CN214787427U - 一种隧道拱桥式隧底结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种隧道拱桥式隧底结构，其中所述隧底包括隧底仰拱，所述隧底仰拱与轨道板分离，所述隧底仰拱上设置隧底仰拱的受力反拱，所述受力反拱包括顶拱和底拱，所述顶拱和底拱的端部连接使得顶拱和底拱之间形成蛹型空腔，所述底拱的形状和隧底仰拱的形状一致，所述底拱设于隧底仰拱上，所述受力反拱通过浇筑模板浇筑混泥土形成。该结构能减缓隧道隧底隆起，有效避免因为隧底隆起导致的轨道轨道道床变形，保持铁路的良好的运营。

Description

一种隧道拱桥式隧底结构

技术领域

本实用新型涉及隧道结构技术领域，具体而言，涉及一种隧道拱桥式隧底结构。

背景技术

隧底隆起是我国铁路、地铁隧道中最常见的病害形式，给我国铁路、地铁运营安全带来了严峻的挑战。2012年2月27日石太客专太行山隧道上行线K94+450～K94+510段隧底隆起导致轨道高低达到19mm，列车限速运行；2011年8月22日南京地铁2号线孝陵卫站往苜蓿园站区间隧底隆起导致该区间列车运营中断。2014年6月至2018年11月山西中南部铁路通道吾沿河隧道多次发生隧底隆起，最大隆起达到80mm，导致列车多次限速运行。

隧底隆起不仅破坏了隧道的底部结构，而且会引起轨道道床变形、翻浆冒泥、衬砌结构破坏等一系列次生病害。首先，隧底隆起会引起轨道道床变形，进而引起轨距、轨向、水平、高低等轨道几何形态的变化，使轨道平顺性变差，舒适度降低，恶化和危及列车运营环境，甚至引发脱轨等安全事故；其次，隧底隆起会造成隧底破坏，引起翻浆冒泥等诸多次生病害；再次，隧底隆起会造成衬砌变形过大，甚至衬砌的破坏，严重时，有可能导致隧道失稳，围岩坍塌，对建设期间的施工安全以及运营期间的行车安全存在极大的威胁。

为了保证隧道后期运营通车的良好条件，在隧道施工时需要采取一定的技术手段预防仰拱隆起，现有的技术方法一般有三种：隧道底面施打超长地下锚杆、抗拔桩、注浆加固。这三种技术方法是以抵抗向上的地应力为出发点进行现场施工，在一定的时间内起到了防止仰拱隆起的效果，但是随着时间的积累，围岩应力慢慢释放导致仰拱下部竖直向上地应力增大，从而产生仰拱隆起破坏，从而引起轨道道床变形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隧道拱桥式隧底结构，以改善上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本申请提供了一种隧道拱桥式隧底结构，所述隧底包括隧底仰拱，所述隧底仰拱与轨道板分离，所述隧底仰拱上设置隧底仰拱的受力反拱，所述受力反拱位于轨道板下方，所述受力反拱包括顶拱和底拱，所述顶拱和底拱的端部连接使得顶拱和底拱之间形成蛹型空腔，所述底拱的形状和隧底仰拱的形状一致，所述底拱设于隧底仰拱上，所述受力反拱通过浇筑模板浇筑混泥土形成。

进一步的，所述浇筑模板包括用于浇筑形成顶拱的钢模顶板，用于浇筑形成底拱的钢模底板和设置在在钢模顶板和钢模底板之间的支撑立柱。

所述隧底仰拱上设置有抗拔锚杆，所述抗拔锚杆的端部设置有钢垫板和锚杆螺帽。

进一步的，所述隧底仰拱下设置有橡胶沥青防水层。喷涂橡胶沥青防水层应具有足够的延展性，在隧底发生隆起变形时不出现穿刺破坏。

进一步的，所述隧底仰拱下方沿纵向设置中心深埋排水管，用于排出隧道中的水；横向设置透水盲管，用于疏干围岩中的地下水，透水盲管与中心深埋排水管连通从而将透水盲管的水汇聚到中心深埋排水管排出隧道。

进一步的，所述中心深埋排水管与隧底仰拱之间设置连接拉梁。

所述中心深埋排水管为预制管道，所述中心深埋排水管上设置有预留钢筋接头。

所述预留钢筋接头上设置有钢筋连接套筒，所述预留钢筋接头通过钢筋连接套筒与连接拉梁的钢筋实现连接。

本实用新型的隧道拱桥式隧底结构可采用下述施工工法完成：

根据隧道开挖揭露的围岩情况确定隧道开挖工法；

Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法或者台阶法开挖，Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用三台阶七步法、双侧壁导坑法或者CD法开挖；

隧道开挖后，在隧底仰拱喷射10～30cm厚喷射混凝土；并在遂底仰拱上打设抗拔锚杆，形成树根状隧底结构，在抗拔锚杆的端部设置钢垫板和锚杆螺帽；

在隧底仰拱的底部设置橡胶沥青防水层；

在隧底下方中部开挖沟槽埋设中心深埋排水管；并横向设置透水盲管；通过这样的中心深埋排水管和透水盲管将遂底中的水排出到遂底结构外；

在中心深埋排水管和遂底仰拱之间架设连接拉梁；

浇筑隧底仰拱混凝土；架设受力反拱的浇筑模板，浇筑形成受力反拱。

所述隧底结构施工时，在隧底仰拱施工完成后，架设安装受力反拱的浇筑模板，然后浇筑受力反拱的混凝土，待受力反拱的混凝土固结后，抽离浇筑模板，进行下一模施工。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型通过在隧底仰拱上设置拱桥式受力反拱，一方面使得隧底仰拱与轨道板分离，使受力反拱承载轨道板，这样，在隧底仰拱发生隆起时，轨道板不会受到隧底仰拱隆起的影响，继而保持隧道的良好运营，另一方面，在隧底仰拱上设置受力反拱，这样，二者共通承担隧道的水平荷载，这样，相比只有隧底仰拱的隧底结构，隧底仰拱承担的水平荷载减少一半，从而减少隧底结构的隆起变形；对于隧道的竖向荷载，先作用在仰拱上，仰拱破坏后作用在反拱上，而本实用新型的仰拱和反拱之间为空腔，这样，可允许仰拱的围岩向上发生一定的变形而不是直接隆起，这样，能够减少仰拱向上的隆起变形。

2.本实用新型通过抗拔锚杆给隧底仰拱向下拉力，有利于减少隧底仰拱隆起变形，同时，采用钢垫板，受力面积分散，这样能减少锚杆集中荷载对围岩的破坏。

3、本实用新型中心深埋排水管与隧底仰拱之间设置连接拉梁，使得中心深埋排水管与隧底仰拱的受力连接在一起，当隧底仰拱要发生向上隆起变形时，中心深埋排水管通过连接拉梁给隧底仰拱向下的拉力，有利于减少隧底仰拱的隆起变形。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为受力反拱结构放大示意图；

图3为浇筑模板结构放大示意图；

图4为实施例2结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大示意图；

图6为遂底结构的深埋中心排水管与透水盲管结构示意图；

图7为图4中B处的局部放大示意图；

图中标记：1隧底仰拱、2轨道板、3受力反拱、31顶拱、32底拱、4蛹型空腔、5浇筑模板、6钢模顶板，7钢模底板、8支撑立柱、9钢垫板、10抗拔锚杆、11锚杆螺帽、12橡胶沥青防水层、13连接拉梁、14预留钢筋连接头、15钢筋连接套筒、16中心深埋排水管、17透水盲管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种隧道拱桥式隧底结构，所述隧底包括隧底仰拱1，所述隧底仰拱1与轨道板2分离，所述隧底仰拱1上设置隧底仰拱的受力反拱3，所述受力反拱3位于轨道板2下方，如图2所示，所述受力反拱3包括顶拱32和底拱32，所述顶拱31和底拱32的端部连接使得顶拱31和底拱32之间形成蛹型空腔4；受力反拱3的顶拱为一拱桥形状，因隧底仰拱1与轨道板2分离，因此，受力反拱3代替隧底仰拱1承载轨道板2。所述底拱32的形状和隧底仰拱1的形状一致，所述底拱32设于隧底仰拱1上，所述受力反拱3通过浇筑模板5浇筑混泥土形成。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例进一步提供了浇筑模板的结构，如图3所示，所述浇筑模板5包括钢模顶板6，钢模底板7和设置在钢模顶板和钢模底板之间的支撑立柱8。所述隧底结构施工时，在隧底仰拱1施工完成后，安装受力反拱3的浇筑模板5，然后浇筑受力反拱3的混凝土；钢模顶板6浇筑混凝土形成顶拱31，钢模底板7浇筑混凝土形成底拱32，待混凝土固结后，抽离浇筑模板5，形成受力反拱1，然后进行下一模施工。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，进一步做以下改进，如图4、图5所示，在隧底仰拱1上还设置有抗拔锚杆10，所述抗拔锚杆10位于隧底仰拱1内的端部设置有钢垫板9和锚杆螺帽11。通过锚杆螺帽11对抗拔锚杆10加固，通过钢垫板9将抗拔锚杆10对围岩的集中荷载分散，减少围岩的破坏。所述隧底仰拱1的底部设置有橡胶沥青防水层12。防止隧底仰拱1下的水对隧底仰拱1的破环。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上进一步改进了隧底结构，具体的如图6所示，所述隧底仰拱1下方沿纵向设置中心深埋排水管16，中心深埋排水管16设置于距离隧底仰拱1约0.5米的位置处，横向设置透水盲管17，透水盲管17与中心深埋排水管16连通。本实施例中，透水盲管可采用外包无纺布的双臂打孔波纹管，直径可选100；为防止泥沙浸入透水盲管17中，透水盲管17端头和盲管身用无纺布包裹。中心深埋排水管16、透水盲管17均布置可采用现有施工工法完成。

实施例5

在实施例4的结构基础上，本实施例进一步改进了隧底结构，具体的，如图7所示，在中心深埋排水管16与隧底仰拱1之间设置连接拉梁13；其中，中心深埋排水管16为预制管道，所述中心深埋排水管16上设置有预留钢筋接头14。所述预留钢筋接头14上设置有钢筋连接套筒15，所述预留钢筋接头14通过钢筋连接套筒15与连接拉梁13的钢筋实现连接。

上述实施例1-4中，隧底仰拱、钢垫板、抗拔锚杆、锚杆螺帽、橡胶沥青防水层等结构均可采用现有施工工法完成。

为了更好的说明本实用新型，上述实施例1-4中遂底结构可采用下述施工工法完成，所述工法包括下属步骤：

根据隧道开挖揭露的围岩情况确定隧道开挖工法，Ⅱ、Ⅲ级围岩可采用全断面法或者台阶法开挖，Ⅳ级围岩可采用三台阶法开挖，Ⅴ级围岩可采用三台阶七步法、双侧壁导坑法或者CD法开挖；

隧道开挖后，在隧底仰拱1喷射10～30cm厚喷射混凝土；并在遂底仰拱1上打设抗拔锚杆10，形成树根状隧底结构，在抗拔锚杆的端部设置钢垫板9和锚杆螺帽11；

所述工法还包括在隧底仰拱1的底部设置橡胶沥青防水层12以防止遂底下的水进入遂底结构中；

在隧底下方的中部距离遂底约0.5-1米位置开挖沟槽，埋设中心深埋排水管；并横向设置与深埋排水管16连通的透水盲管17，架设遂底仰拱1与中心深埋排水管16之间的连接拉梁13；

浇筑隧底仰拱1混凝土；架设受力反拱3的浇筑模板5，浇筑形成受力反拱3。

所述隧底结构施工时，在隧底仰拱施工完成后，架设安装受力反拱的浇筑模板，然后浇筑受力反拱的混凝土，待受力反拱的混凝土固结后，抽离浇筑模板，进行下一模施工。

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

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述隧底包括隧底仰拱(1)，所述隧底仰拱(1)与轨道板(2)分离，所述隧底仰拱(1)上设置隧底仰拱(1)的受力反拱(3)，所述受力反拱(3)位于轨道板(2)下方，所述受力反拱(3)包括顶拱(31)和底拱(32)，所述顶拱(31)和底拱(32)的端部连接使得顶拱(31)和底拱(32)之间形成蛹型空腔(4)，所述底拱(32)的形状和隧底仰拱(1)的形状一致，所述底拱(32)设于隧底仰拱(1)上，所述受力反拱(3)通过浇筑模板(5)浇筑混泥土形成。

2.根据权利要求1所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述浇筑模板(5)包括用于浇筑形成顶拱的钢模顶板(6)，用于浇筑形成底拱的钢模底板(7)和设置在钢模顶板(6)和钢模底板(7)之间的支撑立柱(8)。

3.根据权利要求1或2所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述隧底仰拱(1)上还设置有抗拔锚杆(10)，所述抗拔锚杆(10)的端部设置有钢垫板(9)和锚杆螺帽(11)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述隧底仰拱(1)下方设置有橡胶沥青防水层(12)。

5.根据权利要求1所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述隧底仰拱(1)下方沿纵向设置中心深埋排水管(16)，横向设置透水盲管(17)，透水盲管(17)与中心深埋排水管(16)连通。

6.根据权利要求5所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述中心深埋排水管(16)与隧底仰拱(1)之间设置连接拉梁(13)。

7.根据权利要求6所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述中心深埋排水管(16)为预制管道，所述中心深埋排水管上设置有预留钢筋接头(14)。

8.根据权利要求7所述的一种隧道拱桥式隧底结构，其特征在于：所述预留钢筋接头(14)上设置有钢筋连接套筒(15)，所述预留钢筋接头(14)通过钢筋连接套筒(15)与连接拉梁(13)的钢筋实现连接。

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