CN205189892U - 一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，它包括主隧道(1)，主隧道(1)的两侧分别设有和主隧道平行的左泄水洞(2)和右泄水洞(3)，左、右泄水洞和主隧道之间分别用集水廊道(4)连通；主隧道(1)的底部设有钢筋混凝土仰拱(8)，仰拱(8)上方设填充层(9)，仰拱(8)底部设有钢筋混凝土搭板(5)，钢筋混凝土搭板(5)的下方在下穿隧道段设缓冲层(6、7)。本实用新型确保交叠隧道下穿铁路正线隧道时，能够承受隧道围岩自重、衬砌结构和无砟轨道道床等竖向荷载，同时在爆破地震波作用下减缓冲击波对隧道结构的影响，确保隧道正洞衬砌和无砟轨道安全，使无砟轨道沉降控制在允许范围内。

Description

一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构

技术领域

本实用新型涉及一种承受结构受力和缓冲爆破地震波的钢筋混凝土结构，具体涉及一种高速铁路交叠隧道微地震精细爆破施工技术安全的一种钢筋混凝土结构。

背景技术

根据国家“十一五”期间提出重点建设和强化改造的铁路主通道以及高速公路等大型交通设施建设规划。我国高速公路、高铁施工进入快速发展时期，不可避免地与既有高速公路或者既有铁路隧道交叉。此外，特别是在云贵高原地区，由于受地下岩溶的影响，特别是岩溶富水地带，对隧道结构运营安全造成了非常严重的隐患。甚至有的铁路线刚开通因为地下水影响造成无砟轨道隆起，列车停运。不仅危机行车安全，同时造成了不良的社会影响。因此，为了确保隧底结构安全，防止高速铁路无砟轨道沉降满足行车要求，常规的施工方法存在以下几个方面的问题：

1、对于隧底承载力不满足设计要求的，一般都采用换填的方式进行，容易造成自然水系的破坏(有水隧道)；

2、对于岩溶富水隧道原则上严禁封堵岩溶管道，而由于隧道地质情况复杂，一般很难较准确判断岩溶管道的具体走向或者存在多条岩溶管道；

3、交叠隧道的施工，特别是隧底与下穿隧道相邻很近，由于爆破地震波多多少少对围岩的稳定性造成影响，加上结构受力影响，如不采取加强措施对隧道结构安全性造成一定的安全隐患，严重的会造成隧道结构开裂，垮塌等严重后果；

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上技术的不足，提供一种隧道正洞内施工较少影响总体工期、保证隧道衬砌结构安全、无砟轨道道床沉降满足铁路运营安全、对下穿时爆破地震波消能的钢筋混凝土结构。

本实用新型的技术方案如下：

一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，它包括主隧道(1)，

主隧道(1)的两侧分别设有和主隧道平行的左泄水洞(2)和右泄水洞(3)，左、右泄水洞和主隧道之间分别用集水廊道(4)连通；主隧道(1)的底部设有钢筋混凝土仰拱(8)，仰拱(8)上方设填充层(9)，仰拱(8)底部设有钢筋混凝土搭板(5)，钢筋混凝土搭板(5)下方在下穿隧道段设缓冲层(6、7)。

在本实用新型的较佳实施例中，钢筋混凝土搭板顶面(5)的厚度为40-60cm。

在本实用新型的较佳实施例中，钢筋混凝土搭板顶面(5)与仰拱(8)底面贴合，两者之间的空隙采用混凝土填充密实。

在本实用新型的较佳实施例中，钢筋混凝土搭板(5)底部铺设用于缓冲爆破地震波的40-60cm厚的中粗砂。

在本实用新型的较佳实施例中，钢筋混凝土搭板(5)横向(垂直于线路)宽度为隧道矮边墙与仰拱相接处，纵向(平行于线路)长度从下穿隧道边缘往外延伸3～4m。

本实用新型的施工顺序为：既有衬砌结构采用锁脚锚管进行加固→破坏段隧道仰拱及无砟轨道拆除→地质钻机对钢筋混凝土板端头进行钻孔探查→钢筋混凝土板范围采用挖机挖除至缓冲层底标高→缓冲层施工→钢筋混凝土板钢筋安装→钢筋混凝土板端头模板安装→钢筋混凝土板砼浇筑→混凝土养护→隧道钢筋混凝土仰拱施工→隧道仰拱填充混凝土施工→电缆槽施工。

本实用新型主要机理与作用

(1)在钢筋混凝土仰拱的基础上，在其底部设置钢筋混凝土板，在钢筋混凝土板以下再设置缓冲层(铺砂)，下穿隧道施工时，由于隧道顶部开挖轮廓线即为铺设的缓冲层底标高，因此铺设的砂通过震动自身流入到下穿隧道内，从而露出钢筋混凝土板，即为下穿隧道顶标高。

(2)铺设的砂其根本目的为爆破振动缓冲消能作用，其铺设范围横向与钢筋混凝土板宽度一致，纵向为下穿段宽度往两侧各0.5～1m，厚度为50cm。

(3)钢筋混凝土板的设置，必须要根据竖向荷载情况进行设计，并考虑一定的安全系数，其结构应在保证承受荷载的同时，也能起到爆破震动消能的作用，作为第二道消能屏障。

(4)钢筋混凝土板应与钢筋混凝土仰拱结构连成一个整体，混凝土浇筑时应确保混凝土与混凝土之间，混凝土与基岩之间密实，防止出现空洞。

(5)综合作用是：下穿隧道施工时，爆破地震波传递给基岩，基岩再传递给缓冲层，缓冲层再传递给钢筋混凝土板，钢筋混凝土板在传递给衬砌结构，依次减小地震波。同时钢筋混凝土板承受着围岩和衬砌结构的综合荷载，从而确保结构安全。

交叠隧道实施过程中和实施完成后，通过长时间对铁路隧道正洞和下穿段隧道进行收敛和沉降监测，衬砌和无砟轨道表面多次观察，并对围岩损伤情况进行了探测，经综合分析，各项指标均满足规范要求。

由上述描述可知，本实用新型钢筋混凝土结构的实施，为交叠隧道下穿实施奠定了坚实的基础，具有施工工期短、节约施工成本、保证衬砌和无砟轨道结构安全、满足承受竖向荷载的要求、消能爆破地震波的作用等优点。

附图说明

图1为隧道泄水洞集水廊道平面布置图；

图2为泄水洞及正洞处理横断面图；

具体实施方式

参见图1和图2本实用新型一种隧道正洞内施工较少影响总体工期、保证隧道衬砌结构安全、无砟轨道道床沉降满足铁路运营安全、对下穿时爆破地震波消能的钢筋混凝土结构如下：

它包括主隧道1，主隧道1的两侧分别设有和主隧道平行的左泄水洞2和右泄水洞3，这两条泄水洞的竖直中心线与主隧道1的竖直中心线之间距离约30m。泄水洞的顶面比主隧道的底面低约0.5m。左、右泄水洞和主隧道之间分别用集水廊道4连通。

主隧道1的底部设有钢筋混凝土仰拱8，仰拱8上方设填充层9，仰拱底部设有0.5mm厚的钢筋混凝土搭板5，搭板5的宽度和隧道的宽度相等。搭板5的下方设缓冲层6和7，下穿段的下面为集水廊道4。

本实用新型的构造包括

1、衬砌加固

隧道正洞处理施工之前，首先对施工段衬砌采用打入锁脚锚管的方式加固处理，锁脚打设位置位于矮边墙处，即轨顶标高以下40cm处，两侧对称设置，纵向间距1.5m，每处设2根，间距27.5cm，单根长度4.5m，为提高钢管的抗弯能力，钢管内放入钢筋笼，钢筋笼安装完成后锁脚锚管内压入M35砂浆充填密实。

(1)锁脚锚管位置定位，根据轨顶标高计算出锚管处的设计标高，现场采用水准仪分别在衬砌上标示出锚管的位置，然后带线按照纵向间距1.5m分别标示出该范围锚管的位置，采用红色喷漆标示；

(2)锁脚锚管及钢筋笼加工，锁脚锚管采用φ100钢管，壁厚7mm，单根长度4.5m，钢管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15～20cm，呈梅花型布置；钢筋笼由3根主筋和固定环组成，主筋为HRB400φ20，长度4.5m，固定环采用短管节，并与其主筋焊接，间距1m。钢管及钢筋笼统一在钢筋加工厂加工运送至施工现场；

(3)锁脚锚管钻孔，锁脚锚管钻孔采用潜孔钻钻孔，在标示位置处以向下45°的倾角钻孔，钻孔前钻机支点应处于坚硬的位置，不得悬空，并采取固定措施。钻孔完成后应现场尺量钻孔深度，其深度不得小于4.5m，并采用高压风将孔内的杂物清除干净；

(4)钢筋笼安装，钻孔完成后应及时安装钢筋笼，防止时间过长出现塌孔现象；

(5)注浆，锁脚锚管注浆材料采用M35砂浆，从拌合站运输至施工现场，注浆压力为1.0～2.0Mpa。钻孔完成后钢筋笼安装及注浆应同步进行；

2、衬砌监控量测点布设及监测，在施工段布设监控量测点，监控量测点分别为拱顶下沉量测和净空水平收敛量测，其中施工段40m内每5m一个断面布设，其余每10m一个断面布设，监测点布设完成后及时测量初始数据；以上情况出现异常时应增大监测频率。在取得监测数据后，及时由测量队监测人员整理分析监测数据。对衬砌稳定情况，进行分析判断，将实测值与初始值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及衬砌安全状况，每天将监测结果及时向总工程师汇报。

3、钢筋混凝土板支点端头钻探

为确保钢筋混凝土板纵向两端头支点处基岩密实，需在端头处分别布设3个钻孔，即线路左右中线和隧道中心处，钻孔采用地质钻孔，钻孔深度为10m。如有空洞则需采用混凝土灌注的方法将其填充密实，基岩完整则不作处理。

4、缓冲层施工

暗挖泄水洞范围DK567+103.5～+108.5段设置缓冲层，缓冲层设置厚度为0.5m，采用“木板+砂袋+木板”的方式。开挖或回填到缓冲层底标高后清除干净虚渣，确保基面平整，铺设下层1cm厚木板，木板采取满铺的方式，然后在满铺的木板上堆码砂袋，砂袋堆码高度48cm，且砂袋间应紧贴密实，最后满铺上层木板，上层木板应铺设平整，不得出现凸凹不平现象。

5、钢筋混凝土搭板施工

钢筋混凝土搭板设置里程为DK567+100～+112段，全长12m，宽度13.2m，厚度0.8m，搭板位于仰拱以下缓冲层以上，主筋采用HRB400φ32，间距0.2m，分布筋采用HRB400φ22，间距0.2m，钩筋采用HPB300φ10，间距0.4×0.4m，呈梅花形布置，板端模采用木模板，现场采用打入固定钢筋的方式进行加固，混凝土标号采用C40，搭板保护层厚度不得小于5cm。

6、仰拱施工

隧底破坏段均采用钢筋混凝土施工，主筋采用HRB400φ18，间距0.25m，分布筋采用HRB400φ12，间距0.25m，钩筋采用HPB300φ10，间距0.4×0.4m，呈梅花形布置，混凝土标号采用C35，P10，仰拱保护层厚度为55mm。为保证新旧混凝土的有效粘合，仰拱衬砌及填充拆除面混凝土表面应做凿毛处理，凿毛至新鲜混凝土面即可，并清洁干净。沿拆除面按照仰拱设计间距打设两排HRB400φ18插筋，插筋嵌入混凝土30～50cm，并预留1～2倍的搭接长度，搭接必须错开布置，满足同一截面接头不大于50％要求，施工注意与仰拱角度保持一致，防止破坏防水板。仰拱端头模采用木模板，模板加固采用打入固定钢筋并与仰拱钢筋焊接的方式进行加固，模板安装时应注意安装施工缝处的中埋式止水带和背贴式止水带，并保持止水带居中，搭接长度不得小于0.5m。仰拱施工时应特别注意找出破坏段的接地钢筋，采用红色喷漆标示，并与之有效连接后按照设计要求引出，引出接地钢筋采用HRB400φ18或HPB300φ16，搭接采用单面焊，长度不小于20d，焊缝高度不小于4mm。

7、仰拱填充施工

为确保衬砌结构整体受力安全，同时满足通行要求，仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土施工完成强度达到70％后即可组织施工，填充混凝土采用C20砼，同时按照设计要求施工中心水沟。填充端头模在仰拱模板的基础上加高，采用打入固定钢筋的方式加固。

8、混凝土养护

混凝土终凝后应及时组织专人进行洒水养护，养护时间不得少于14d。

Claims (6)

1.一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，它包括主隧道(1)，主隧道(1)的两侧分别设有和主隧道平行的左泄水洞(2)和右泄水洞(3)，左、右泄水洞和主隧道之间分别用集水廊道(4)连通；主隧道(1)的底部设有钢筋混凝土仰拱(8)，仰拱(8)上方设填充层(9)，仰拱(8)底部设有钢筋混凝土搭板(5)，钢筋混凝土搭板(5)的下方在下穿隧道段设缓冲层(6、7)。

2.如权利要求1所述的一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，钢筋混凝土搭板顶面(5)的厚度为40-60cm。

3.如权利要求1所述的一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，钢筋混凝土搭板顶面(5)与仰拱(8)底面贴合，两者之间的空隙采用混凝土填充密实。

4.如权利要求1所述的一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，钢筋混凝土搭板(5)横向宽度为隧道矮边墙与仰拱相接处，纵向长度从下穿隧道边缘往外延伸3～4m。

5.如权利要求1所述的一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，钢筋混凝土搭板(5)底部铺设的缓冲层为用于缓冲爆破地震波的40-60cm厚的中粗砂。

6.如权利要求5所述的一种交叠隧道微地震精细爆破控制的钢筋混凝土结构，其特征在于，中粗砂铺设范围横向与钢筋混凝土搭板(5)宽度一致，纵向为下穿段宽度往两侧各0.5～1m，厚度为40-60cm。