CN109026057A - 一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构 - Google Patents

一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构 Download PDF

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张俊儒
王勇
郑宗溪
王刚勇
肖丙辰
刘金松
杨瞻梦
胖涛
吴春成
潘朋
强新刚
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China Railway Qinghai Tibet Group Co Ltd
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Southwest Jiaotong University
China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
China Railway Qinghai Tibet Group Co Ltd
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    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating

Abstract

本发明的公开了一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，该结构能充分利用风积沙的工程特性，基础设置桩基，当地下水上升时，其作为抗拔桩，将隧道的组合衬砌结构当作置于桩基上的梁，使隧道纵向上类似于连续箱梁，以减少不均匀沉降；同时将超前水平旋喷桩视为衬砌结构的一部分，考虑其支护能力；利用强大的预支护结构（超前水平旋喷桩）+初支+二衬，形成组合衬砌，以保证施工运营安全，也可适当减薄初期支护和二衬，减少工程造价。

Description

一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构
技术领域
本发明涉及隧道及地下工程技术领域，具体为一种适用于风积沙地层的组合衬砌结构。
背景技术
风积沙是指风沙沉积而成的沙丘，风积沙等材料不同于一般的土体，其结构松散、透水性强、含水率低、粘聚力小、自稳能力差、颗粒多为原生矿物等，且部分沙丘具有流动性，因而风积沙隧道地层中修建隧道总会面临重重问题，同时风积沙地层中修建隧道的经验较少，传统采用较大强度的初支及二衬进行支护，用以抵抗围岩压力，将传统的隧道支护结构应用于风积沙地层，不适应风积沙的特性。
除此之外，风积沙开挖后地层固结，将会形成不均匀沉降，隧道内净空和线路影响严重，同时也影响运营安全，如在地下水丰富地段，地下水上升，隧道可能会上浮，影响结构安全、净空和线路。
同时有研究认为风积沙颗粒虽然粒径小，结构较松散，但是单粒的抗压、抗剪强度较高，能作为混凝土的骨料适用，因而风积沙隧道修建过程中，为防止风积沙产生塑性流动破坏而采用超前水平旋喷桩是很好的选择，但传统观念只将其作为防止漏沙的一个屏障，不考虑其承载性能，因而其设计偏于保守。
发明内容
针对上述风积沙的问题，本发明的目的在于提出一种适用于风积沙地层的组合支护结构，该结构能充分利用风积沙的工程特性，基础设置桩基，将隧道的组合衬砌结构当作置于桩基上的梁，使隧道纵向上类似于连续箱梁，以减少不均匀沉降；同时将超前水平旋喷桩视为衬砌结构的一部分，考虑其支护能力；利用强大的预支护结构（超前水平旋喷桩）+初支+二衬，形成组合衬砌，以保证施工运营安全，也可适当减薄初期支护和二衬，减少工程造价。技术方案如下：
一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：隧道全环设置超前水平旋喷桩，并将其视为组合衬砌结构的一部分，隧道基础根据风积沙工程特性和地下水情况设置桩基；将隧道组合衬砌结构看作置于桩基上的箱梁。
所述组合衬砌结构在径向上由外及里分别是超前水平旋喷桩、初期支护、二次衬砌。
所述初期支护与二次衬砌之间还有防水板。
将组合衬砌结构看作置于桩基上的箱梁，有利于减小隧道纵向不均匀沉降。
所述桩基形成沿隧道纵向的3列桩基。
所述水平超前旋喷桩的抗压强度不小10Mpa。
本发明的有益效果是：本发明基础设置桩基，当地下水上升时，其作为抗拔桩，将隧道的组合衬砌结构看作置于桩基上的连续箱梁，有利于隧道纵向不均匀沉降；将超前水平旋喷桩视为支护结构组成部分，会适当降低工程造价；该组合结构由预支护结构（超前水平旋喷桩）+初支+二次衬砌构成，使得设计更加经济。
附图说明
图1位本专利风积沙地层的组合衬砌结构示意图。
图2为本专利组合衬砌结构的纵向剖面图（作用类似连续箱梁）。
图3为本专利组合衬砌结构纵向剖面图。
图中：1—超前水平旋喷桩；2—初期支护；3—二次衬砌；4—桩基；5—组合衬砌结构；6—防水板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本专利做进一步详细说明。如图1所示，一种适用于风积沙地层的组合衬砌结构，隧道开挖轮廓外设置一环超前水平旋喷桩1，组合衬砌结构径向由外及内还包括初期支护2和二次衬砌3，同时隧道路基设置有桩基4。
在掌子面开挖前设置超前水平旋喷桩1，要求其抗压强度达到10MPa及以上，其作为预加固和支护结构，水平旋喷桩需要彼此咬合。
在超前水平旋喷桩达到强度后，开挖掌子面，并适时施工初期支护2。
在隧道底部初期支护施工前，需要先进行地基桩基4施工，桩基的直径、深度及间距需要根据风积沙工程性能和地下水情况设置。
最后待初支等变形稳定后施作二次衬砌3。

Claims (6)

1.一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：隧道全环设置超前水平旋喷桩（1），并将其视为组合衬砌结构的一部分，隧道基础根据风积沙工程特性和地下水情况设置桩基（4）；将隧道组合衬砌结构看作置于桩基（4）上的箱梁。
2.根据权利要求1所述的适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：所述组合衬砌结构（5）在径向上由外及里分别是超前水平旋喷桩（1）、初期支护（2）、二次衬砌（3）。
3.根据权利要求1所述的适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：所述初期支护（2）与二次衬砌（3）之间还有防水板（6）。
4.根据权利要求1所述的适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：将组合衬砌结构（5）看作置于桩基（4）上的箱梁，有利于减小隧道纵向不均匀沉降。
5.根据权利要求1所述的适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：所述桩基（4）形成沿隧道纵向的3列桩基。
6.根据权利要求1所述的适用于风积沙地层的隧道组合支护结构，其特征在于：所述水平超前旋喷桩（1）的抗压强度不小10Mpa。
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