[發明專利]控制隧道偏壓變形的鋼花管樁支擋結構及其施工方法

在審

• 申請號: 201710377618.3
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN106996299A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 尚武孝;徐建寧;劉旭東;雍金柱;李建華;高金龍;夏海軍;曾凡福;文小永;譚學敏
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團廈門建設工程有限公司;中鐵一局集團有限公司
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14;E21D11/10;E21D20/00
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司11578
• 代理人: 陳亞斌,關兆輝

技術領域

本發明涉及巖土工程領域，尤其涉及一種控制隧道偏壓變形的鋼花管樁支擋結構及其施工方法。

背景技術

偏壓隧道是指隧道支護結構兩側的圍巖壓力相差較大或不對稱荷載作用的隧道。如公路隧道斷面一般呈馬蹄形，由于地形不對稱、地質巖層、施工等因素，造成隧道結構兩面荷載不對稱，就形成了偏壓。偏壓作用是隧道變形、坍塌的主要原因之一，因此隧道處于嚴重偏壓狀態時，應采取措施避免隧道結構發生病害、失穩。施工期間的病害主要是偏壓一側壓力大，容易產生大變形，圍巖不穩定容易塌方，噴混凝土會產生開裂、掉快、嚴重的發生坍塌。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產生開裂、滲漏等病害。

目前國內外對偏壓邊坡加固處理的方法主要有以下幾種：

(1)削坡排水法

該方法通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩定性的影響。但該方法的治理效果與開挖范圍密切相關。倘若開挖范圍小，則一方面無法起到很好的治理效果，另一方面則可能引起新一輪邊坡滑移的隱患；倘若開挖范圍過大，則不但增加了工程造價，而且大大影響了周圍環境。

(2)地表注漿法

當隧道淺埋且地層非常松散破碎、易發生大規模坍塌或失穩時，可采用地表注漿加固。這種方法方便、及時，投入的工作量相對較小。但是，注漿量估算和控制比較難以把握，實際治理效果有限。

(3)支擋措施

根據偏壓坡體的性質，支擋措施可采用抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨索(桿)、鋼管樁以及錨索樁、格構錨固等支擋構造物，對偏壓坡體進行整治，控制偏壓。如抗滑樁具有抗滑能力大的優點，但污工數量大，造價相對較高，影響施工進度。

因此，有必要提供一種能有效防止偏壓隧道變形的支擋結構和方法，并且能簡化施工步驟、加快施工速度、降低經濟成本。

發明內容

本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種控制隧道偏壓變形的鋼花管樁支擋結構及其施工方法，其主要通過微型鋼管樁以及預應力錨索的組合來減小偏壓隧道所受的偏壓荷載，避免因隧道處于嚴重偏壓狀態而導致的隧道結構發生病害、失穩的狀況。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種控制偏壓隧道偏壓變形的鋼花管樁支擋結構，其包括設置于對所述偏壓隧道施加較大偏壓載荷的一側山體內的鋼管樁，所述鋼管樁用于對所述施加較大偏壓載荷的一側山體的巖體進行加固。

優選的，所述鋼管樁包括：

鋼花管；設置于所述鋼花管內部、且與所述鋼花管同軸的至少一個固定環；以及設置于所述鋼花管內部、且與所述固定環外表面固定連接的至少一根鋼筋。

優選的，所述鋼花管上開設有若干注漿孔，用于對周邊巖體進行注漿加固。

優選的，所述支擋結構還包括設置于所述山體一側的巖體內的冠梁；所述鋼管樁的頂部固定于所述冠梁內。

優選的，所述支擋結構還包括至少一根預應力錨索，每一所述預應力錨索的一端與所述冠梁固定連接，另一端與所述施加較大偏壓載荷的一側山體的巖體固定連接。

優選的，所述冠梁包括：

混凝土主體；以及與所述混凝土主體上表面固定連接的錨墩；所述預應力錨索的一端穿過所述混凝土主體與錨墩，通過鋼墊墩與所述錨墩固定連接。

優選的，所述鋼管樁直徑為50-1000mm，采用梅花形或方格型方式進行布置，且布置間距為0.3-5m。

另一方面，還提供一種控制隧道偏壓變形的鋼花管樁支擋結構的施工方法，其包括如下步驟：

S1、預制鋼管樁；

S2、將所述鋼管樁設置于對所述偏壓隧道施加較大偏壓載荷的一側山體內；并對所述鋼管樁周邊巖體進行注漿加固。

優選的，步驟S2中包括：

S21、在所述施加較大偏壓載荷的一側山體的巖體內設置冠梁，將所述鋼管樁的頂部固定于所述冠梁內，以此將所述鋼管樁設置于對所述偏壓隧道施加較大偏壓載荷的一側山體內；

S22、第一次注漿：將第一次注漿用的水泥漿從下向上進行灌注；

S23、二次注漿：第一次注漿10-12小時后，預制劈裂注漿管，并將所述劈裂注漿管伸入到所述鋼管樁內，并對所述鋼管樁進行劈裂注漿。

優選的，還包括S3、將預應力錨索的一端與所述冠梁固定連接，另一端與所述施加較大偏壓載荷的一側山體的巖體固定連接。

本發明技術方案的有益效果在于：

(1)本發明采用微型鋼花管樁和預應力錨索組成支擋結構，可以支檔隧道山體一側的巖土層，減小隧道偏壓荷載，防止隧道出現偏壓變形和破壞；