CN216894427U - 一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构 - Google Patents

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郭朋超
梁永峰
吴红兵
王洪坤
朱红桃
李校珂
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Abstract

本实用新型公开了一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，包括设置在隧道的中台阶开挖面上的临时仰拱腰梁和两组设置在临时仰拱腰梁中且关于隧道中线对称布设的旋喷桩组，中台阶开挖面呈水平，临时仰拱腰梁的端部嵌入隧道的初期支护中；临时仰拱腰梁包括设置在中台阶开挖面上的临时仰拱腰梁架体和在中台阶开挖面现浇以使临时仰拱腰梁架体嵌入的混凝土层；旋喷桩组包括多个由隧道中线至隧道内壁依次布设且位于同一隧道断面上的旋喷桩。本实用新型结构简单、设计合理，在中台阶开挖面上设置临时仰拱腰梁和旋喷桩，确保下部洞体安全、可靠的开挖施工，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。

Description

一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构
技术领域
本实用新型属于粉质黏土隧道开挖加固技术领域，尤其是涉及一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构。
背景技术
粉质黏土是据GB50007-2011规范，塑性指数介于10～17之间的黏性土，粉质黏土的承载力低。如果不采取有效加固措施，常常造成隧道开挖变形，下沉塌陷。
旋喷桩技术原理是通过钻机钻孔使装有注浆喷嘴达到指定的深度，通过高压使水泥浆液冲击切割土体，随着注浆喷嘴的旋转和提升而形成圆柱形桩体。目前利用旋喷桩加固粉质黏土隧道基底较多，但一般是在隧道下台阶或仰拱开挖后进行。
因此，现如今缺少一种设计合理的中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其结构简单、设计合理，在中台阶开挖面上设置临时仰拱腰梁和旋喷桩，确保下部洞体安全、可靠的开挖施工，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：包括设置在隧道的中台阶开挖面上的临时仰拱腰梁和两组设置在临时仰拱腰梁中且关于隧道中线对称布设的旋喷桩组，所述中台阶开挖面呈水平，临时仰拱腰梁的端部嵌入隧道的初期支护中；
所述临时仰拱腰梁包括设置在中台阶开挖面上的临时仰拱腰梁架体和在中台阶开挖面现浇以使临时仰拱腰梁架体嵌入的混凝土层；
所述旋喷桩组包括多个由隧道中线至隧道内壁依次布设且位于同一隧道断面上的旋喷桩。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：多个旋喷桩由隧道中线至隧道内壁依次为第1个旋喷桩，...，第n-1个旋喷桩，第n个旋喷桩；
所述第1个旋喷桩至第n-2个旋喷桩与中台阶开挖面呈垂直布设，第n-1个旋喷桩和第n个旋喷桩均呈倾斜布设，所述第n-1个旋喷桩与第n-2个旋喷桩以及第n个旋喷桩与第n-2个旋喷桩之间的间距从上至下逐渐增大；其中，n均为正整数，且n≥3。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述临时仰拱腰梁架体包括多个水平型钢和设置在多个水平型钢顶部的连接钢筋，连接钢筋的数量为多个，多个所述连接钢筋沿水平型钢的长度方向布设，多个所述水平型钢沿中台阶开挖面的纵向布设，每个所述水平型钢的长度方向均沿中台阶开挖面的横向布设，相邻两个水平型钢之间设置有间隙，相邻两个连接钢筋之间设置有间隙；所述水平型钢铺设在中台阶开挖面上。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述旋喷桩和水平型钢与连接钢筋错位布设，且旋喷桩的顶端和临时仰拱腰梁的顶端相齐平。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述临时仰拱腰梁架体的两端设置有加强件，加强件倾斜布设，加强件和中台阶开挖面之间的夹角为45°～60°，加强件为0.6m～0.8m长度的短型钢；
所述加强件远离临时仰拱腰梁架体的端部嵌入初期支护中。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述第n-1个旋喷桩和中台阶开挖面垂直线之间形成的锐角an为5°～6°，所述第n个旋喷桩和中台阶开挖面垂直直线之间形成的锐角an-1为10°～12°。
上述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：相邻两个旋喷桩的中心点的间距为120cm，所述临时仰拱腰梁的顶面比临时仰拱腰梁架体的顶端高3cm～5cm；
所述旋喷桩的桩长为9m～10m，旋喷桩的桩径为0.6m～0.8m。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单、设计合理，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。
2、本实用新型通过在中台阶开挖面上设置临时仰拱腰梁，通过临时仰拱腰梁与上部已开挖完成的初期支护封闭成环，避免隧道下部洞体开挖过程中掌子面坍塌等问题；另外，临时仰拱腰梁结构的止浆墙效应，有利于旋喷桩加固下台阶及隧底结构。
3、本实用新型在中台阶开挖面上设置多个旋喷桩，旋喷桩伸入隧道底部，以使对隧道下台阶及基底加固。
综上所述，本实用新型设计合理，在中台阶开挖面上设置临时仰拱腰梁和旋喷桩，确保下部洞体安全、可靠的开挖施工，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型临时仰拱腰梁架体的结构示意图。
附图标记说明:
1—初期支护； 2—中台阶开挖面； 3—临时仰拱腰梁架体；
3-1—水平型钢； 3-2—连接钢筋； 6—PVC管；
8—临时仰拱腰梁； 9—加强件； 10—旋喷桩。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括设置在隧道的中台阶开挖面2上的临时仰拱腰梁8和两组设置在临时仰拱腰梁8中且关于隧道中线对称布设的旋喷桩组，所述中台阶开挖面2呈水平，临时仰拱腰梁8的端部嵌入隧道的初期支护1中；
所述临时仰拱腰梁8包括设置在中台阶开挖面2上的临时仰拱腰梁架体3和在中台阶开挖面2现浇以使临时仰拱腰梁架体3嵌入的混凝土层；
所述旋喷桩组包括多个由隧道中线至隧道内壁依次布设且位于同一隧道断面上的旋喷桩10。
本实施例中，多个旋喷桩10由隧道中线至隧道内壁依次为第1个旋喷桩，...，第n-1个旋喷桩，第n个旋喷桩；
所述第1个旋喷桩至第n-2个旋喷桩与中台阶开挖面2呈垂直布设，第n-1个旋喷桩和第n个旋喷桩均呈倾斜布设，所述第n-1个旋喷桩与第n-2个旋喷桩以及第n个旋喷桩与第n-2个旋喷桩之间的间距从上至下逐渐增大；其中，n均为正整数，且n≥3。
本实施例中，所述临时仰拱腰梁架体3包括多个水平型钢3-1和设置在多个水平型钢3-1顶部的连接钢筋3-2，连接钢筋3-2的数量为多个，多个所述连接钢筋3-2沿水平型钢3-1的长度方向布设，多个所述水平型钢3-1沿中台阶开挖面2的纵向布设，每个所述水平型钢3-1的长度方向均沿中台阶开挖面2的横向布设，相邻两个水平型钢3-1之间设置有间隙，相邻两个连接钢筋3-2之间设置有间隙；所述水平型钢3-1铺设在中台阶开挖面2上。
本实施例中，所述旋喷桩10和水平型钢3-1与连接钢筋3-2错位布设，且旋喷桩10的顶端和临时仰拱腰梁8的顶端相齐平。
本实施例中，所述临时仰拱腰梁架体3的两端设置有加强件9，加强件9倾斜布设，加强件9和中台阶开挖面2之间的夹角为45°～60°，加强件9为0.6m～0.8m长度的短型钢；
所述加强件9远离临时仰拱腰梁架体3的端部嵌入初期支护1中。
本实施例中，所述第n-1个旋喷桩和中台阶开挖面2垂直线之间形成的锐角an为5°～6°，所述第n个旋喷桩和中台阶开挖面2垂直直线之间形成的锐角an-1为10°～12°。
本实施例中，相邻两个旋喷桩10的中心点的间距为120cm，所述临时仰拱腰梁8的顶面比临时仰拱腰梁架体3的顶端高3cm～5cm；
所述旋喷桩10的桩长为9m～10m，旋喷桩10的桩径为0.6m～0.8m。
本实施例中，粉质黏土隧道是指所施工隧道所处地层为粉质黏土。
本实施例中，旋喷桩10施工时，预先设置PVC管6，便于对旋喷桩10的位置进行定位。
本实施例中，水平型钢3-1为Ⅰ22b型钢，连接钢筋3-2为φ22钢筋。
本实施例中，加强件9为Ⅰ16型钢。
本实施例中，在中台阶开挖面2上现浇的混凝土为C15混凝土，便于后期拆除。
本实施例中，旋喷桩10的桩径为0.6m。
本实施例中，相邻两个水平型钢3-1之间的间距为0.6m。
本实施例中，n＝5，所述第4个旋喷桩和中台阶开挖面2垂直线之间形成的锐角an为5°，所述第5个旋喷桩和中台阶开挖面2垂直直线之间形成的锐角an-1为10°。
本实施例中，第1个旋喷桩，第2个旋喷桩和第3个旋喷桩的桩长均为9.81m，所述第4个旋喷桩的桩长为9.853m，所述第5个旋喷桩的桩长为9.961m。
本实施例中，水平型钢3-1的端部与初期支护1中的环向钢架间用垫铁塞紧焊牢，并设置加强件9与初期支护1固连加强，形成牛腿式支撑结构。
本实用新型设计合理，在中台阶开挖面上设置临时仰拱腰梁和旋喷桩，确保下部洞体安全、可靠的开挖施工，以使隧道安全穿越粉质黏土地层，并确保隧道结构稳定。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：包括设置在隧道的中台阶开挖面(2)上的临时仰拱腰梁(8)和两组设置在临时仰拱腰梁(8)中且关于隧道中线对称布设的旋喷桩组，所述中台阶开挖面(2)呈水平，临时仰拱腰梁(8)的端部嵌入隧道的初期支护(1)中；
所述临时仰拱腰梁(8)包括设置在中台阶开挖面(2)上的临时仰拱腰梁架体(3)和在中台阶开挖面(2)现浇以使临时仰拱腰梁架体(3)嵌入的混凝土层；
所述旋喷桩组包括多个由隧道中线至隧道内壁依次布设且位于同一隧道断面上的旋喷桩(10)。
2.按照权利要求1所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：多个旋喷桩(10)由隧道中线至隧道内壁依次为第1个旋喷桩，...，第n-1个旋喷桩，第n个旋喷桩；
所述第1个旋喷桩至第n-2个旋喷桩与中台阶开挖面(2)呈垂直布设，第n-1个旋喷桩和第n个旋喷桩均呈倾斜布设，所述第n-1个旋喷桩与第n-2个旋喷桩以及第n个旋喷桩与第n-2个旋喷桩之间的间距从上至下逐渐增大；其中，n均为正整数，且n≥3。
3.按照权利要求1所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述临时仰拱腰梁架体(3)包括多个水平型钢(3-1)和设置在多个水平型钢(3-1)顶部的连接钢筋(3-2)，连接钢筋(3-2)的数量为多个，多个所述连接钢筋(3-2)沿水平型钢(3-1)的长度方向布设，多个所述水平型钢(3-1)沿中台阶开挖面(2)的纵向布设，每个所述水平型钢(3-1)的长度方向均沿中台阶开挖面(2)的横向布设，相邻两个水平型钢(3-1)之间设置有间隙，相邻两个连接钢筋(3-2)之间设置有间隙；所述水平型钢(3-1)铺设在中台阶开挖面(2)上。
4.按照权利要求3所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述旋喷桩(10)和水平型钢(3-1)与连接钢筋(3-2)错位布设，且旋喷桩(10)的顶端和临时仰拱腰梁(8)的顶端相齐平。
5.按照权利要求3所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述临时仰拱腰梁架体(3)的两端设置有加强件(9)，加强件(9)倾斜布设，加强件(9)和中台阶开挖面(2)之间的夹角为45°～60°，加强件(9)为0.6m～0.8m长度的短型钢；
所述加强件(9)远离临时仰拱腰梁架体(3)的端部嵌入初期支护(1)中。
6.按照权利要求2所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：所述第n-1个旋喷桩和中台阶开挖面(2)垂直线之间形成的锐角an为5°～6°，所述第n个旋喷桩和中台阶开挖面(2)垂直直线之间形成的锐角an-1为10°～12°。
7.按照权利要求1所述的一种中台阶旋喷桩加固粉质黏土隧道结构，其特征在于：相邻两个旋喷桩(10)的中心点的间距为120cm，所述临时仰拱腰梁(8)的顶面比临时仰拱腰梁架体(3)的顶端高3cm～5cm；
所述旋喷桩(10)的桩长为9m～10m，旋喷桩(10)的桩径为0.6m～0.8m。
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