CN112324455A - 一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系及构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道工程技术领域，公开了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其包括由外层的托换衬砌与内部的隧道衬砌组成的永久衬砌结构，所述托换衬砌包括先期托换与后期组合，既有桩的底部伸入所述先期托换内并形成托换节点，所述托换节点处利用植筋实现有效连接，所述先期托换与所述后期组合的连接处设有抗剪连接件，形成有效抗剪但不抗拔连接(半组合)。该半组合结构形式的洞内桩基托换体系对目前常规洞内托换体系的不足进行创新和优化，丰富现有的桩基托换工艺。

Description

一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系及构筑方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系及构筑方法。

背景技术

在交通繁忙、环境复杂的城市中心区域施作矿山法隧道，很可能由于地面缺乏工作面，同时洞内施工空间受限而被迫采用洞内拱式托换的方法。现有的洞内拱式托换体系包括单层与多层托换结构，如果采用单层托换结构，既有桩底部实际上是漏空的，桩身完全依赖植筋与托换结构连接，一旦植筋锈蚀或者新旧混凝土界面出现问题，托换很可能会部分甚至全部失效，而既有桩和托换结构之间的界面恰恰又是整个托换体系内最脆弱的部分，存在一定的安全隐患；如果采用多层托换结构，由于各层之间粘结效果并不可靠且难以校验，如单纯依赖层间混凝土粘结传力、各层施作顺序由上而下层间有脱离趋势、各层施作时间差可能长达几个月等因素，按组合形式设计时施工风险较大，若按非组合形式设计，结构尺寸将远大大于组合形式，桩轴力较大时尤为明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，针对目前常规洞内托换体系的不足进行创新和优化，丰富现有的桩基托换工艺。

为了实现上述目的，本发明提供了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其包括由外层的托换衬砌与内部的隧道衬砌组成的永久衬砌结构，所述托换衬砌包括先期托换与后期组合，既有桩的底部伸入所述先期托换内并形成托换节点，所述托换节点处穿设植筋，所述先期托换与所述后期组合的连接处设有抗剪连接件。

本申请的一些实施例中，所述托换衬砌的外侧设有超前支护和初期支护。

本申请的一些实施例中，所述超前支护包括自进式大管棚和超前注浆小导管。

本申请的一些实施例中，所述初期支护包括锁脚锚管和注浆锚杆。

本申请的一些实施例中，所述后期组合与所述隧道衬砌之间设有变形缓冲区。

本申请的一些实施例中，所述变形缓冲区采用橡胶制成，所述变形缓冲区的厚度为30～50mm。

本申请的一些实施例中，所述既有桩的桩体钢筋延伸至所述后期组合内，所述植筋为垂直于所述桩体钢筋的对穿钢筋，所述对穿钢筋设于所述先期托换内并将所述先期托换与所述既有桩进行连接。

本发明的另一目的在于提供一种上述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对掌子面打设超前支护，确保施工过程中掌子面可以自稳且无明水；

S2、采用CRD法按左上部、左下部、右上部、右下部或右上部、右下部、左上部、左下部的顺序进行开挖，在开挖完成的位置打设初期支护；

S3、对既有桩与先期托换的接触面凿毛并涂刷粘合剂，并在接触面设置植筋，施作先期托换；

S4、在先期托换与后期组合的界面相交处预留套筒，先期托换结构混凝土强度达到设计要求后对既有桩进行截桩；

S5、在套筒内安装抗剪连接件，在先期托换与后期组合的界面相交处涂刷粘结剂，施作后期组合，等待后期组合混凝土强度达到设计要求；

S6、在后期组合的底面布置变形缓冲区，并在变形缓冲区的底面施作隧道衬砌。

本发明提供了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明提供了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，托换节点完全包裹在托换衬砌内，有助于提高节点的耐久性；其中后期组合对既有桩有承托作用，桩底不漏空，加强了托换节点的可靠性；先期托换与后期组合通过抗剪但不抗拔连接件形成半组合，同时托换衬砌的下层无开孔，托换衬砌的整体性及刚度将大于同尺寸常规双层洞内托换体系，有助于控制上部结构沉降和变形；另外，当托换衬砌高度较大时，托换衬砌的两层分开浇筑可以减少施工难度及对模板或支架系统的要求。

本发明还提供了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系的构筑方法，具有实施方便、托换效果好等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的半组合结构形式的洞内桩基托换体系的结构示意图；

图2为本发明实施例的先期托换与后期组合的连接示意图；

图3为图2中的A-A截面图；

图4为图2中的B-B截面图。

图中：1、先期托换；2、后期组合；3、隧道衬砌；4、变形缓冲区；5、超前支护；6、初期支护；7、既有桩；71、桩体钢筋；8、托换节点；9、抗剪连接件；10、植筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连接，也可以通过中间媒介间接相连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本发明实施例提供一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其包括由外层的托换衬砌与内部的隧道衬砌3组成的永久衬砌结构，具体而言，托换衬砌包括先期托换1与后期组合2，既有桩7的底部伸入先期托换1内并形成托换节点8，托换节点8处设有植筋10实现有效连接，先期托换1与后期组合2的连接处设有抗剪连接件9，托换衬砌的外侧还设有超前支护5与初期支护6，具体而言，超前支护5包括打设自进式大棚管、超前注浆小导管等，确保施工过程中掌子面能够自稳且无明水，初期支护6包括锁脚锚管和注浆锚杆，初期支护6在开挖完成后施作于超前支护5的内侧，另外，后期组合2与隧道衬砌3之间还设有厚30-50mm的变形缓冲区4，变形缓冲区4优选橡胶材料制成。

基于上述结构，该半组合结构形式的洞内桩基托换体系的托换节点8完全包裹在托换衬砌内，有助于提高节点的耐久性；其中后期组合2对既有桩7有承托作用，桩底不漏空，加强了托换节点8的可靠性；先期托换1与后期组合2通过抗剪连接件9形成半组合，同时托换衬砌的下层无开孔，托换衬砌的整体性及刚度将大于同尺寸常规双层洞内托换体系，有助于控制上部结构沉降和变形；另外，当托换衬砌高度较大时，托换衬砌的两层分开浇筑可以减少施工难度及对模板或支架系统的要求。

可选的，如图4所示，桩体钢筋71伸入后期组合2做剪切键使用，植筋10则优选垂直于桩体钢筋71的对穿钢筋，其穿过先期托换1与既有桩7，将先期托换1与既有桩7进行连接。

进一步的，如图4所示，为了保证先期托换1与既有桩7的连接效果，对既有桩7与先期托换1的接触面进行凿毛处理。

另外，本发明还提供了该半组合结构形式的洞内桩基托换体系的构筑方法，其包括以下步骤：

S1、对掌子面打设超前支护，确保施工过程中掌子面可以自稳且无明水；

S2、采用CRD法按左上部、左下部、右上部、右下部或右上部、右下部、左上部、左下部的顺序进行开挖，在开挖完成的位置打设初期支护；

S3、对既有桩与先期托换的接触面凿毛并涂刷粘合剂，并在接触面设置植筋，施作先期托换；

S4、在先期托换与后期组合的界面相交处预留套筒，先期托换结构混凝土强度达到设计要求后对既有桩进行截桩；

S5、在套筒内安装抗剪连接件，在先期托换与后期组合的界面相交处涂刷粘结剂，施作后期组合；

S6、待后期组合混凝土强度达到设计要求后在后期组合的底面布置变形缓冲区，并在变形缓冲区的底面施作隧道衬砌。

综上，本发明实施例提供了一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系及构筑方法，与现有技术相比，其对目前常规洞内托换体系的不足进行创新和优化，丰富现有的桩基托换工艺。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，包括由外层的托换衬砌与内部的隧道衬砌组成的永久衬砌结构，所述托换衬砌包括先期托换与后期组合，既有桩的底部伸入所述先期托换内并形成托换节点，所述托换节点处利用植筋实现有效连接，所述先期托换与所述后期组合的连接处设有抗剪连接件。

2.根据权利要求1所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述托换衬砌的外侧设有超前支护和初期支护。

3.根据权利要求2所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述超前支护包括自进式大管棚和超前注浆小导管。

4.根据权利要求2所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述初期支护包括锁脚锚管和注浆锚杆。

5.根据权利要求1所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述后期组合与所述隧道衬砌之间设有变形缓冲区。

6.根据权利要求5所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述变形缓冲区采用橡胶制成。

7.根据权利要求5所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，所述变形缓冲区的厚度为30～50mm。

8.根据权利要求1所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系，其特征在于，所述既有桩的桩体钢筋延伸至所述后期组合内，所述植筋为垂直于所述桩体钢筋的对穿钢筋，所述对穿钢筋设于所述先期托换内并将所述先期托换与所述既有桩进行连接。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的半组合结构形式的洞内桩基托换体系的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对掌子面打设超前支护，确保施工过程中掌子面可以自稳且无明水；

S2、采用CRD法按左上部、左下部、右上部、右下部或右上部、右下部、左上部、左下部的顺序进行开挖，在开挖完成的位置打设初期支护；

S3、对既有桩与先期托换的接触面凿毛并涂刷粘合剂，并在接触面设置植筋，施作先期托换；

S4、在先期托换与后期组合的界面相交处预留套筒，先期托换结构混凝土强度达到设计要求后对既有桩进行截桩；

S5、在套筒内安装抗剪连接件，在先期托换与后期组合的界面相交处涂刷粘结剂，施作后期组合，等待后期组合混凝土强度达到设计要求；

S6、在后期组合的底面布置变形缓冲区，并在变形缓冲区的底面施作隧道衬砌。

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