CN114215528B - 连拱隧道加固组合中隔墙结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构及施工方法，包括：中隔墙，及设置于中隔墙内的两根加固调节锚管组、两条锚索线组、抗拔桩及多组应力测量器；两根加固调节锚管组的上端打入上部围岩中；抗拔桩向下打入底部基础下的底部岩层中；两条锚索线组的上下两端分别连接加固调节锚管组和抗拔桩，以将加固调节锚管组和抗拔桩连接成一体；多组应力测量器分设连接于两组加固调节锚管组和抗拔桩上，以用于测量对应位置处的应力大小。本发明的连拱隧道加固组合中隔墙结构，可提高整体抗畸变能力、局部稳定性及抗扭能力，并可通过加固调节锚管组调节应力大小进而进行调整和修正，防止中隔墙偏转过大，导致左右主洞失稳。

Description

连拱隧道加固组合中隔墙结构及施工方法

技术领域

本发明涉及偏压连拱隧道施工技术领域，特别地，涉及一种连拱隧道加固组合中隔墙结构。此外，本发明还涉及一种用于施工出上述连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法。

背景技术

我国地形地貌复杂多变，如：西南地区多山地重丘地带，为减少线路距离，减少成本，避免隧道路口分幅，往往修建的隧道为连拱隧道，连拱隧道是在通过山势不高、纵向长度较短，横坡较陡，下行线无法分开时，设置双跨连拱隧道。对于一些存在复杂偏压条件下的软弱围岩地区进行隧道施工的时候，往往采取明暗交替多作业面开挖，中隔墙作为连拱隧道的中枢结构和重要承载构件，其受力及位移情况往往对隧道工程的成败和安全起着决定性作用，所以对中隔墙姿态进行实时调整和加固显得十分重要，这就需要根据实时准确的监控数据进行及时的调整和修正，然而，目前对偏压隧道的中隔墙的监控往往繁琐复杂、准确性较低且效果一般。

复杂偏压连拱隧道往往具有开挖断面大，受左、右主洞开挖影响大；左洞和右洞往往不是同时进行开挖，对中隔墙及中导洞的扰动是长时期、动态化的；对于明暗交替开挖的连拱隧道，结构形式上，中隔墙厚度和自身重力与水平推力和中隔墙高度产生的弯矩差距若过大，可能会导致失稳倾覆；连拱隧道，左右行车洞往往不能对称同期施工，来自左右主洞初期支护传递的水平推力和山岭地形造成的偏压和偏压转向都会对中隔墙的稳定性产生较大影响，其后果可能会导致中隔墙产生平移和偏转；对于围岩条件复杂、存在软弱围岩地质条件的连拱隧道，在上方围岩垂直分力和中隔墙自身重力的作用下，墙体容易产生不均匀沉降，大大降低隧道的稳定性和安全性。

目前，连拱隧道对中隔墙的加固措施形式单一，常用的做法是在中隔墙上方的围岩中打入锚杆，或在施作中隔墙基础的时候向下打入锚杆、注浆导管等，上述的措施往往独立进行工作，整体协同能力及稳定性不强，且不能对中隔墙的实时状况进行监测，不能有效预防或减弱中隔墙产生的偏转、不均匀沉降和平移等不良现象。

目前，中导洞内的施工，主要以在中导洞内架设钢支撑，并喷射混凝土面层为主，待到左或右行车洞进行开挖，掌子面向前推进，进行初期支护前再将其拆除，然而，拆除后，会有大量的来自斜上方左右主洞的被凿碎的混凝土块和土渣会贯入中导洞，其后再将其挖通；在这个过程中，将会掩埋对中隔墙进行监测的元器件导线，导致一段时间内不能读取中隔墙各监测点的测量数据，使得现场人员不能实时掌握监控数据，严重时挖机会挖断元器件导线，使得监测人员不得不疲于接线等工作，且后续通过人工接上的导线线稳定性不足，影响数据的准确性；对于接线，出问题后，排查是一个难题，得重新剥开，往复如此，不仅对导线本身存在巨大的伤害，且费时费力。

发明内容

本发明提供了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构及施工方法，以解决现有施工方法及结构存在的整体抗畸变能力、局部稳定性及抗扭能力差，不能对中隔墙的实时状况进行监测，不能有效预防或减弱中隔墙产生的偏转、不均匀沉降和平移等不良现象的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种连拱隧道加固组合中隔墙结构，包括：连接于上部围岩和底部基础之间的中隔墙，及设置于中隔墙内的两根加固调节锚管组、两组锚索线组、抗拔桩及多组应力测量器；两根加固调节锚管组关于中隔墙的中心线对称布设，各加固调节锚管组的上端向上打入上部围岩中，以将中隔墙与上部围岩连接；抗拔桩沿中隔墙的中心线向下打入底部基础下的底部岩层中，以将中隔墙与底部基础和底部岩层连接；两组锚索线组关于中隔墙的中心线对称布设，且锚索线组的上下两端分别连接对应的加固调节锚管组的下端和抗拔桩的上端，以将加固调节锚管组和抗拔桩连接成一体，并通过加固调节锚管组调节应力大小；多组应力测量器分设连接于两组加固调节锚管组和抗拔桩上，以用于测量对应位置处的应力大小。

进一步地，加固调节锚管组包括起安装支撑作用的外安装座、用于向上部围岩注浆加固的注浆锚管、用于连接中隔墙和上部围岩的连接筋组、及用于调节连接筋组拉力大小的拉力调节器；外安装座由中隔墙朝逐渐远离中心线的斜向上方向打入上部围岩；注浆锚管的下端安装于外安装座上，其相对的上端沿与外安装座相同的方向打入上部围岩；拉力调节器设置于注浆锚管内，其控制部分结构延伸至中隔墙外；连接筋组的上端与拉力调节器相连，其相对的下端连接锚索线组的上端。

进一步地，外安装座包括安装头，及用于打入上部围岩内的嵌入钉；安装头位于中隔墙内，且与中隔墙和上部围岩相结合的结合面顶抵限位；嵌入钉与安装头的端部相连，并斜向上打入上部围岩。

进一步地，注浆锚管包括中空筒状的外杆筒，其下端连接于外安装座内，其相对的上端连接有锥形钻头，以沿外安装座的延伸方向打入上部围岩；外杆筒内设有用于防止浆料由其开口端外溢的止浆片组，外杆筒上开设有出浆孔、注浆口及位于注浆口内的止浆塞；外杆筒内还设有用于增强注浆后结构稳定性的张拉杆组，张拉杆组位于锥形钻头和止浆片组之间，且沿外杆筒的长度方向延伸；拉力调节器装设于外杆筒内，且在止浆片组与外安装座之间伸缩。

进一步地，连接筋组包括连接筋，其上端连接拉力调节器，其相对的下端连接有固定锚具，以用于通过固定锚具连接锚索线组的上端，连接筋上还连接有一组应力测量器；连接筋的外壁上还连接有连接钩，连接钩朝连接筋的上端反向弯折，以用于钩挂中隔墙的墙体钢筋、并支撑应力测量器及其它测量元器件的导线。

进一步地，抗拔桩包括沿中隔墙的中心线延伸的护筒，护筒内装设有钢筋笼，钢筋笼的上端延伸出护筒；钢筋笼上端延伸出护筒的部分连接有两组锁紧锚具，钢筋笼通过两组锁紧锚具分别连接两条锚索线组的下端，且钢筋笼的上端还分别连接有两组应力测量器。

根据本发明的另一方面，还提供了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，用于施工出如上述中任一项的连拱隧道加固组合中隔墙结构，施工方法包括以下步骤：开挖中导洞，同时将加固调节锚管组的上端打入上部围岩注浆加固；测量布置抗拔桩桩位，并在抗拔桩桩位处构建出抗拔桩和底部基础；构建中隔墙的墙体钢筋，并将墙体钢筋、加固调节锚管组、抗拔桩及应力测量器连接成一体；浇筑成型中隔墙。

进一步地，步骤“测量布置抗拔桩桩位，并在抗拔桩桩位处构建出抗拔桩和底部基础”具体包括以下步骤：测量布置抗拔桩桩位；在抗拔桩桩位处钻出桩孔；将钢筋笼装入桩孔；构建底部基础的基础钢筋；同步浇筑成型出抗拔桩和底部基础。

进一步地，步骤“构构建中隔墙的墙体钢筋，并将墙体钢筋、加固调节锚管组、抗拔桩及应力测量器连接成一体”具体包括以下步骤：构建中隔墙的墙体钢筋；采用锚索线组将加固调节锚管组、抗拔桩及墙体钢筋连接成一体，并将多组应力测量器分别连接至加固调节锚管组和抗拔桩上；将应力测量器及其它测量元器件的导线搭接至加固调节锚管组的连接钩上后引出至隧道洞口的墙体钢筋上；在隧道洞口的墙体钢筋上开洞处理，以用于安装导线及导线接头；浇筑成型出中隔墙。

进一步地，步骤“开挖中导洞，同时将加固调节锚管组的上端打入上部围岩注浆加固”之前，还包括步骤：采购材料加工制作出加固调节锚管组、锚索线组及钢筋笼。

本发明具有以下有益效果：

本发明的连拱隧道加固组合中隔墙结构中，通过加固调节锚管组、锚索线组及抗拔桩，将上部围岩、中隔墙、底部基础及底部岩层连接成一体，形成一整体受力体系，从而提高整体抗畸变能力、局部稳定性及抗扭能力；通过锚索线组将中隔墙上方两侧的加固调节锚管组和墙体底部的抗拔桩连接，使得当加固调节锚管组是主要受力部位时，锚索组和抗拔桩对其产生反向拉力，同时通过锚索线组将力传递至抗拔桩，该力的水平方向的分力会大大提高抗拔桩的抗拉能力；当抗拔桩是主要受力部位时，该力做抗拔桩的作用效果亦然，如此，便形成了具有自稳、自固的三角稳定体系，从而有效地减少中隔墙的偏转和不均匀沉降；另外，通过布置在加固调节锚管组和抗拔桩上的应力测量器，并结合其它常规测量元器件，可以分析判断中隔墙两端受力情况，从而进一步推导中隔墙的偏移情况，并通过加固调节锚管组调节应力大小进而进行调整和修正，防止中隔墙偏转过大，导致左右主洞失稳。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：①本发明加固调节锚管组一部分打入中隔墙上方的上部围岩，一部分嵌入中隔墙内部，并通过锚索线组将中隔墙底部的抗拔桩相连，既加固了中隔墙，减少其偏转和不均匀沉降的同时，又加固了上方的围岩和基础底部岩层；②每一个布置断面均为两组加固调节锚管组和一根抗拔桩、之间通过锚索线组连接，可以互相提供拉力，形成一个三角自稳、自固体系，从而提高对方的抗拔和锚固能力；③通过应力测量器的数据变化和对比，并结合中隔墙的常规监控测量后，可以判断中隔墙的偏移和沉降情况，并通过加固调节锚管组及时进行调整和修改，保证中隔墙的稳定性和隧道施工的安全性；⑤通过本发明结构，将上部围岩、中隔墙、底部基础及底部岩层连接成一整体结构，整体稳定性良好，且具有较良好的抗扭性能。

本发明公开了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，施工步骤简单，施工出的连拱隧道加固组合中隔墙结构，具体可划分为上、中、下三大部分：第一部分为打入中隔墙上部围岩的加固调节锚管组，第二部分为嵌入中隔墙墙体内的钢绞线，第三部分则为打入中隔墙下方底部基础内的抗拔桩，三者通过两端的钢绞线固定装置连接。本结构组合的作用在于：上端加固调节锚管组打入围岩、下端抗拔桩穿过底部基础打入底部岩层，预应力钢绞线将加固调节锚管组和抗拔桩连接在一起，形成一个三角整体受力体系，既对中隔墙上方围岩和下方岩层进行了加固处理，又对中隔墙结构进行加固，有效减轻中隔墙的偏转，且当加固调节锚管组遭受迫使中隔墙偏转的力作用时，通过预应力钢绞线或抗拔桩给其施加一反向拉力，反之亦然，如此反复之后，会间接提高加固调节锚管组和抗拔桩的加固能力，形成一自稳、自固体系；加固调节锚管组尾部的弯钩的作用不止在于勾住中隔墙内钢筋，加强其连接和加固作用，弯钩亦可作为布置于中隔墙内各测量元器件以及布置在其上应力计导线的搭接平台，解决复杂中隔墙施工工程及中导洞钢拱架拆除导致元器件导线频繁被掩埋及挖断的问题；中隔墙的偏移受力情况可以通过两侧钢筋应力计数据的变化情况得到反应，再通过穿心千斤顶进行及时的调节和修正，保证中隔墙在施工阶段和运营期间的稳定性和安全性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的连拱隧道加固组合中隔墙结构断面示意图；

图2是图1的局部放大结构示意图；

图3是图1中加固调节锚管组的剖视主视结构示意图；

图4是图1中抗拔桩的主视结构示意图；

图5是图4中1-1处的断面结构示意图；

图6是图4中2-2处的断面结构示意图。

图例说明

10、上部围岩；20、中隔墙；30、底部基础；40、加固调节锚管组；41、外安装座；411、安装头；412、嵌入钉；42、注浆锚管；421、外杆筒；4211、出浆孔；4212、注浆口；4213、止浆塞；422、锥形钻头；423、止浆片组；424、张拉杆组；43、连接筋组；431、连接筋；432、固定锚具；433、连接钩；44、拉力调节器；50、锚索线组；60、抗拔桩；61、护筒；62、钢筋笼；621、主筋；622、焊接加劲箍；623、焊接箍筋；63、锁紧锚具；70、应力测量器；80、底部岩层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构，包括：连接于上部围岩10和底部基础30之间的中隔墙20，及设置于中隔墙20内的两根加固调节锚管组40、两条锚索线组50、抗拔桩60及多组应力测量器70；两根加固调节锚管组40关于中隔墙20的中心线对称布设，各加固调节锚管组40的上端向上打入上部围岩10中，以将中隔墙20与上部围岩10连接；抗拔桩60沿中隔墙20的中心线向下打入底部基础30下的底部岩层80中，以将中隔墙20与底部基础30和底部岩层80连接；两条锚索线组50关于中隔墙20的中心线对称布设，且锚索线组50的上下两端分别连接对应的加固调节锚管组40的下端和抗拔桩60的上端，以将加固调节锚管组40和抗拔桩60连接成一体，并通过加固调节锚管组40调节应力大小；多组应力测量器70分设连接于两组加固调节锚管组40和抗拔桩60上，以用于测量对应位置处的应力大小。

本发明的连拱隧道加固组合中隔墙结构中，通过加固调节锚管组40、锚索线组50及抗拔桩60，将上部围岩10、中隔墙20、底部基础30及底部岩层80连接成一体，形成一整体受力体系，从而提高整体抗畸变能力、局部稳定性及抗扭能力；通过锚索线组50将中隔墙上方两侧的加固调节锚管组40和墙体底部的抗拔桩60连接，使得当加固调节锚管组40是主要受力部位时，锚索线组50和抗拔桩60对其产生反向拉力，同时通过锚索线组50将力传递至抗拔桩60，该力的水平方向的分力会大大提高抗拔桩60的抗拉能力；当抗拔桩60是主要受力部位时，该力做抗拔桩60的作用效果亦然，如此，便形成了具有自稳、自固的三角稳定体系，从而有效地减少中隔墙20的偏转和不均匀沉降；另外，通过布置在加固调节锚管组40和抗拔桩60上的应力测量器70，并结合其它常规测量元器件，可以分析判断中隔墙20两端受力情况，从而进一步推导中隔墙的偏移情况，并通过加固调节锚管组40调节应力大小进而进行调整和修正，防止中隔墙偏转过大，导致左右主洞失稳。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：①本发明加固调节锚管组40一部分打入中隔墙上方的上部围岩10，一部分嵌入中隔墙内部，并通过锚索线组50将中隔墙底部的抗拔桩60相连，既加固了中隔墙，减少其偏转和不均匀沉降的同时，又加固了上方的围岩和基础底部岩层；②每一个布置断面均为两根加固调节锚管组40和一根抗拔桩60、之间通过锚索线组50连接，可以互相提供拉力，形成一个三角自稳、自固体系，从而提高对方的抗拔和锚固能力；③通过应力测量器70的数据变化和对比，并结合中隔墙的常规监控测量后，可以判断中隔墙的偏移和沉降情况，并通过加固调节锚管组40及时进行调整和修改，保证中隔墙的稳定性和隧道施工的安全性；⑤通过本发明结构，将上部围岩10、中隔墙20、底部基础30及底部岩层80连接成一整体结构，整体稳定性良好，且具有较良好的抗扭性能。

可选地，如图1和图2所示，加固调节锚管组40布置位置与水平面成大于60°且小于90°的夹角，并左右对称布置，保证加固调节锚管组40与中隔墙接触处，距两端距离在足够两边主洞钢拱架支撑的宽度的基础上再预留5～10cm的宽度。

可选地，如图2和图3所示，加固调节锚管组40包括起安装支撑作用的外安装座41、用于向上部围岩10注浆加固的注浆锚管42、用于连接中隔墙20和上部围岩10的连接筋组43、及用于调节连接筋组43拉力大小的拉力调节器44；外安装座41由中隔墙20朝逐渐远离中心线的斜向上方向打入上部围岩10；注浆锚管42的下端安装于外安装座41上，其相对的上端沿与外安装座41相同的方向打入上部围岩10；拉力调节器44设置于注浆锚管42内，其控制部分结构延伸至中隔墙20外；连接筋组43的上端与拉力调节器44相连，其相对的下端连接锚索线组50的上端。

本可选方案中，如图3所示，外安装座41包括安装头411，及用于打入上部围岩10内的嵌入钉412；安装头411位于中隔墙20内，且与中隔墙20和上部围岩10相结合的结合面顶抵限位；嵌入钉412与安装头411的端部相连，并斜向上打入上部围岩10。本可选方案的具体实施例中，如图3所示，安装头411包括相对间隔设置的两块方形垫块，及连接于两块方形垫块之间的多根凹形钢支撑块。注浆锚管42正穿第一块方形垫块后延伸至顶抵第二块方形垫块限位；凹形钢支撑块与对应的方形垫块通过螺栓连接，且几组螺栓成等腰三角形布置；第一块方形垫块通过三根嵌入钉412打入上部围岩10，用于固定外安装座41及注浆锚管42，且嵌入钉412布置同样成等腰三角布置，并与螺栓的三角布置朝向相反。

本可选方案中，如图3所示，注浆锚管42包括中空筒状的外杆筒421，其下端连接于外安装座41内，其相对的上端连接有锥形钻头422，以沿外安装座41的延伸方向打入上部围岩10；本可选方案的具体实施例中，外杆筒421为钢管，其截面为圆环形，内径为6～10cm，管壁厚度以不小于3mm为宜，长度为4～6m，根据实际岩层及地质情况选取具体长度；锥形钻头422纵向长度为8～12cm，其末端截面跟外杆筒421截面相同，二者通过焊接连接。外杆筒421内设有用于防止浆料由其开口端外溢的止浆片组423，外杆筒421上开设有出浆孔4211、注浆口4212及位于注浆口4212内的止浆塞4213；本可选方案的具体实施例中，钢管四周开有直径为10～14mm的出浆圆孔，出浆圆孔按照一定阵列进行十字形布置，相邻孔距取20～30cm，注浆口位置在锁脚处的后端5～10cm处；止浆片组423由两片圆钢片以及一层防水滤纸组成，两张圆钢片夹住防水滤纸，并用防水胶对其进行固定和连接，圆钢片直径同钢管内径，圆钢片厚度不小于5mm，最外侧圆钢片用于与拉力调节器44顶抵，里侧圆钢片则用于与张拉杆组424顶抵。外杆筒421内还设有用于增强注浆后结构稳定性的张拉杆组424，张拉杆组424位于锥形钻头422和止浆片组423之间，且沿外杆筒421的长度方向延伸；本可选方案的具体实施例中，张拉杆组424包括6根预应力张拉杆，6根预应力张拉杆通过三片带孔圆环塑料块进行连接固定，预应力张拉杆前端与锥形钻头422与钢管焊接处齐平，末端用于顶住止浆片组423。拉力调节器44装设于外杆筒421内，且在止浆片组423与外安装座41之间伸缩。本可选方案中，拉力调节器44为千斤顶。

本可选方案中，如图3所示，连接筋组43包括连接筋431，其上端连接拉力调节器44，其相对的下端连接有固定锚具432，以用于通过固定锚具432连接锚索线组50的上端，连接筋431上还连接有一组应力测量器70；本可选方案的具体实施例中，连接筋431为钢筋，千斤顶底座顶住下方连接筋431，连接筋431的上端带螺纹，穿过带孔方形垫块后加上螺帽，待其与千斤顶顶住后，旋转螺帽至方形垫块处，将连接筋431固定。连接筋431的外壁上还连接有连接钩433，连接钩433朝连接筋431的上端反向弯折，以用于钩挂中隔墙20的墙体钢筋、并支撑应力测量器70及其它测量元器件的导线。本可选方案的具体实施例中，连接钩433为弯钩钢筋，应力测量器70为智能弦式应力计；钢筋主筋和弯钩钢筋皆使用抗拉性能良好的高延性冷轧带肋钢筋，钢筋主筋直径为18mm，两侧弯钩钢筋为直径为12mm的螺纹钢，三者之间通过焊接联结；在弯钩钢筋上方的钢筋中部布置智能弦式应力计，连接方式为焊接，施工时，弯钩钢筋钩住中隔墙内纵向墙体钢筋，用于浇筑混凝土后将中隔墙与上部围岩连接在一起，用于加固中隔墙，弯钩钢筋亦可作为应力计导线及其他测量元器件导线的搭接平台；在钢筋主筋末端焊接有用于固定锚索线组的锚具，该钢筋主筋末端开有螺纹，旨在配合螺帽将锚索线组锚固固定；锚索线组50是由7根冷拔高碳钢丝组成，钢丝直径为15.2mm，上端与钢筋主筋末端的锚具固定锚具432连接固定，下端与抗拔桩60上端钢筋上的锁紧锚具63锚固连接。

可选地，如图4-6所示，抗拔桩60包括沿中隔墙20的中心线延伸的护筒61，护筒61内装设有钢筋笼62，钢筋笼62的上端延伸出护筒61；钢筋笼62上端延伸出护筒61的部分连接有两组锁紧锚具63，钢筋笼62通过两组锁紧锚具63分别连接两组锚索线组50的下端，且钢筋笼62的上端还分别连接有两组应力测量器70。本可选方案中，沿中隔墙底部纵向中心线向下布置抗拔桩60，桩身长度取5-7m，且上部需穿过中隔墙的底部基础至中隔墙墙体内，抗拔桩采用灌注桩，钢筋笼62包括钢筋笼本体及底部的限位盘，限位盘与钢筋笼本体末端焊接，限位盘直径大于钢筋笼本体直径，兜住混凝土，促进桩身末端混凝土均匀的同时，提高抗拔力度；钢筋笼本体包括沿周向依次间隔设置的多根直径为18的主筋621、螺纹连接于主筋内部的焊接加劲箍622、及螺纹环设于主筋外的焊接箍筋623，主筋621、焊接加劲箍622和焊接箍筋623则采用直径为10的螺纹钢。进一步地，钢筋笼上部左右两侧两根主筋需加长，伸出中隔墙的底部基础30上端0.5-1.0m，以便布置锁紧锚具63和智能弦式应力计，且该主筋末端开有螺纹，旨在配合螺帽将锚固固定。

参照图1-图4，本发明的优选实施例还提供了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，用于施工出如上述中任一项的连拱隧道加固组合中隔墙结构，施工方法包括以下步骤：

开挖中导洞，同时将加固调节锚管组40的上端打入上部围岩10注浆加固；

测量布置抗拔桩桩位，并在抗拔桩桩位处构建出抗拔桩60和底部基础30；

构建中隔墙20的墙体钢筋，并将墙体钢筋、加固调节锚管组40、抗拔桩60及应力测量器70连接成一体；

浇筑成型中隔墙20。

本发明公开了一种连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，施工步骤简单，施工出的连拱隧道加固组合中隔墙结构，具体可划分为上、中、下三大部分：第一部分为打入中隔墙上部围岩的加固调节锚管组40，第二部分为嵌入中隔墙墙体内的钢绞线，第三部分则为打入中隔墙下方底部基础内的抗拔桩，三者通过两端的钢绞线固定装置连接。本结构组合的作用在于：上端加固调节锚管组40打入围岩、下端抗拔桩60穿过底部基础30打入底部岩层80，预应力钢绞线将加固调节锚管组40和抗拔桩60连接在一起，形成一个三角整体受力体系，既对中隔墙上方围岩和下方岩层进行了加固处理，又对中隔墙结构进行加固，有效减轻中隔墙的偏转，且当加固调节锚管组40遭受迫使中隔墙偏转的力作用时，通过预应力钢绞线或抗拔桩给其施加一反向拉力，反之亦然，如此反复之后，会间接提高加固调节锚管组40和抗拔桩60的加固能力，形成一自稳、自固体系；加固调节锚管组40尾部的弯钩的作用不止在于勾住中隔墙内钢筋，加强其连接和加固作用，弯钩亦可作为布置于中隔墙内各测量元器件以及布置在其上应力计导线的搭接平台，解决复杂中隔墙施工工程及中导洞钢拱架拆除导致元器件导线频繁被掩埋及挖断的问题；中隔墙的偏移受力情况可以通过两侧钢筋应力计数据的变化情况得到反应，再通过穿心千斤顶进行及时的调节和修正，保证中隔墙在施工阶段和运营期间的稳定性和安全性。

可选地，步骤“测量布置抗拔桩桩位，并在抗拔桩桩位处构建出抗拔桩60和底部基础30”具体包括以下步骤：

测量布置抗拔桩桩位；

在抗拔桩桩位处钻出桩孔；

将钢筋笼62装入桩孔；

构建底部基础30的基础钢筋；

同步浇筑成型出抗拔桩60和底部基础30。

具体地，测量布置抗拔桩桩位，待中导洞掌子面向前推进，钢拱架架立后，在抗拔桩桩位处钻出桩孔，具体包括以下步骤：①埋设护筒，以原有人工挖孔桩护壁作护筒，如施工中将人工挖孔桩护壁破坏，再另埋设护筒，护筒的埋设需穿过软弱层进入密实的土层，以保证护筒在受外力作用时不下沉、不摆动，防止穿孔，并确保护筒垂直度及偏差；钢护筒要有足够的刚度，能够承受一定外力的挤压和钻头的碰撞，因此用于卷制护筒的钢板厚度不宜小于10mm，内径应大于桩径0.3米，并设加强筋，护筒埋设后，应测量其中心点和垂直度，并控制在设计规范之内。②成孔机械安装，成孔机械包括桩机、泥浆泵等，所有设备安装应根据现场具体情况进行合理布置安装；钻机安装应水平、平衡、对中，正式开钻前，要复核转盘中心位置是否在偏差规范之内。③冲孔，护筒埋设好后，桩机就位，使冲击锤中心对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm；开始应低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加片石、砂砾和粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒底以下3～4m后，才可加快速度，将锤提高至2～3.5m以上转入正常冲击；冲孔时应及时将孔内残渣排出，每冲击1～2m，应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度；抗拔桩钢筋笼按照下部1/3桩身钢筋为6根纵向主筋，上部2/3桩身钢筋为12根纵向钢筋主筋进行布置，纵向主筋长度＝打入底部岩层深度+底部基础高度+所需外伸长度，桩身全长设置有螺旋形的焊接加劲箍和焊接箍筋。将桩身钢筋笼放入孔内后，进行中隔墙底部基础的基础钢筋作业，随后统一进行混凝土浇筑作业，混凝土统一采用商砼，以成型出抗拔桩60和相连的底部基础30。

可选地，步骤“构构建中隔墙20的墙体钢筋，并将墙体钢筋、加固调节锚管组40、抗拔桩60及应力测量器70连接成一体”具体包括以下步骤：

构建中隔墙20的墙体钢筋；

采用锚索线组50将加固调节锚管组40、抗拔桩60及墙体钢筋连接成一体，并将多组应力测量器70分别连接至加固调节锚管组40和抗拔桩60上；

将应力测量器70及其它测量元器件的导线搭接至加固调节锚管组40的连接钩433上后引出至隧道洞口的墙体钢筋上；

在隧道洞口的墙体钢筋上开洞处理，以用于安装导线及导线接头；

浇筑成型出中隔墙20。

具体地，待基础拆模后，进行中隔墙墙体钢筋布置作业；完成后，将加固调节锚管组40的连接筋组43的连接钩433钩住墙体钢筋的纵向受力主筋，再将连接筋组43的连接筋431的末端按照顺序依次穿过螺帽-固定锚具432-螺帽，随后在该连接筋431中部布置应力测量器70，即钢筋应力计。同时在抗拔桩60外伸的左右两侧主筋621的中部位置布置钢筋应力计，再在主筋621的末端先转入螺帽，主筋随后穿过锁紧锚具63的中心圆孔，上部再转入一个螺帽。进行钢绞线与上下锚具的连接固定，控制钢绞线长度，保证两侧钢绞线处于笔直状态，随后通过螺帽对锚具进行固定，可在钢筋的螺帽上下两端的两侧焊上2～3cm的短钢筋，进一步固定螺帽及锚具。将钢筋上的钢筋应力计以及其它用于监测用的测量元器件的导线搭接在离其最近的连接钩433上，并将其由内向外引出至隧道洞口的墙体钢筋上短端处。中隔墙进行模板布置时，利用特制尺寸的5块模板，在洞口中隔墙段进行布置，旨在隧道洞口的墙体钢筋上进行开洞处理，预留一箱型洞口的体积空间，作为各测量元器件导线及导线接头的留置处，将引至洞口段的导线放置在该洞口内，有效地保护了各元器件导线及导线接头，避免现场人员及机械施工过程中对其产生破坏。在装置连接好后，方可对中隔墙进行混凝土浇筑的工作，待中隔墙浇筑好混凝土后，记录各左右两端钢筋应力计的数据，此时左右主洞暂未进行开挖作业，至主洞开始作业期间的数据以及其变化趋势作为中隔墙两端受力情况的参考。

可选地，步骤“浇筑成型中隔墙20”之后，还包括步骤：左右主洞开始开挖后，保持1次/天的监控频率，一旦中隔墙发生偏转情况，及时通过千斤顶进行调节修正，严格保证中隔墙的稳定性。

具体地，对于复杂偏压环境下的连拱隧道，中隔墙每间隔4米，布置1处连拱隧道加固组合中隔墙结构，值得注意的是，本组合结构是集加固与监测于一体的，从两端洞口处向内布置到最里面的监测断面，故更适用于复杂偏压条件下明暗交替开挖的连拱隧道工程施工。具体的，连拱隧道的施工顺序主要是先贯通中导洞，再进行中隔墙体的钢筋绑扎、支模、浇筑混凝土形成中隔墙体；此时，左右行车洞尚未开挖，左右钢筋应力计数值的差异主要由地形偏压造成，记录行车洞开挖前该数值差异范围，通过具体分析，辅以数值模拟，取一合适范围值φ。当左右车行洞进行支护时，对中隔墙体分别产生向右和向左的水平推力，当某一侧的水平推力过大，使两侧钢筋应力计数据差值大于φ值的1/10时，此时可通过本发明的千斤顶对其进行反向调节修正。当同一断面两侧钢筋应力计数据差异变化在均在φ值内，但纵向上同侧钢筋应力计变化差异较大，超过了15％时，可以预测中隔墙发生或即将发生不均匀沉降，此时通过千斤顶和连接筋组给中隔墙体一斜向上的拉力，用于抵消上部围岩压力或墙体自身重力，进而削减中隔墙不均匀沉降的趋势。

可选地，步骤“开挖中导洞，同时将加固调节锚管组40的上端打入上部围岩10注浆加固”之前，还包括步骤：

采购材料加工制作出加固调节锚管组40、锚索线组50及钢筋笼62。

具体地，按照结构方案和要求，采置各类材料，并进行材料加工制作；钢管制作技术要求：钢管材质为热轧无缝钢管，截面为圆环形，内直径为6-10cm，壁厚不小于3mm，长度为4～6m，在工厂通过专用钢管钻孔机在钢管管面钻设十字形布置的直径为10～14mm出浆孔，相邻出浆孔距离为20～30cm，孔外用弹性较好的橡胶带包裹；锥形钻头纵向长度为8～12cm，其末端截面跟钢管截面相同，二者通过焊接连接；钢管内部设置6根预应力张拉杆，通过三片带孔圆环塑料块进行连接固定，张拉杆前端与钻头和钢管焊接处齐平，末端顶住止浆片组，止浆片组由两片圆钢片以及一层防水滤纸组成，两张圆钢片夹住防水滤纸，并用防水胶对其进行固定和连接，圆钢片直径同钢管内径，圆钢片厚度不小于5mm，最外侧圆钢片则顶住穿心千斤顶的鞍座，里侧圆钢片则顶住张拉杆。

可选地，步骤“开挖中导洞，同时将加固调节锚管组40的上端打入上部围岩10注浆加固”具体操作为：中导洞开挖时，先将加固调节锚管组40打入两钢支撑之间的围岩中，保证加固调节锚管组40与水平面成大于60°的夹角，且左右对称布置，打入上部围岩后，利用安装头411的方形钢垫板和嵌入钉对其固定，然后进行注浆，浆液采用水泥浆液：水玻璃溶液1:0.6～1:0.7的体积比进行混合搅拌制备得双液，其中水泥浆液的水灰比为0.46，水玻璃溶液浓度为36波美度，加固调节锚管组40打入围岩中后，进行注浆作业，采用注浆泵进行注浆，注浆压力范围控制在0.2～0.6MP。注浆口处对应内部设置止浆塞，止浆塞为去角圆锥体性，其弹性较大，注浆时将注浆管从注浆口插入进行注浆作业，注浆完成后，拔出注浆管，止浆塞会在自身弹性作用下封闭，防止浆体倒灌。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，包括：

连接于上部围岩(10)和底部基础(30)之间的中隔墙(20)，及设置于所述中隔墙(20)内的两根加固调节锚管组(40)、两条锚索线组(50)、抗拔桩(60)及多组应力测量器(70)；

两组所述加固调节锚管组(40)关于所述中隔墙(20)的中心线对称布设，各所述加固调节锚管组(40)的上端向上打入所述上部围岩(10)中，以将所述中隔墙(20)与所述上部围岩(10)连接；

所述抗拔桩(60)沿所述中隔墙(20)的中心线向下打入所述底部基础(30)下的底部岩层(80)中，以将所述中隔墙(20)与所述底部基础(30)和所述底部岩层(80)连接；

两条所述锚索线组(50)关于所述中隔墙(20)的中心线对称布设，且所述锚索线组(50)的上下两端分别连接对应的所述加固调节锚管组(40)的下端和所述抗拔桩(60)的上端，以将所述加固调节锚管组(40)和所述抗拔桩(60)连接成一体，并通过所述加固调节锚管组(40)调节应力大小；

多组所述应力测量器(70)分设连接于两组所述加固调节锚管组(40)和所述抗拔桩(60)上，以用于测量对应位置处的应力大小。

2.根据权利要求1所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，

所述加固调节锚管组(40)包括起安装支撑作用的外安装座(41)、用于向所述上部围岩(10)注浆加固的注浆锚管(42)、用于连接所述中隔墙(20)和所述上部围岩(10)的连接筋组(43)、及用于调节所述连接筋组(43)拉力大小的拉力调节器(44)；

所述外安装座(41)由所述中隔墙(20)朝逐渐远离中心线的斜向上方向打入所述上部围岩(10)；

所述注浆锚管(42)的下端安装于所述外安装座(41)上，其相对的上端沿与所述外安装座(41)相同的方向打入所述上部围岩(10)；

所述拉力调节器(44)设置于所述注浆锚管(42)内，其控制部分结构延伸至所述中隔墙(20)外；

所述连接筋组(43)的上端与所述拉力调节器(44)相连，其相对的下端连接所述锚索线组(50)的上端。

3.根据权利要求2所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，

所述外安装座(41)包括安装头(411)，及用于打入所述上部围岩(10)内的嵌入钉(412)；

所述安装头(411)位于所述中隔墙(20)内，且与所述中隔墙(20)和所述上部围岩(10)相结合的结合面顶抵限位；

所述嵌入钉(412)与所述安装头(411)的端部相连，并斜向上打入所述上部围岩(10)。

4.根据权利要求2所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，

所述注浆锚管(42)包括中空筒状的外杆筒(421)，其下端连接于所述外安装座(41)内，其相对的上端连接有锥形钻头(422)，以沿所述外安装座(41)的延伸方向打入所述上部围岩(10)；

所述外杆筒(421)内设有用于防止浆料由其开口端外溢的止浆片组(423)，所述外杆筒(421)上开设有出浆孔(4211)、注浆口(4212)及位于所述注浆口(4212)内的止浆塞(4213)；

所述外杆筒(421)内还设有用于增强注浆后结构稳定性的张拉杆组(424)，所述张拉杆组(424)位于所述锥形钻头(422)和所述止浆片组(423)之间，且沿所述外杆筒(421)的长度方向延伸；

所述拉力调节器(44)装设于所述外杆筒(421)内，且在所述止浆片组(423)与所述外安装座(41)之间伸缩。

5.根据权利要求2所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，

所述连接筋组(43)包括连接筋(431)，其上端连接所述拉力调节器(44)，其相对的下端连接有固定锚具(432)，以用于通过所述固定锚具(432)连接所述锚索线组(50)的上端，所述连接筋(431)上还连接有一组所述应力测量器(70)；

所述连接筋(431)的外壁上还连接有连接钩(433)，所述连接钩(433)朝所述连接筋(431)的上端反向弯折，以用于钩挂所述中隔墙(20)的墙体钢筋、并支撑所述应力测量器(70)及其它测量元器件的导线。

6.根据权利要求1所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，其特征在于，

所述抗拔桩(60)包括沿所述中隔墙(20)的中心线延伸的护筒(61)，所述护筒(61)内装设有钢筋笼(62)，所述钢筋笼(62)的上端延伸出所述护筒(61)；

所述钢筋笼(62)上端延伸出所述护筒(61)的部分连接有两组锁紧锚具(63)，所述钢筋笼(62)通过两组所述锁紧锚具(63)分别连接两组所述锚索线组(50)的下端，且所述钢筋笼(62)的上端还分别连接有两组所述应力测量器(70)。

7.一种连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，其特征在于，用于施工出如权利要求1-6中任一项所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构，施工方法包括以下步骤：

开挖中导洞，同时将加固调节锚管组(40)的上端打入上部围岩(10)注浆加固；

测量布置抗拔桩桩位，并在所述抗拔桩桩位处构建出抗拔桩(60)和底部基础(30)；

构建中隔墙(20)的墙体钢筋，并将所述墙体钢筋、所述加固调节锚管组(40)、所述抗拔桩(60)及应力测量器(70)连接成一体；

浇筑成型中隔墙(20)。

8.根据权利要求7所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，其特征在于，步骤“测量布置抗拔桩桩位，并在所述抗拔桩桩位处构建出抗拔桩(60)和底部基础(30)”具体包括以下步骤：

测量布置抗拔桩桩位；

在所述抗拔桩桩位处钻出桩孔；

将钢筋笼(62)装入所述桩孔；

构建底部基础(30)的基础钢筋；

同步浇筑成型出所述抗拔桩(60)和所述底部基础(30)。

9.根据权利要求7所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，其特征在于，步骤“构建中隔墙(20)的墙体钢筋，并将所述墙体钢筋、所述加固调节锚管组(40)、所述抗拔桩(60)及应力测量器(70)连接成一体”具体包括以下步骤：

构建中隔墙(20)的墙体钢筋；

采用锚索线组(50)将所述加固调节锚管组(40)、所述抗拔桩(60)及所述墙体钢筋连接成一体，并将多组所述应力测量器(70)分别连接至所述加固调节锚管组(40)和所述抗拔桩(60)上；

将所述应力测量器(70)及其它测量元器件的导线搭接至所述加固调节锚管组(40)的连接钩(433)上后引出至隧道洞口的墙体钢筋上；

在隧道洞口的所述墙体钢筋上开洞处理，以用于安装导线及导线接头；

浇筑成型出所述中隔墙(20)。

10.根据权利要求7所述的连拱隧道加固组合中隔墙结构的施工方法，其特征在于，步骤“开挖中导洞，同时将加固调节锚管组(40)的上端打入上部围岩(10)注浆加固”之前，还包括步骤：

采购材料加工制作出加固调节锚管组(40)、锚索线组(50)及钢筋笼(62)。