[實(shí)用新型]大跨度重荷載受力誘導(dǎo)式回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320153139.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN203230437U
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雄;高楊;琚國(guó)全;熊祥雪;李曉園;趙萬強(qiáng);胖濤;曹彧;王建磊;馬青;張永平;匡亮;袁偉;楊學(xué)中;劉金松;何洋;薛強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10
• 代理公司: 成都惠迪專利事務(wù)所 51215
• 代理人: 王建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及隧道結(jié)構(gòu)，特別涉及一種大跨度重荷載受力誘導(dǎo)式回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

考慮節(jié)約工程造價(jià)、預(yù)留規(guī)劃用地、減少運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)等要求，鐵路、公路設(shè)計(jì)中在高邊坡、危巖落石地段或有規(guī)劃需要而無法繞避的段落采用隧道明洞方案通過，尤其是在多山地區(qū)修建鐵路，受車站設(shè)置要求，經(jīng)常出現(xiàn)大跨高回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)。明洞襯砌跨度已由一般單、雙線隧道發(fā)展到三線、四線隧道，甚至更多線隧道，伴隨隧道跨度的不斷突破，隧道明洞襯砌回填土厚度及荷載在不斷增加，保證結(jié)構(gòu)安全的明洞襯砌結(jié)構(gòu)厚度不斷增加，甚至出現(xiàn)2m以上超厚襯砌結(jié)構(gòu)。大跨、高回填荷載超厚大體積混凝土襯砌結(jié)構(gòu)在變形、安全性、耐久性等方面面臨新的挑戰(zhàn)和新的技術(shù)難題，關(guān)于超厚回填土超大跨度明洞斷面型式、襯砌結(jié)構(gòu)形式等設(shè)計(jì)參數(shù)及明洞的施工工藝問題亟待解決。

現(xiàn)有隧道襯砌結(jié)構(gòu)有復(fù)合式襯砌或整體式明洞襯砌，雙線隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)厚度一般小于55cm，整體式明洞襯砌結(jié)構(gòu)厚度一般小于80cm，普通明洞襯砌設(shè)計(jì)荷載較小，尤其是明洞襯砌設(shè)計(jì)荷載一般小于4m回填土荷載，襯砌結(jié)構(gòu)型式均采用實(shí)心混凝土或?qū)嵭匿摻罨炷翑嗝妗ｋS著大跨、大斷面隧道建設(shè)的不斷增多，明洞襯砌設(shè)計(jì)荷載的不斷增大，使得明洞襯砌傳統(tǒng)修建技術(shù)及理論面臨的問題越來越多。

盡管我國(guó)在近十年里也很重視隧道明洞建設(shè)技術(shù)的提高，但至今仍無統(tǒng)一的勘察設(shè)計(jì)規(guī)范，同類工程在設(shè)計(jì)和施工方面差別比較大。為防護(hù)一般的落石、崩坍，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD70－2004）明確規(guī)定明洞填土厚度不得小于1.5m，但對(duì)于明洞襯砌洞頂最大回填土厚度未做要求。規(guī)范規(guī)定的洞頂填土厚度不小于1.5m，只考慮了承受邊、仰坡的少量坍塌，當(dāng)邊、仰坡有病害，未來有可能發(fā)生較大坍塌時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)增加洞頂回填土厚度以確保明洞的穩(wěn)定和安全。往往實(shí)際工程中為恢復(fù)洞口開挖前的原始地貌，甚至在原始地貌增加覆土厚度以達(dá)到某種建筑或工程需求。洞頂填土厚度增加，勢(shì)必會(huì)增加洞頂上方荷載，導(dǎo)致明洞襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大內(nèi)力。工程經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)明洞上方填土高度大于三十米后，常規(guī)斷面明洞襯砌的厚度往往大于2m，以貴陽樞紐東北環(huán)線龍洞堡機(jī)場(chǎng)隧道高回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)研究為例，采用凈跨25m回填高度33m的傳統(tǒng)拱形明洞襯砌結(jié)構(gòu)，如采用常規(guī)設(shè)計(jì)，拱部襯砌厚度需達(dá)到2.6m，仰拱處則達(dá)到2.8m，并采用加強(qiáng)配筋才能滿足承載力要求。而這在實(shí)際工程中屬于大體積混凝土，施工澆筑難度大、施工質(zhì)量難于控制，且混凝土導(dǎo)熱系數(shù)比較小，往往會(huì)造成溫度裂縫，大體積混凝土明洞襯砌結(jié)構(gòu)難于滿足結(jié)構(gòu)安全性和耐久性要求，幾乎不能實(shí)施。

由此可見，當(dāng)明洞襯砌跨度大且上方填土較高時(shí)，即使對(duì)明洞斷面進(jìn)行整體優(yōu)化，依舊不可避免地會(huì)對(duì)明洞襯砌內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)力。如果一味增加襯砌厚度，既造成大量圬工浪費(fèi)，又會(huì)因?yàn)榇篌w積混凝土水化熱無法有效消除而產(chǎn)生較大溫度裂縫，導(dǎo)致明洞襯砌耐久性無法得到保障。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種大跨度重荷載受力誘導(dǎo)式回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)，以使明洞具有更大的跨度和承受更大荷載，能有效控制明洞襯砌的設(shè)計(jì)厚度，而且明洞襯砌施工質(zhì)量易于控制。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型的大跨度重荷載受力誘導(dǎo)式回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)，由混凝土或者鋼筋混凝土模筑的拱部、邊墻和仰拱構(gòu)成環(huán)形截面明洞襯砌，其特征是：所述明洞襯砌10的拱部、邊墻的外輪廓弧面設(shè)置受力誘導(dǎo)護(hù)拱。

本實(shí)用新型的有益效果是，在明洞襯砌的拱部、邊墻的外輪廓弧面設(shè)置受力誘導(dǎo)護(hù)拱，明洞襯砌作為主要受力結(jié)構(gòu)，受力誘導(dǎo)護(hù)拱主要對(duì)明洞襯砌所受外力進(jìn)行二次分配，兼承擔(dān)部分回填荷載，即采用多材料、多層復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)，能有效支撐明挖大跨度隧道空間，僅通過調(diào)整受力誘導(dǎo)護(hù)拱結(jié)構(gòu)形狀、材料特性特征即可實(shí)現(xiàn)明挖隧道的大跨度及高回填；明洞回填荷載通過受力誘導(dǎo)護(hù)拱的應(yīng)力重新分配，使作用在明洞襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載分布達(dá)到優(yōu)化，從而使襯砌近似位于合理拱軸線上，能有效控制襯砌的設(shè)計(jì)厚度，減小襯砌結(jié)構(gòu)圬工，控制襯砌結(jié)構(gòu)裂縫開展，提高襯砌結(jié)構(gòu)抗?jié)B性和耐久性；明洞襯砌施工質(zhì)量易于控制，施工工藝簡(jiǎn)單，易于推廣。

附圖說明

本說明書包括如下三幅附圖：

圖1是本實(shí)用新型大跨度重荷載受力誘導(dǎo)式回填明洞襯砌結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖；

圖3是沿圖1中C-C線的剖視圖。

圖中示出構(gòu)件及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：明洞襯砌10、拱部11、邊墻12、仰拱13、受力誘導(dǎo)護(hù)拱20、填充管30、填充體40。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。