降的上盘轨面相应上调、相对上升的下盘轨面相对下沉处理，如上下盘运动趋势相反则进行对应调整，确保调整后轨面平顺度满足列车运行要求。
6.根据权利要求5所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，其特征在于所述的步骤五包括：原设计轨面采用普通钢轨，轨道系统所涉及的钢轨采用普通钢材，钢轨扣件可考虑采用普通减振扣件；隧道衬砌一般可采用等级在C35～C60范围的自防水混凝土，隧道拱底回填混凝土与道床范围回填混凝土可采用等级在C15～C25范围的素混凝土；钢筋混凝土垫块根据受力计算要求确定具体刚度与相应承载力；自动升降式千斤顶需具备自锁功能，确保上方钢筋混凝土垫块的竖向稳定性，自动升降式千斤顶具体数量与横纵向布置间距，可根据计算确定；可调式垫块可采用调高量在60mm以内的铁垫板或调高量大于60mm的硬质复合材料垫。
7.根据权利要求5所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，其特征在于所述的步骤七包括：基于隧道上方构筑物风险管控与周边环境保护需求，在确保调整后轨面平顺度满足要求的前提下，可单独设置上盘设防段或下盘设防段，也可以采用同时设置上盘设防段与下盘设防段，以实现设防段矿山法隧道尽量避开重大风险源保护范围、同时尽量缩短设防段长度的目的。
8.根据权利要求5所述的自动可调地裂缝区域隧道调线调坡结构的施工方法，其特征在于所述的步骤八包括：地裂缝两侧隧道衬砌发生相对位移错动后，采用特殊变形缝与局部扩大头处理以满足结构受力与防水要求。
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|---|---|
| CN108952753B (zh) | 2023-09-29 |
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