CN217601404U - 新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，新建隧道位于既有隧洞的下方，将竖向方向上新建隧道与上层既有隧洞的预定交叉位置称为交叉部位，新建隧道与上层既有隧洞之间的交叉部位设有花管层，花管层包括均匀并排设置的多根钢制花管，花管层的面积大于交叉部位的水平面积，钢制花管上分布有多个注浆孔；花管层外包裹有注浆加固层。钢制花管作为注浆加固层的骨架，注浆加固层能够防止上层既有隧洞在新建隧道施工时下沉变形，避免因上层既有隧洞下沉变形带来其结构损坏、隧洞漏水等问题。加固层加强筋提高注浆加固层的整体结构强度，强化注浆加固层隔离下方新建隧道施工影响的作用，保持注浆加固层上方的地层应力状况不变。

Description

新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及隧道交叉时的防既有上层隧道下沉的技术。

背景技术

随着我国基础设施的不断完善，新建隧道穿越既有隧洞（如既有导水隧洞）的现象时有发生。

新隧道开挖后，上层现有隧道下方地层应力重新分布，当新建隧道与上层现有隧道（隧洞）间的距离较小（如小于30米或小于2倍新建隧道的直径）时，上层现有隧道容易因地层应力重新分布而下沉变形，下沉部位的中心在于交叉点的正上方（远离隧道交叉点的上层现有隧道不下沉，使得下沉部位发生变形）。上层现有隧道下沉变形后，变形部位以及临近变形部位之处容易发生周向开裂，导致隧洞结构受损。当上层隧洞是导水隧洞时，又对下方新建隧洞产生更大的防水压力。

出于地质条件、人文条件等的束缚，工程实践中不能杜绝隧道交叉现象以及新建隧道与既有隧洞间距较小的情况。

对于新建隧道穿越既有隧洞的施工场合，如果设置合适的防下沉结构，可以避免上层现有隧洞下沉变形，解决上层现有隧洞下沉变形带来的结构损坏和防水问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，解决上层现有隧洞下沉变形的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，新建隧道位于上层既有隧洞的下方，将竖向方向上新建隧道与上层既有隧洞的预定交叉位置称为交叉部位，

新建隧道与上层既有隧洞之间的交叉部位设有花管层，花管层包括均匀并排设置的多根钢制花管，花管层的面积大于交叉部位的水平面积，钢制花管上分布有多个注浆孔；花管层外包裹有注浆加固层。

钢制花管内设有张筋机构，钢制花管向外连接有加固层加强筋，张筋机构用于径向扩张加固层加强筋。

加固层加强筋沿钢制花管的轴向延伸，加固层加强筋为钢制花管的管体的一部分并呈条形，加固层加强筋的一端与管体连接形成连接端，加固层加强筋除连接端外的其他部位与管体切割分离；

加固层加强筋在钢制花管的周向方向上均匀设有两个或四个；

张筋机构包括：钢制花管的两端均通过连接架固定连接有双层轴套，双层轴套包括外轴套与内轴套，外轴套与内轴套均与钢制花管同轴线；钢制花管两端的内轴套之间穿设有螺纹轴，螺纹轴与其两端的内轴套固定连接，内轴套与相应的外轴套滑动配合，外轴套与连接架固定连接；

钢制花管靠近加固层加强筋的连接端的一端设有反力支撑架，内轴套伸出外轴套，反力支撑架向内固定连接有反力板，反力板与内轴套对应设有用于螺纹轴通过的中心孔；反力板与内轴套滑动压接配合；反力支撑架向外与连接架或钢制花管固定连接；

螺纹轴螺纹连接有螺纹套，螺纹套与各加固层加强筋一一对应铰接有两个或四个张筋杆，张筋杆的另一端与相应的加固层加强筋相铰接；螺纹轴伸出反力支撑架并连接有手柄。

连接架包括环形的结构筋以及沿径向连接钢制花管内壁与外轴套外壁的径向筋，各径向筋均与结构筋相焊接；反力支撑架包括沿反力板周向均匀间隔设置的多个连接筋，连接筋的径向外端连接结构筋且其径向内端连接反力板。

螺纹轴伸出反力支撑架的一端还连接有受力环。

本实用新型具有如下的优点：

钢制花管作为注浆加固层的骨架，注浆加固层能够防止上层既有隧洞在新建隧道施工时下沉变形，避免因上层既有隧洞下沉变形带来其结构损坏、隧洞漏水等问题。

转动螺纹轴时轴套沿螺纹轴移动，从而使加固层加强筋在张筋杆的作用下伞形张开，进入注浆加固层，成为注浆加固层的加强筋，提高注浆加固层的整体结构强度，强化注浆加固层隔离下方新建隧道施工影响的作用，保持注浆加固层上方的地层应力状况不变。

加固层加强筋由钢制花管的管体上切割而成，在张筋时其留下的空隙恰好提供了张筋机构（张筋杆）的活动空间。

张筋时，螺纹轴会受到轴向伸出钢制花管的作用力，反力支撑架可以阻挡内轴套向外移动，从而阻挡螺纹轴在张筋反作用力的作用下轴向移动，确保螺纹轴旋转时加固层加强筋张开。连接架结构简单而牢固，能够稳固地支撑螺纹轴，为张筋动作提供反作用力。受力环的设置，可以使用加长杆等穿入受力环，通过杠杆力使得张筋动作更为容易。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是钢制花管的剖视结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是反力支撑架连接内轴套与钢制花管的结构示意图；

图5是图2中A处的放大图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，新建隧道1位于上层既有隧洞2的下方，将竖向方向上新建隧道1与上层既有隧洞2之间的预定交叉位置称为交叉部位3，

新建隧道1与上层既有隧洞2之间的交叉部位3设有花管层，花管层包括均匀并排设置的多根钢制花管4，花管层的面积大于交叉部位3的水平面积，钢制花管4上分布有多个注浆孔5；花管层外的地层中包裹有注浆加固层6。注浆加固层6在工程实践中是一个边界模糊、形状不规则的区域，附图中仅是结构示意，不代表注浆加固层6的实际大小和形状。

钢制花管4作为注浆加固层6的骨架，注浆加固层6能够防止上层既有隧洞2在新建隧道1施工时下沉变形，避免因上层既有隧洞2下沉变形带来其结构损坏、隧洞漏水等问题。

钢制花管4内设有张筋机构，钢制花管4向外连接有加固层加强筋7，张筋机构用于径向扩张加固层加强筋7。

加固层加强筋7沿钢制花管4的轴向延伸，加固层加强筋7为钢制花管4的管体的一部分并呈条形，加固层加强筋7的一端与管体连接形成连接端8，加固层加强筋7除连接端8外的其他部位与管体切割分离；

加固层加强筋7在钢制花管4的周向方向上均匀设有两个或四个；

张筋机构包括：钢制花管4的两端均通过连接架9固定连接有双层轴套，双层轴套包括外轴套10与内轴套11，外轴套10与内轴套11均与钢制花管4同轴线；钢制花管4两端的内轴套11之间穿设有螺纹轴12，螺纹轴12与其两端的内轴套11固定连接，内轴套11与相应的外轴套10（在周向方向上）滑动配合，外轴套10与连接架9固定连接；

钢制花管4靠近加固层加强筋7的连接端8的一端设有反力支撑架， 内轴套11伸出外轴套10，反力支撑架向内（此处的内外方向指径向的内外方向，朝向钢制花管4轴线的方向为内向，反向为外向）固定连接有反力板14，反力板14与内轴套11对应设有用于螺纹轴12通过的中心孔；反力板14与内轴套11滑动压接配合；反力支撑架向外与连接架9或钢制花管4固定连接；

内轴套11随螺纹轴12转动时与反力板14相对滑动转动，反力板14通过内轴套11限制螺纹轴12不会在张筋杆的反作用力下沿轴向向外轴套10外部移动。

螺纹轴12螺纹连接有螺纹套15，螺纹套15与各加固层加强筋7一一对应铰接有两个或四个张筋杆16，张筋杆16的另一端与相应的加固层加强筋7相铰接；螺纹轴12伸出反力支撑架并连接有手柄17。

转动螺纹轴12时轴套沿螺纹轴12移动，从而使加固层加强筋7在张筋杆16的作用下伞形张开，进入注浆加固层6，成为注浆加固层6的加强筋，提高注浆加固层6的整体结构强度，强化注浆加固层6隔离下方新建隧道1施工影响的作用，保持注浆加固层6上方的地层应力状况不变。

加固层加强筋7由钢制花管4的管体上切割而成，在张筋时其留下的空隙恰好提供了张筋机构（张筋杆16）的活动空间。

张筋时，螺纹轴12会受到轴向伸出钢制花管4的作用力，反力支撑架可以阻挡内轴套11向外移动，从而阻挡螺纹轴12在张筋反作用力的作用下轴向移动，确保螺纹轴12旋转时加固层加强筋7张开。

连接架9包括环形的结构筋18以及沿径向连接钢制花管4内壁与外轴套10外壁的径向筋，各径向筋均与结构筋18相焊接。反力支撑架包括沿反力板14周向均匀间隔设置的多个连接筋13，连接筋13的径向外端连接结构筋18且其径向内端连接反力板14。

连接架9结构简单而牢固，能够稳固地支撑螺纹轴12，为张筋动作提供反作用力。螺纹轴12伸出反力支撑架的一端还连接有受力环19。

受力环19的设置，可以使用加长杆等穿入受力环19，通过杠杆力使得张筋动作更为容易。

施工时，在施工预定的交叉部位3处的新建隧道1之前，先在新建隧道1位置与上层既有隧洞2之间的地层中打入多根钢制花管4，然后连接钢制花管4与注浆管路，注浆管路连接注浆泵，注浆泵连接搅拌好浆液的浆液容器。打开注浆泵向地层中注浆，注浆压力达到0.6－1MPa（这是注浆压力的优选区间，包括两端值，具体取值由设计人员根据地层状况等条件确定）后停止注浆，拆卸注浆管路，在浆液未凝固时清理把手和受力环19（注浆管套在其上而使其上有浆液，不便操作），然后转动把手。阻力较大不易转动时，使用加长杆插入受力环19使螺纹轴12旋转，螺纹套15在未凝固的浆液中前进，通过张筋杆16带动加固层加强筋7伞形张开。之所以是注浆后再张筋，是因为注浆后（未凝固时）张筋的阻力反而小于注浆前张筋的阻力，这是因为注浆压力对地层结构有破坏作用，从而减小张筋时加固层加强筋7伞形张开时受到的阻力。张筋后，如果注浆管在张筋过程中向外流出的浆液较多，则可以进行二次注浆。待浆液凝固后，形成牢固的注浆加固层6，隔离下层新建隧道1对上层既有隧洞2的应力影响。当然，在注浆前可以试验张筋，如果张筋顺利，则优选在注浆前张筋。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，新建隧道位于上层既有隧洞的下方，将竖向方向上新建隧道与上层既有隧洞之间的预定交叉位置称为交叉部位，

其特征在于：新建隧道与上层既有隧洞之间的交叉部位设有花管层，花管层包括均匀并排设置的多根钢制花管，花管层的面积大于交叉部位的水平面积，钢制花管上分布有多个注浆孔；花管层外包裹有注浆加固层。

2.根据权利要求1所述的新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，其特征在于：

钢制花管内设有张筋机构，钢制花管向外连接有加固层加强筋，张筋机构用于径向扩张加固层加强筋。

3.根据权利要求1或2所述的新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，其特征在于：加固层加强筋沿钢制花管的轴向延伸，加固层加强筋为钢制花管的管体的一部分并呈条形，加固层加强筋的一端与管体连接形成连接端，加固层加强筋除连接端外的其他部位与管体切割分离；

加固层加强筋在钢制花管的周向方向上均匀设有两个或四个；

张筋机构包括：钢制花管的两端均通过连接架固定连接有双层轴套，双层轴套包括外轴套与内轴套，外轴套与内轴套均与钢制花管同轴线；钢制花管两端的内轴套之间穿设有螺纹轴，螺纹轴与其两端的内轴套固定连接，内轴套与相应的外轴套滑动配合，外轴套与连接架固定连接；

钢制花管靠近加固层加强筋的连接端的一端设有反力支撑架，内轴套伸出外轴套，反力支撑架向内固定连接有反力板，反力板与内轴套对应设有用于螺纹轴通过的中心孔；反力板与内轴套滑动压接配合；反力支撑架向外与连接架或钢制花管固定连接；

螺纹轴螺纹连接有螺纹套，螺纹套与各加固层加强筋一一对应铰接有两个或四个张筋杆，张筋杆的另一端与相应的加固层加强筋相铰接；螺纹轴伸出反力支撑架并连接有手柄。

4.根据权利要求3所述的新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，其特征在于：连接架包括环形的结构筋以及沿径向连接钢制花管内壁与外轴套外壁的径向筋，各径向筋均与结构筋相焊接；反力支撑架包括沿反力板周向均匀间隔设置的多个连接筋，连接筋的径向外端连接结构筋且其径向内端连接反力板。

5.根据权利要求3所述的新建隧道与既有隧洞交叉的防下沉结构，其特征在于：螺纹轴伸出反力支撑架的一端还连接有受力环。

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