CN216765941U - 一种偏压状态下隧道减压减载结构 - Google Patents

一种偏压状态下隧道减压减载结构 Download PDF

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林宇亮
黄纤雅
许海波
仇隐
何学春
李亮亮
隋徵
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Abstract

本实用新型公开了一种偏压状态下隧道减压减载结构,包括靠近偏压山体一侧设置的抗滑桩、冠梁和方形柱,在相邻的方形柱之间设置有连续的防护板;在抗滑桩远山侧设置有近山侧车洞和远山侧车洞,两车洞之间设置有中隔墙,在远山侧车洞的远山侧设置有偏压挡墙;在方形柱、中隔墙和偏压挡墙上方设置有隧道顶部梁板,在所述隧道顶部梁板和各车洞之间还设置有排水设施。本隧道减压减载结构具有降低隧道主体结构承受的荷载和削弱地形及施工造成的偏压作用的特点,起到减压减载的作用,可广泛适用于地形偏压严重,围岩较差地段的明暗隧道交替开挖的明洞支护,有效保障隧道结构的安全和稳定。

Description

一种偏压状态下隧道减压减载结构
技术领域
本实用新型属于隧道施工领域,具体涉及偏压状态下需回填明洞段隧道减压减载结构。
背景技术
随着我国隧道建造技术的提高,隧道建设在山岭地区日益增多,同时也带来了新的挑战和问题,如浅埋隧道、傍山隧道和偏压隧道等;在偏压严重的地形环境中如何有效缓解偏压力成为急需要解决的问题,对于明暗交替开挖的山岭隧道,明挖段对山体扰动作用效应明显,临近山体一侧的因地形产生的偏压力侧向偏向山脚,容易造成隧道侧向边坡产生滑移,造成隧道平移或偏转。另外,明挖段隧道相比于暗挖段隧道支护作用较弱,施工中容易造成坍塌和滑坡等问题,因此需要一种有效减少隧道承受的外部荷载,保证隧道明洞段回填后的隧道结构整体稳定的偏压状态下隧道减压减载结构。
发明内容
为实现上述功能和目的,本实用新型提供一种偏压状态下隧道减压减载结构,所述隧道减压减载结构包括靠近偏压山体一侧设置竖向的抗滑桩1,在所述抗滑桩1顶部设置有冠梁6,同列各个抗滑桩1通过水平设置的冠梁6连接;在冠梁6上还设置有竖向方形柱2,所述方形柱2中心与冠梁6下方对应的抗滑桩1的中心重合,在相邻的方形柱2之间设置有连续的防护板13;在抗滑桩1远离偏压山体一侧设置有近山侧车洞22和远山侧车洞23,在所述近山侧车洞22和远山侧车洞23之间设置有中隔墙3,在远山侧车洞23远离偏压山体一侧设置有偏压挡墙4;在方形柱2、中隔墙3和偏压挡墙4上方设置有隧道顶部梁板5,所述隧道顶部梁板5用于覆盖明洞段隧道结构,且隧道顶部梁板5的高度设置为高于近山侧车洞22和远山侧车洞23的顶部;方形柱2、中隔墙3、偏压挡墙4和隧道顶部梁板5均采用钢筋混凝土材质;且在所述隧道顶部梁板5和各车洞之间还设置有排水设施。
在一种具体的实施方式中,设置在方形柱2之间的防护板13包括外侧护板31、内侧护板32和中空层,中空层用于填充回填土体12。
在一种具体的实施方式中,所述中隔墙3为加高的整体式曲中墙,中隔墙3的左右两墙肩用于搭接车洞初期支护的钢拱架14。
在一种具体的实施方式中,所述偏压挡墙4为半明半暗型偏压挡墙,墙肩部分用于搭接车洞初期支护钢拱架14,墙腰的弧度与远山侧车洞23初期支护结构的弧度相同,墙腰作为隧道结构的初期支护结构,且此处不设置钢拱架14。
在一种具体的实施方式中,在所述中隔墙3的下方还设置有用于加固中隔墙基础地基的注浆钢管9。
在一种具体的实施方式中,所述排水设施包括在隧道车洞外和隧道顶部梁板5之间的低点处设置的排水管10和/或排水沟8,所述排水管10采用仅允许水通过的渗水管。
在一种具体的实施方式中,在隧道车洞外和隧道顶部梁板5之间填充有轻质混凝土11和回填土体12,所述轻质混凝土11在回填土体12的下方。
在一种具体的实施方式中,在包含近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23)的连拱隧道车洞的两侧还设置有人行洞21。
在一种具体的实施方式中,在抗滑桩1和近山侧车洞22之间设置有锚杆7;在抗滑桩1旁的偏压山体上设置有起到加固山体作用的锚杆7或/和锚索15。
在一种具体的实施方式中,隧道顶部梁板5为现浇混凝土梁板,包括横梁51和顶板52,所述横梁51按照一定间距设置,分别搭接在方形柱2、中隔墙3和偏压挡墙4的顶部。
与现有技术相比,本实用新型结构合理、便于施工,有益效果包括:(1)抗滑桩、中隔墙和偏压挡墙有限削弱了偏压地形产生的偏压作用,并可以对车洞结构进行约束,减少其位移和偏转;(2)中隔墙将左右车洞分割,一定程度上二次削弱偏压地形和施工过程中产生的偏压作用,另外可以阻挡回填土体后地下水流动,再通过排水管对汇集在中隔墙墙肩的地下水进行分源排流;(3)加高的整体式曲中隔墙墙肩位置为车洞初衬钢拱架提供搭接平台,另外,中隔墙的墙体部分可约束两个车行洞初衬钢拱架位移,同时减小两个车洞因初衬不能同时施作造成的水平偏转力,减少左右车洞初衬的相互影响;(4)通过横跨车洞的梁板将上方回填的土体荷载传递至竖向受力良好的偏压挡墙、中隔墙和方形柱,减少了隧道洞身结构的受力荷载,另外方形柱传递给抗滑桩的土体荷载作用可加强抗滑桩的锚固能力;(5)利用偏压挡墙、中隔墙、抗滑桩和方形柱以及其上隧道顶部梁板的协同作用,将该段隧道结构与外部隔离,形成一隔离体,减少了外部环境对隧道洞身结构的影响,达到对隧道结构的减压、减载的目的效果,尤其适用于处于围岩级别不够良好,地形偏压严重的需要土体回填的明洞支护。
附图说明
图1为本实用新型的一种具体实施例的主视图。
图2为本实用新型的一种具体实施例的中隔墙结构图,其中图a为中隔墙剖面图,图b为中隔墙A处详图,图c为中隔墙B处详图。
图3为本实用新型的一种具体实施例的抗滑桩、冠梁和方形柱组合的结构示意图。
图4为本实用新型的一种具体实施例的隧道顶部梁板局部俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本实用新型。
如图1~4示,本实用新型提供一种偏压状态下隧道减压减载结构,包括靠近偏压山体一侧设置竖向的抗滑桩1,在所述抗滑桩1顶部设置有冠梁6,同列各个抗滑桩1通过水平设置的冠梁6连接;在冠梁6上还设置有竖向方形柱2,所述方形柱2中心与冠梁6下方对应的抗滑桩1的中心重合,在相邻的方形柱2之间设置有连续的防护板13;在抗滑桩1远离偏压山体一侧设置有连拱隧道,即近山侧车洞22和远山侧车洞23,在所述近山侧车洞22和远山侧车洞23之间设置有中隔墙3,在远山侧车洞23远离偏压山体一侧设置有偏压挡墙4;在方形柱2、中隔墙3和偏压挡墙4上方设置有隧道顶部梁板5,所述隧道顶部梁板5用于覆盖明洞段隧道结构,且隧道顶部梁板5的高度设置为高于近山侧车洞22和远山侧车洞23的顶部;方形柱2、中隔墙3、偏压挡墙4和隧道顶部梁板5均采用钢筋混凝土材质;且在所述隧道顶部梁板5和各车洞之间还设置有排水设施。
作为本实用新型更佳的实施例,为控制工程造价并合理处置开挖产生的土方,设置在方形柱2之间的防护板13设计为采用回填土体12填充的结构,包括外侧护板31、内侧护板32和中空层,中空层用于填充回填土体12。
作为本实用新型更佳的实施例,与常规的中间隔墙的不同之处在于,所述中隔墙3为加高的整体式曲中墙,中隔墙3的左右两墙肩预留有搭接车洞初期支护的钢拱架14和设置排水管10的空间,安装完成后继续绑扎钢筋笼至与偏压挡墙4等高,中隔墙混凝土浇筑,采取分层浇筑。
作为本实用新型更佳的实施例,所述偏压挡墙4为半明半暗型偏压挡墙,墙肩部分用于搭接车洞初期支护钢拱架14,墙腰的弧度与远山侧车洞23初期支护结构的弧度相同,墙腰作为隧道结构的初期支护结构,且此处不再设置钢拱架14。
本结构中,中隔墙3和偏压挡墙4的独特弧形设计,弧度同暗洞初期支护钢拱架14架立的弧度相同,取代该段的钢拱架,作为隧道结构的初期支护。
作为本实用新型更佳的实施例,围岩条件较差的地质环境中,中隔墙3基础采取加固处理,可在中隔墙3的下方还设置用于加固中隔墙基础地基的注浆钢管9,也可以采取其他适合的加固措施。
作为本实用新型更佳的实施例,为保证隧道结构及地下水能汇集排出,在隧道车洞外和隧道顶部梁板5之间的低点处设置的排水管10和/或排水沟8,所述排水管10采用仅允许水通过的渗水管。
隧道渗水严重的地方大多发生在隧道结构的肩角和与其他结构搭接处,混凝土的防水性大大优于开挖土方,若隧道车洞上方和梁板5之间完全空室不确定性太多,故在隧道车洞外和隧道顶部梁板5之间填充有轻质混凝土11和回填土体12,所述轻质混凝土11在回填土体12的下方。能保证在突发情况下,上方结构遭到破坏后起到对隧道主体结构起到缓冲保护的作用。轻质混凝土11具有密度小、防水效果好、保温隔热性和隔音效果良好的特点,坚固程度优于土壤,填充能全部采用轻质混凝土11,但全用轻质混凝土11则不经济实用,故一般采用轻质混凝土11和回填土体12的组合方式。
作为本实用新型更佳的实施例,按本实用新型结构设计和施工的隧道工程,在包含近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23)的连拱隧道车洞的两侧还可以设置有人行洞21。
作为本实用新型更佳的实施例,在抗滑桩1和近山侧车洞22之间设置有锚杆7;在抗滑桩1旁的偏压山体上设置有起到加固山体作用的锚杆7或/和锚索15。现场施工过程中,一般首先对偏压山体进行削坡放坡处理,原则上采用不大于1:0.75的挖方坡率,每级边坡高度不超过8米,每级处设1.5-2米的缓冲平台,并设置3%的外倾横坡,在第一级边坡上平整场地,并进行抗滑桩1的开挖和布置,抗滑桩1与隧道车洞间地面打入若干排锚杆7,并设置用于现场排水截水沟8。对于围岩条件较差的边坡,为保证施工安全采用挂网喷锚支护,锚杆7采用Φ25三级钢筋,插入稳定岩层6~8m,外挂Φ8@200单层钢筋网,并与锚杆7焊接在一起,并用C25混凝土对坡面进行喷射,锚索15采用7Ф15.2钢绞线。
作为本实用新型更佳的实施例,隧道顶部梁板5为现浇混凝土梁板,包括横梁51和顶板52,所述横梁51按照一定间距设置,分别搭接在方形柱2、中隔墙3和偏压挡墙4的顶部。横梁51间距一般为3~4米,搭接在偏压挡墙4和方形柱2上的横梁有向外1.4~1.6m的外挑长度,待梁板拆模后再进行土体回填作业。
所述偏压状态下隧道减压减载结构的一种实施例的施工方法,其步骤为:
步骤1:确定现场水文地质条件以及围岩状态,结合偏压山体边坡线与隧道的平面关系,确定明洞暗挖段施工范围
步骤2:对偏压山体边坡进行削坡处理,边坡开挖前作好坡顶截水沟,并视土质情况作好防渗工作,开挖前应将表土植被清理干净,便于放线定位与开阔机械视野,保证每一级边坡坡率不大于1:0.75的挖方坡率,边坡开挖过程中,利用抗滑桩1、冠梁6、锚杆7、锚索15支护坡面,坡面采用钢筋网喷砼等措施进行同步防护。
步骤3:平整场地桩基位置,铲除松软的土层并压实,以满足施工机械安放,在抗滑桩1与和近山侧车洞22打入锚杆7,并施作截水沟8,抗滑桩1钢筋笼分节进行制作,抗滑桩1选用钻孔灌注桩,采用旋挖机钻孔施工或冲击钻成孔施工,泥浆护壁,对抗滑桩1桩身钢筋完成混凝土浇筑后进行桩身上方的方形柱2钢筋笼绑扎和冠梁6钢筋笼绑扎,冠梁6将抗滑桩群连接在一起,方形柱2高度跟中隔墙3高度相同,比相邻车洞拱顶高0.3~0.5m,与冠梁6同时进行混凝土浇筑。
步骤4:中隔墙3施工,中隔墙3采用加高的整体式曲中墙,中隔墙3的地基除了常规处理外,还施作注浆钢管9,墙肩两端用于搭接左右车洞上台阶初期支护的钢拱架14,对墙顶中部进行加长,与偏压挡墙4相同高度。
步骤5:采用半明半暗式的偏压挡墙4,确定偏压挡墙4准确位置及标高,然后进行基坑开挖,开挖宽度根据基础宽度按照1:1放坡确定,基坑完成后,按基底纵轴线结合横断面放线复验,确认位置、标高无误确认后,方可进行随时垫层施工。测量放线确定基础尺寸后,进行钢筋绑扎、立模,同时预埋墙身钢筋和墙肋钢筋。偏压挡墙4基础的施工按跳槽施工,几个作业面可同时施工,为偏压挡墙4的墙身施工提供较多的作业面。基础施工完成后应立即回填,以小型压实机械进行分层夯实,并在表面预留3%的向外斜坡,防止积水渗入基底。
步骤6:采用明挖暗做施工方案,施作明洞段两个车洞初期支护,将远山侧车洞23上台阶的钢拱架14左端搭接在偏压挡墙4墙腰处,右端搭接在中隔墙3左墙肩处;将近山侧车洞22上台阶的钢拱架左端搭接在中隔墙3的右墙肩,右端搭接在冠梁6下方地面。
步骤7:对近山侧车洞22和远山侧车洞23进行中、下台阶开挖,并施作初期支护,待仰拱完成后,进行二次衬砌支护。
步骤8:在偏压挡墙4墙腰、中隔墙3墙肩布置排水管10,先进行一定厚度的轻质混凝土11浇筑,后进行回填土体12回填,待回填土体12回填至与偏压挡墙4和中隔墙3相同高度后,利用中隔墙3墙顶和偏压挡墙4顶以及方形桩顶施作横跨车行洞的梁板5。
步骤9:梁板5施作完毕后,继续进行回填土体12回填,按照在偏压挡墙4、中隔墙3和方形柱2上方堆土,由两边向中间推平压实的方案进行回填土体12回填作业。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演和替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:包括靠近偏压山体一侧设置多个竖向的抗滑桩(1),在所述抗滑桩(1)顶部设置有冠梁(6),同列各个抗滑桩(1)通过水平设置的冠梁(6)连接;在冠梁(6)上还设置有竖向方形柱(2),所述方形柱(2)中心与冠梁(6)下方对应的抗滑桩(1)的中心重合,在相邻的方形柱(2)之间设置连续的防护板(13);在抗滑桩(1)远离偏压山体一侧设置有近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23),在所述近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23)之间设置有中隔墙(3),在远山侧车洞(23)远离偏压山体一侧设置有偏压挡墙(4);在方形柱(2)、中隔墙(3)和偏压挡墙(4)上方设置有隧道顶部梁板(5),所述隧道顶部梁板(5)用于覆盖明洞段隧道结构,且隧道顶部梁板(5)的高度设置为高于近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23)的顶部;方形柱(2)、中隔墙(3)、偏压挡墙(4)和隧道顶部梁板(5)均采用钢筋混凝土材质;且在所述隧道顶部梁板(5)和各车洞之间还设置有排水设施。
2.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:设置在方形柱(2)之间的防护板(13)包括外侧护板(31)、内侧护板(32)和中空层,中空层用于填充回填土体(12)。
3.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:所述中隔墙(3)为加高的整体式曲中墙,中隔墙(3)的左右两墙肩用于搭接车洞初期支护的钢拱架(14)。
4.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:所述偏压挡墙(4)为半明半暗型偏压挡墙,墙肩部分用于搭接车洞初期支护钢拱架(14),墙腰的弧度与远山侧车洞(23)初期支护结构的弧度相同,墙腰作为隧道结构的初期支护结构,且此处不设置钢拱架(14)。
5.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:在所述中隔墙(3)的下方还设置有用于加固中隔墙基础地基的注浆钢管(9)。
6.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:所述排水设施包括在隧道车洞外和隧道顶部梁板(5)之间的低点处设置的排水管(10)和/或排水沟(8)。
7.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:在隧道车洞外和隧道顶部梁板(5)之间填充有轻质混凝土(11)和回填土体(12),所述轻质混凝土(11)在回填土体(12)的下方。
8.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:在包含近山侧车洞(22)和远山侧车洞(23)的连拱隧道车洞的两侧还设置有人行洞(21)。
9.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:在抗滑桩(1)和近山侧车洞(22)之间设置有锚杆(7);在抗滑桩(1)旁的偏压山体上设置有起到加固山体作用的锚杆(7)或/和锚索(15)。
10.根据权利要求1所述的偏压状态下隧道减压减载结构,其特征在于:所述隧道顶部梁板(5)为现浇混凝土梁板,包括横梁(51)和顶板(52),所述横梁(51)按照一定间距设置,分别搭接在方形柱(2)、中隔墙(3)和偏压挡墙(4)的顶部。
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