[發(fā)明專利]一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)及施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810016239.6
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108086994B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董建華;王艷軍;駱世斌;寇海軍;頡永斌;孫國棟;包萬飛;張明禮;李忠
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/08;E21D11/10
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

1.一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，包括初次襯砌體系、套橋結(jié)構(gòu)和二次襯砌（13），其特征在于，初次襯砌體系包括第一類支承樁（1）、異徑連接器（2）、地梁（3）、鋼管拱架（4）和管片（5）；套橋結(jié)構(gòu)包括第二類支承樁（6）、蓋梁（7）、橡膠墊（8）和箱梁仰拱（9）；位于隧道兩側(cè)拱腳處的第一類支承樁（1）由螺旋鋼樁（10）內(nèi)加入鋼筋骨架并注漿而成，沿隧道掘進(jìn)方向間隔布置；鋼管拱架（4）是由環(huán)向和縱向鋼管相互正交貫通構(gòu)成的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；管片（5）為預(yù)制的弧形片狀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在內(nèi)表面設(shè)有與鋼管拱架（4）相匹配的縱、橫向凹槽（11），縱、橫向凹槽（11）交點(diǎn)與管片（5）內(nèi)表面中心點(diǎn)重合，且內(nèi)表面四周留有螺孔（12），用螺栓穿過螺孔（12）將其它管片（5）連接成為整體；將管片（5）通過凹槽（11）嵌套在鋼管拱架（4）上，鋼管拱架（4）下端插入異徑連接器（2）一端，異徑連接器（2）另一端通過螺紋內(nèi)套于第一類支承樁（1）頂部端口，在第一類支承樁（1）、異徑連接器（2）和鋼管拱架（4）連接處沿隧道縱向澆筑地梁（3），形成初次襯砌體系；第二類支承樁（6）由螺旋鋼樁（10）內(nèi)注漿而成，位于開挖斷面兩側(cè)地梁（3）之間，并在樁頂現(xiàn)澆蓋梁（7），蓋梁（7）上鋪一層橡膠墊（8），吊裝箱梁仰拱（9）至橡膠墊（8）上形成套橋結(jié)構(gòu)；初次襯砌體系與套橋結(jié)構(gòu)通過箱梁仰拱（9）和兩側(cè)地梁（3）各自預(yù)留的鋼筋澆筑連接成整體；在鋼管拱架（4）內(nèi)側(cè)施工二次襯砌（13），并將二次襯砌（13）底端與箱梁仰拱（9）上側(cè)預(yù)留鋼筋現(xiàn)澆連接，形成穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的螺旋鋼樁（10）由螺旋鉆頭（14）、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）和尾節(jié)鋼管（16）三部分組成；其中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）一端帶有內(nèi)螺紋，另一端帶有與內(nèi)螺紋相配套的外螺紋，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）側(cè)壁開設(shè)有梅花型布置的出漿孔（17）；螺旋鉆頭（14）一端呈錐形，另一端帶有與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）外螺紋相配套的內(nèi)螺紋，螺旋鉆頭（14）側(cè)壁還分布有與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）相同的出漿孔（17），并且外側(cè)壁焊接有連續(xù)的螺旋葉片；尾節(jié)鋼管（16）除側(cè)壁不開設(shè)出漿孔（17）外，其余特征均與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）相同；螺旋鉆頭（14）、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管（15）與尾節(jié)鋼管（16）依次通過相配套的螺紋相連形成螺旋鋼樁（10）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的鋼管拱架（4）中的環(huán)向鋼管由三分之二圓弧形鋼管和豎直鋼管構(gòu)成，豎直鋼管焊接在圓弧鋼管下端口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的管片（5）是由外側(cè)透水混凝土和內(nèi)側(cè)不透水混凝土澆筑而成，管片（5）曲率與鋼管拱架（4）曲率一致；管片（5）內(nèi)表面四周設(shè)有楔體凹槽（19）；螺孔（12）為弧形，螺孔（12）一端口位于楔體凹槽（19）內(nèi)側(cè)梯形截面上，另一端口從管片（5）側(cè)面穿出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的異徑連接器（2）由兩節(jié)直徑不同的圓柱鋼管對拼焊接在圓形鋼板上；一節(jié)鋼管直徑與尾節(jié)鋼管（16）的直徑相同，并且?guī)в信c尾節(jié)鋼管（16）相配合的外螺紋，另一節(jié)鋼管內(nèi)直徑大小與鋼管拱架（4）環(huán)向鋼管外直徑一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的地梁（3）為混凝土現(xiàn)澆而成的長方體構(gòu)筑物，與鋼管拱架（4）相交處設(shè)有半圓形排水溝（18），在地梁（3）內(nèi)側(cè)距離頂面50~60mm范圍內(nèi)通長預(yù)留水平方向的鋼筋。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的箱梁仰拱（9）為工廠預(yù)制的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其頂部為平面，兩側(cè)為豎直段，下底邊為圓弧形；箱梁仰拱（9）內(nèi)截面為梯形空心，在豎直段距離頂面50~60mm范圍內(nèi)通長預(yù)留水平方向的鋼筋，頂面距離邊界70~80mm范圍內(nèi)通長預(yù)留豎直方向的鋼筋。