[實用新型]雙孔中空矩形截面梁承載路塹式拱形隧道襯砌結(jié)構

有效

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN208073499U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 卿偉宸;陶偉明;鄭偉;林本濤;張磊;鐘昌桂;朱勇;李澤龍;張慧玲;王芳;孟祥磊
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/04;E21F16/02
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

雙孔中空矩形截面梁承載路塹式拱形隧道襯砌結(jié)構，消除地下水對隧道襯砌底部結(jié)構的作用，有效解決巖溶或地下水發(fā)育地區(qū)隧道仰拱上浮變形或隧底結(jié)構開裂破壞的問題，確保隧道施工和運營的穩(wěn)定及安全性，并防止運營中隧道內(nèi)道床積水污染地下水。拱墻二次襯砌結(jié)構兩側(cè)邊墻底部設置與之固結(jié)的縱梁，縱梁為具有上部縱向空腔、下部縱向空腔的矩形截面。縱梁既作為拱墻初期支護結(jié)構與拱墻二次襯砌結(jié)構的承載結(jié)構，又作為隧道縱向排水通道。縱梁間隧底設置由基礎表層、基礎底層構成的換填基礎。體內(nèi)排泄系統(tǒng)將隧道內(nèi)道床積水引入上部縱向空腔內(nèi)，體外排泄系統(tǒng)將拱墻范圍排水系統(tǒng)和隧底排水系統(tǒng)匯水引入下部縱向空腔內(nèi)。

技術領域

本實用新型涉及隧道襯砌及排水系統(tǒng)構造，特別涉及一種運用于地下水發(fā)育地段或地下水受季節(jié)影響不規(guī)律地段或巖溶地區(qū)的隧道襯砌結(jié)構。

背景技術

進入二十一世紀來，我國鐵路建設高速發(fā)展，時速200km以上高標準雙線鐵路修建越來越多。特別在西南山區(qū)，一方面，由于石灰?guī)r地層廣泛分布；另一方面，對高速鐵路，線路展線受曲線半徑大、地形地質(zhì)條件復雜等多種因素的制約，導致巖溶隧道規(guī)模(數(shù)量及長度)迅速增加。由于巖溶及巖溶水發(fā)育具有復雜性、多樣性及無規(guī)律性等特點，長大巖溶隧道修建風險特別是運營風險越來越高。

近年來，宜萬、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運營期間發(fā)生了若干起無砟道床變形、仰拱及填充隆起等水害事件，引起了鐵路設計、施工、建設和運營各方的高度重視。經(jīng)調(diào)查，既有線水害主要分為兩類：

(1)仰拱填充上浮變形。其表現(xiàn)主要為隧底結(jié)構的分層施工帶來的施工縫在水壓作用下的變形、擴張。

①規(guī)范要求仰拱與仰拱填充應分開澆筑。此工法在仰拱與填充之間形成施工縫，但地下水通過仰拱環(huán)向施工縫滲入仰拱填充底部，約3～4m 水頭即可導致填充上浮。

②實際施工中，為防止道床施工面被施工車輛破壞，仰拱填充往往采用分層澆筑的方式，道床施工前灌筑的仰拱填充表層(或稱整平層)厚度約0.2～0.4m，僅需要0.5～1m高的水頭即可導致填充表層上浮，進而引起道床變形。

③無砟道床至道床板與仰拱填充面采用的是無連接接觸方式，存在施工界面，對于隧底滲水的敏感性更為顯著，往往也出現(xiàn)“離縫”抬升現(xiàn)象和磨損現(xiàn)象，在水的作用下，病害特征尤為明顯。其與隧道結(jié)構巨大的剛度差異、變形不協(xié)調(diào)和軌道結(jié)構對基礎變形極差的適應性進一步加劇了隧底水害對運營安全的不利影響和治理難度。

(2)襯砌結(jié)構主要是仰拱變形開裂。

①受隧道內(nèi)設置的縱、環(huán)向盲管及邊墻泄水孔排水能力的限制，工后排水系統(tǒng)受物理型(泥沙、細顆粒沉積淤塞)、化學型堵塞(可溶物析出、混凝土及漿液反應殘留物凝結(jié))等原因都將造成排水不暢，水壓急劇變化，導致襯砌結(jié)構開裂破損。

②邊墻縱向施工縫、環(huán)向施工縫、仰拱底部等結(jié)構和防水薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生結(jié)構變形、開裂及防水失效；局部位置出現(xiàn)噴水、涌泥沙等。

③地下水位季節(jié)性變動，導致襯砌承受“動載”影響。在連續(xù)降雨或極端暴雨天氣條件下，地下水位突然增高，襯砌承受了較高的水壓。

目前設計的隧道大部分為有仰拱襯砌。以單洞雙線隧道為例，其排水系統(tǒng)以“隧道體內(nèi)排水”為主要模式，地下水排放路徑為：圍巖→初期支護→排水盲管→側(cè)溝→橫向排水管→中心水溝，即隧道結(jié)構周邊的水通過初期支護滲透經(jīng)由排水盲管引排進入隧道結(jié)構本體之內(nèi)的中心水溝，最終排出洞外。

隧道體內(nèi)排水系統(tǒng)主要的缺陷在于：

①有壓地下水的泄壓點均位于設置在襯砌主體結(jié)構內(nèi)部，致使襯砌主體結(jié)構承受靜水壓或動水壓的范圍均較大。

②中心水溝(或側(cè)溝)設于隧道結(jié)構之內(nèi)，主要引排拱墻范圍的周邊地下水，隧道仰拱以下的積水無法有效引排，一旦在連續(xù)降雨或暴雨天氣下，局部地段仰拱下裂隙水或管道水因無法及時引排導致水壓急劇升高。在高水壓作用下，致使隧底仰拱開裂破損。