CN113653512A - 偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法，属于隧道修建技术领域。本发明包括于陡坡段下开挖减载洞，在减载洞安装减载洞支护结构；陡坡段中浇筑抗滑桩，并在抗滑桩上浇筑和减载洞齐高的抗滑桩扩大段，将抗滑桩扩大段和减载洞之间通过水平对拉锚索连接；于抗滑桩的顶端浇筑冠梁，冠梁和预应力锚索的一端连接，预应力锚索的另一端固定在陡坡段上的稳定岩层内；浇筑钢筋混凝土的悬臂，钢筋混凝土悬臂的一端连接于抗滑桩，减载洞和悬臂之间通过竖向对拉锚索连接；将减载洞和偏压隧道之间通过竖向对拉锚索连接。本发明通过减载洞、抗滑桩和预应力锚索综合应用，减小隧道偏压荷载，防止隧道偏压变形和破坏。

Description

偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法

技术领域

本发明属于隧道修建技术领域，特别是涉及偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法。

背景技术

目前，我国绝大部分地区山高水深，地形、地质条件极为复杂，在交通道路网建设中，桥隧工程越来越多。在隧道施工过程中，当隧道入口位于地形条件较差的不稳定山坡上，或者隧道顶部两侧土层厚度严重不一致时，造成一种偏压现象，形成偏压隧道。偏压作用是隧道变形、坍塌的主要原因之一，当隧道一侧压力过高时，隧道结构上的应力不均匀，局部应力集中和过度变形可能导致隧道结构的剪切破坏。如果处理不当，隧道在严重情况下可能会破裂和坍塌。

目前国内外对偏压隧道边坡加固防护处理的方法主要是洞外回填反压平衡法、洞外地表注浆固结法或者增加锚杆进行简单支护。采用这些方法治理偏压隧道时，在偏压力不是特别大的情况下有一定效果，但是实际治理效果还是有限，尤其是在治理偏压力作用下的隧道工程中仍存在治理加固范围难控制，加固防护效果差，没有进行全方位综合考虑，无法从根本上解决偏压隧道的安全问题。

因此，目前亟需寻求一种有效控制施工区域，结构稳固，有效减小偏压荷载的偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供偏压力作用下的隧道防护结构及其施工方法，通过减载洞、抗滑桩和预应力锚索综合应用，减小隧道偏压荷载，防止隧道偏压变形和破坏。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，包括：

步骤一、于陡坡段下开挖减载洞，在减载洞安装减载洞支护结构；

步骤二、陡坡段中浇筑抗滑桩，并在抗滑桩上浇筑和减载洞齐高的抗滑桩扩大段，将抗滑桩扩大段和减载洞之间通过水平对拉锚索连接；

步骤三、于抗滑桩的顶端浇筑冠梁，冠梁和预应力锚索的一端连接，预应力锚索的另一端固定在陡坡段上的稳定岩层内；

步骤四、浇筑钢筋混凝土的悬臂，钢筋混凝土悬臂的一端连接于抗滑桩，减载洞和悬臂之间通过竖向对拉锚索；

步骤五、沿减载洞反向开挖偏压隧道，其偏压隧道位于减载洞下方，将减载洞和偏压隧道之间通过竖向对拉锚索连接。

进一步地，减载洞支护结构设有斜向对拉杆和竖向对拉杆。

进一步地，减载洞支护结构为为钢筋混凝土支护结构，浇筑前预放置有斜向对拉杆、竖向对拉杆、水平对拉锚索和竖向对拉锚索。

进一步地，悬臂和抗滑桩上均设置有耳板，两耳板之间通过斜拉杆连接，斜拉杆自抗滑桩斜向冠梁方向设置。

进一步地，抗滑桩为逐段浇筑的。

进一步地，偏压隧道包括中初支结构，中初支结构具有初支结构加强段，初支结构加强段所在的初支结构段和减载洞支护结构之间通过竖向对拉锚索连接。

进一步地，初支结构加强段位于陡坡段侧。

进一步地，偏压力作用下的隧道防护结构，是通过以上步骤进行建造的。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用减载洞、抗滑桩和预应力锚索综合应用，能够治理偏压力的山体，防护结构结构稳固，有效减小隧道偏压荷载，防止隧道偏压变形和破坏。

对拉锚索，使悬臂、减载洞、抗滑桩和偏压隧道形成一个稳定的减荷载整体。

设置的加强肋、抗滑桩扩大段和初支结构加强段，有效保护整体减荷载结构，提高其稳定性。

本发明设置的斜向对拉杆和竖向对拉杆，有效提高了减载洞的整体性及刚度，有效抵消山体的偏载压力，保护下方隧道安全。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为偏压力作用下的隧道防护结构的示意图；

图2为减载洞的布置示意图；

图3为抗滑桩的布置示意图；

图4为预应力锚索的布置示意图；

图5为悬臂的布置示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-缓坡段；2-陡坡段；3-耳板；4-斜拉杆；5-冠梁；6-预应力锚索；7-悬臂；8-加强肋；9-减载洞；10-减载洞支护结构；11-斜向对拉杆；12-竖向对拉杆；13-抗滑桩扩大段；14-抗滑桩；15-水平对拉锚索；16-竖向对拉锚索；17-偏压隧道；18-初支结构；19-初支结构加强段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。

钢筋之间焊接技术要求，混凝土浇筑要点、素土夯实、桩基施工质量标准等，本发明不再累述，重点阐述本发明结构的实施方式。

请参阅图1-5所示，本发明为偏压力作用下的隧道防护结构，偏压力作用下的隧道防护结构，该防护结构用于支护设置在缓坡段1和陡坡段2交界处的隧道，具体的如图1中，如在缓坡段1和陡坡段2修建偏压隧道17时，通过减载洞3和抗滑桩14构成的防护机构对偏压隧道17进行防护。

其中必要的偏压隧道17本身的初支结构18，其中初支结构18为喷射混凝土或喷射混凝土加锚杆或喷射混凝土锚杆与钢架联合支护，为隧道常用支撑结构，初支结构18具有初支结构加强段19，通过该初支结构加强段19和减载洞10进行连接，从而提高偏压隧道17的抗压能力。

如图2-4所示减载洞9，减载洞9包括减载洞支护结构10。

其中，减载洞支护结构10也为隧道支撑结构，并且减载洞支护结构10中设有斜向对拉杆11和竖向对拉杆12，通过在减载洞支护结构10上设置对拉杆增加其机械强度，进而提高装置的整体稳定性。

抗滑桩14具有抗滑桩扩大段13和竖向设置的抗滑桩本体，抗滑桩扩大段13为抗滑桩本体的一部分，其中在建造抗滑桩14时，抗滑桩扩大段13和减载洞支护结构10的水平高度相等，即使得抗滑桩扩大段13和减载洞支护结构10之间能设置水平对拉锚索15相连。

另外的，抗滑桩14上设置有垂直于抗滑桩本体的悬臂7，悬臂7和减载洞支护结构10之间通过竖向对拉锚索16连接，抗滑桩14的顶部设有冠梁5。

抗滑桩14的顶端设置有冠梁5。

悬臂7和抗滑桩14的连接处设置有加强助8，通过加强助8对悬臂7进行竖向支撑，提高悬臂7向下的抗拉能力，以及加强助8对悬臂7连接处的机械强度，除此之外悬臂7和抗滑桩14上均设置有耳板3，两耳板之间通过斜拉杆4连接，斜拉杆4自抗滑桩14斜向冠梁5方向设置，再次通过斜拉杆4增加提高悬臂7向下的抗拉能力。

冠梁5上设置有一端埋地的预应力锚索6，优选的另一端穿过预留孔进入陡坡段2稳定岩层内。

减载洞支护结构10上还设有用于连接偏压隧道的竖向对拉锚索16，具体的该竖向对拉锚索16的一端连接于具有初支结构加强段19的初支结构18段上。

偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，包括如下步骤：

步骤一、于陡坡段2下开挖减载洞9，在减载洞9安装减载洞支护结构10；

其中，为了便于施工操作，施工前对缓坡段1和陡坡段2进行适当处理修整，在施工减载洞支护结构10时在洞内侧设置安装好斜向对拉杆1和竖向对拉杆12，在洞外侧设置安装好水平对拉锚索15和竖向对拉锚索16的一端部，将对应的对拉锚索另一端打设到预定位置，然后浇筑减载洞支护结构10成整体；

步骤二、陡坡段2中浇筑抗滑桩14，并在抗滑桩14上浇筑和减载洞9齐高的抗滑桩扩大段13，将抗滑桩扩大段13和减载洞9之间通过水平对拉锚索15连接；

其中抗滑桩14邻近减载洞9，在陡坡段2上钻孔，钻孔至稳定岩层，于钻孔中下放钢筋笼进行分段浇筑，浇筑至与减载洞9水平位置时，将预设的水平对拉锚索15端穿过钢筋笼，其中放置水平对拉锚索15的该段为抗滑桩扩大段13，抗滑桩扩大段13的直径大于抗滑桩14上其它段直径，抗滑桩14浇筑完成后，形成减载洞9和抗滑桩14的水平对拉。

步骤三、于抗滑桩14的顶端浇筑冠梁5，冠梁5和预应力锚索6的一端连接，预应力锚索6的另一端固定在陡坡段2上的稳定岩层内。

步骤四、浇筑钢筋混凝土的悬臂7，钢筋混凝土悬臂7的一端连接于抗滑桩14，减载洞9和悬臂7之间通过竖向对拉锚索16。

具体的，抗滑桩14上部近坡面侧，抗滑桩14的上端预留出配筋，该配筋用于浇筑钢筋混凝土悬臂7，并且配筋的根部浇筑有加强助8，在悬臂7和冠梁5下方的抗滑桩14上安装耳板3，再将斜拉杆4安装在耳板(3)上，然后将预设的对应竖向对拉锚索16，另一端锚固在悬臂7下方，形成悬臂7和减载洞9的竖向对拉。

步骤五、沿减载洞9反向开挖偏压隧道17，其偏压隧道17位于减载洞9下方，将减载洞9和偏压隧道17之间通过竖向对拉锚索16连接。

具体的，偏压隧道17采用台阶法预留核心土开挖，然后施工初支结构18时，将预设对应的竖向对拉锚索16另一端与初支结构18锚固，并在连接区域浇筑初支结构加强段19，形成减载洞9和偏压隧道17的竖向对拉。逐段完成超大偏压力作用下的隧道防护结构的施工。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、于陡坡段(2)下开挖减载洞(9)，在减载洞(9)安装减载洞支护结构(10)；

步骤二、陡坡段(2)中浇筑抗滑桩(14)，并在抗滑桩(14)上浇筑和减载洞(9)齐高的抗滑桩扩大段(13)，将抗滑桩扩大段(13)和减载洞(9)之间通过水平对拉锚索(15)连接；

步骤三、于抗滑桩(14)的顶端浇筑冠梁(5)，冠梁(5)和预应力锚索(6)的一端连接，预应力锚索(6)的另一端固定在陡坡段(2)上的稳定岩层内；

步骤四、浇筑钢筋混凝土的悬臂(7)，钢筋混凝土悬臂(7)的一端连接于抗滑桩(14)，减载洞(9)和悬臂(7)之间通过竖向对拉锚索(16)连接；

步骤五、沿减载洞(9)反向开挖偏压隧道(17)，其偏压隧道(17)位于减载洞(9)下方，将减载洞(9)和偏压隧道(17)之间通过竖向对拉锚索(16)连接。

2.根据权利要求1所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，减载洞支护结构(10)设有斜向对拉杆(11)和竖向对拉杆(12)。

3.根据权利要求2所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，减载洞支护结构(10)为钢筋混凝土支护结构，浇筑前预放置有斜向对拉杆(11)、竖向对拉杆(12)、水平对拉锚索(15)和竖向对拉锚索(16)。

4.根据权利要求1所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，悬臂(7)和抗滑桩(14)上均设置有耳板(3)，两耳板之间通过斜拉杆(4)连接，斜拉杆(4)自抗滑桩(14)斜向冠梁(5)方向设置。

5.根据权利要求1所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，抗滑桩(14)为逐段浇筑的。

6.根据权利要求1所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，偏压隧道(17)包括初支结构(18)，初支结构(18)具有初支结构加强段(19)，初支结构加强段(19)所在的初支结构(18)段和减载洞支护结构(10)之间通过竖向对拉锚索(16)连接。

7.根据权利要求1所述的偏压力作用下的隧道防护结构施工方法，其特征在于，初支结构加强段(19)位于陡坡段(2)侧。

8.偏压力作用下的隧道防护结构，其特征在于，是通过以上步骤进行建造的。

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