CN207829905U - 一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，包括拱墙水平旋喷桩、掌子面水平旋喷桩和垂直旋喷桩；所述拱墙水平旋喷桩沿隧道走向设置，多个互相咬合的拱墙水平旋喷桩形成隧道的拱墙；所述掌子面水平旋喷桩沿隧道走向设置，多个掌子面水平旋喷桩设于掌子面的上台阶处；所述垂直旋喷桩垂直于隧道走向设置，多个垂直旋喷桩设于明暗分界仰坡处。本实用新型利用互相咬合的拱墙水平旋喷桩形成对隧道洞室的环向保护，避免发生沉降、坍塌等事故；利用掌子面水平旋喷桩加固掌子面，保证掌子面开挖时的稳定性；利用垂直旋喷桩来护坡并稳定洞门结构，同时还能起到地基加固的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道施工领域，具体涉及到一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构。
背景技术
风积沙不同于一般的土体，其结构松散、粒径小且单一、不具有可塑性、压缩性小、抗剪强度相对较低、透水性强、含水率低、粘聚力小、自稳能力差。隧道开挖后，如果支护不及时，极易发生坍塌和漏沙，对工程影响巨大；且风积沙由于结构松散、粘聚力小等原因，往往不能形成自然拱。埋深较浅时，其沉降将影响至地表，给隧道施工和运营带来诸多困难，因而提前对围岩进行预支护显得尤为必要。除此之外，在风积沙地层隧道施工过程中，掌子面稳定性问题也比较突出，尽管分部开挖留核心土等可以有效稳定掌子面，但却不能完全保证掌子面的稳定；且这类施工方法限制了施工作业空间，不利于工程的快速推进，因而掌子面的预加固显得尤为重要。与此同时，风积沙地层也有可能遇见地基承载力不足的情况，对于这类问题的处理，也是设计与施工中的一个难点。
国内外风积沙隧道较少，可供学习借鉴的经验有限，尤其是在西藏这类高海拔地区，更是少之又少。根据已建成的风积沙隧道资料，在过去的风积沙隧道修建过程中，超前旋喷桩使用较少，且非整个拱圈设置；在隧道开挖施工过程中，还出现过洞顶坍塌至地表的问题；且掌子面没有采用过水平旋喷桩超前支护，掌子面稳定问题突出。同时，对于处在粉细砂中的明暗分界仰坡，其稳定性也比较突出。
实用新型内容
本实用新型提供了一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，用于解决风积沙隧道施工中开挖困难的问题，提高风积沙隧道施工的安全性和施工效率。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，包括拱墙水平旋喷桩、掌子面水平旋喷桩和垂直旋喷桩；
所述拱墙水平旋喷桩沿隧道走向设置，多个互相咬合的拱墙水平旋喷桩形成隧道的拱墙；
所述掌子面水平旋喷桩沿隧道走向设置，多个掌子面水平旋喷桩设于掌子面的上台阶处；
所述垂直旋喷桩垂直于隧道走向设置，多个垂直旋喷桩设于明暗分界仰坡处。
根据上述方案，所述拱墙水平旋喷桩的长度为15m，直径为500mm，外插角度为7°～15°；相邻的两个拱墙水平旋喷桩之间的轴心距离为0.35m，相邻的两个拱墙水平旋喷桩之间的咬合距离为0.15m。
根据上述第一种方案，所述掌子面水平旋喷桩设有5根，分为两层，下层3根，上层2根，在掌子面的上台阶处总体呈梯形设置。
根据上述第三种方案，所述掌子面水平旋喷桩的长度为15m。
根据上述第一种方案，位于隧道洞身范围内的垂直旋喷桩延伸至隧道的衬砌外缘，位于隧道洞身范围外的垂直旋喷桩延伸至边坡开挖线以下不少于1m。
根据上述第五种方案，所述垂直旋喷桩分布设于隧道两侧，并沿隧道走向设有多排；第1排的垂直旋喷桩互相咬合，其余各排的垂直旋喷桩均横向及纵向间隔设置。
根据上述第六种方案，所述垂直旋喷桩的直径为500mm，沿隧道走向设有5排；第1排的垂直旋喷桩分布设于隧道两侧各27m，相邻的两个垂直旋喷桩之间的轴心距离为0.35m，咬合距离为0.15m；其余4排的垂直旋喷桩横向及纵向均间隔1m设置；第5排的垂直旋喷桩分布设于隧道两侧各25m。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用互相咬合的拱墙水平旋喷桩形成对隧道洞室的环向保护，避免发生沉降、坍塌等事故；利用掌子面水平旋喷桩加固掌子面，保证掌子面开挖时的稳定性；利用垂直旋喷桩来护坡并稳定洞门结构，同时还能起到地基加固的作用。
附图说明
图1为本实用新型中拱墙水平旋喷桩和掌子面水平旋喷桩应用于隧道时的横断面示意图；
图2为本实用新型中拱墙水平旋喷桩和掌子面水平旋喷桩应用于隧道时的纵断面示意图；
图3为本实用新型中明暗分界仰坡处垂直旋喷桩设置方式的横断面示意图；
图4为本实用新型中明暗分界仰坡处垂直旋喷桩设置方式的纵断面示意图；
图5为本实用新型中明暗分界仰坡处垂直旋喷桩设置方式的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：1-拱墙水平旋喷桩，2-掌子面水平旋喷桩，3-衬砌，4-垂直旋喷桩。
本实用新型包括拱墙水平旋喷桩1、掌子面水平旋喷桩2和垂直旋喷桩4。
在明洞施工结束后，采用拱墙水平旋喷桩1作为超前支护加固后再进行暗挖施工。拱墙水平旋喷桩1沿隧道走向设置，直径为500mm，长度为15m，外插角度为7°～15°。多个互相咬合的拱墙水平旋喷桩1形成隧道的拱墙，相邻的两个拱墙水平旋喷桩1的轴心距离为0.35m，咬合距离为0.15m。施作拱墙水平旋喷桩1时，首先钻喷拱顶中央的拱墙水平旋喷桩1，然后依次从上到下、左右交替施作剩余的拱墙水平旋喷桩1。互相咬合的拱墙水平旋喷桩1形成了一个对洞室的环向保护结构。
拱墙水平旋喷桩1施作完成后，施作掌子面水平旋喷桩2。掌子面水平旋喷桩2沿隧道走向设置，仅在掌子面的上台阶处施作，采用5根长15m的掌子面水平旋喷桩2加固掌子面的上台阶处。5根掌子面水平旋喷桩2分为两层，下层3根，上次2根，在掌子面的上台阶处总体呈梯形设置，以适应上台阶面上小下大的结构，合理的支撑掌子面，控制开挖掌子面的稳定性。
进口明暗分界仰坡位于粉细沙中，仰坡沿隧道走向的5m范围内采用直径500mm的垂直旋喷桩4加固，垂直旋喷桩4垂直于隧道走向设置。隧道洞身范围内的垂直旋喷桩4加固至衬砌3外缘，隧道洞身范围外的垂直旋喷桩4加固至边坡开挖线以下不少于1m。垂直旋喷桩4沿隧道走向共设有5排，均分布设于隧道两侧。第1排的垂直旋喷桩4互相咬合，分布设于隧道两侧各27m，相邻的两个垂直旋喷桩4之间的轴心距离为0.35m，咬合距离为0.15m。其余4排的垂直旋喷桩4横向及纵向均间隔1m设置一根垂直旋喷桩4。第5排的垂直旋喷桩4分布设于隧道两侧各25m。垂直旋喷桩4采用单重管旋喷，以便充分利用风积沙做骨料，同时也起到加固和稳定仰坡的作用。使用垂直旋喷桩4作为预加固，垂直旋喷桩4延伸至地基以下，用于护坡和稳定洞门位置，同时也兼顾地基加固的作用。
本实用新型主要应用于风积沙层等松散软弱不稳定地质条件，针对风积沙隧道施工中容易出现的重点问题，如拱顶沉降过大、坍塌、掌子面失稳等，各个击破，对症下药，在空间上形成一个超前支护体系，有效避免常规超前支护不足带来的隐患，有利于隧道施工作业高效而安全的进行，同时也有效解决了风积沙地层中明暗分界仰坡处稳定性不足的问题。能有效稳定掌子面、控制拱顶沉降和洞身收敛；除此之外，还通过设置垂直旋喷桩4来解决风积沙地层中明暗分界仰坡稳定性不足、地基承载力不足的缺陷。
Claims (7)
1.一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：包括拱墙水平旋喷桩(1)、掌子面水平旋喷桩(2)和垂直旋喷桩(4)；
所述拱墙水平旋喷桩(1)沿隧道走向设置，多个互相咬合的拱墙水平旋喷桩(1)形成隧道的拱墙；
所述掌子面水平旋喷桩(2)沿隧道走向设置，多个掌子面水平旋喷桩(2)设于掌子面的上台阶处；
所述垂直旋喷桩(4)垂直于隧道走向设置，多个垂直旋喷桩(4)设于明暗分界仰坡处。
2.根据权利要求1所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：所述拱墙水平旋喷桩(1)的长度为15m，直径为500mm，外插角度为7°～15°；相邻的两个拱墙水平旋喷桩(1)之间的轴心距离为0.35m，相邻的两个拱墙水平旋喷桩(1)之间的咬合距离为0.15m。
3.根据权利要求1所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：所述掌子面水平旋喷桩(2)设有5根，分为两层，下层3根，上层2根，在掌子面的上台阶处总体呈梯形设置。
4.根据权利要求3所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：所述掌子面水平旋喷桩(2)的长度为15m。
5.根据权利要求1所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：位于隧道洞身范围内的垂直旋喷桩(4)延伸至隧道的衬砌外缘，位于隧道洞身范围外的垂直旋喷桩(4)延伸至边坡开挖线以下不少于1m。
6.根据权利要求5所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：所述垂直旋喷桩(4)分布设于隧道两侧，并沿隧道走向设有多排；第1排的垂直旋喷桩(4)互相咬合，其余各排的垂直旋喷桩(4)均横向及纵向间隔设置。
7.根据权利要求6所述的一种风积沙地层暗挖隧道超前立体支护结构，其特征在于：所述垂直旋喷桩(4)的直径为500mm，沿隧道走向设有5排；第1排的垂直旋喷桩(4)分布设于隧道两侧各27m，相邻的两个垂直旋喷桩(4)之间的轴心距离为0.35m，咬合距离为0.15m；其余4排的垂直旋喷桩(4)横向及纵向均间隔1m设置；第5排的垂直旋喷桩(4)分布设于隧道两侧各25m。
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| CN109826657A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-31 | 西南交通大学 | 一种用于软岩隧道掌子面加固装置及其施工方法 |
| CN111236951A (zh) * | 2020-02-22 | 2020-06-05 | 中铁十九局集团第六工程有限公司 | 风积砂地层隧道洞口段咬合桩加固方法 |
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