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

一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)及施工方法，屬于隧道工程領(lǐng)域。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；管片通過(guò)凹槽嵌套在鋼管拱架上，鋼管拱架通過(guò)異徑連接器與第一類(lèi)支承樁相連，在第一類(lèi)支承樁、異徑連接器和鋼管拱架連接處澆筑地梁，形成初次襯砌體系；第二類(lèi)支承樁位于開(kāi)挖斷面兩側(cè)地梁之間，在樁頂現(xiàn)澆蓋梁，蓋梁上鋪一層橡膠墊，吊裝箱梁仰拱至橡膠墊上形成套橋結(jié)構(gòu)；初次襯砌體系與套橋結(jié)構(gòu)通過(guò)箱梁仰拱和兩側(cè)地梁預(yù)留的鋼筋澆筑連接；澆筑二次襯砌，形成穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以跨越溶洞、暗河和軟弱地層等不良地質(zhì)，并能夠有效傳遞圍巖壓力，減少隧道變形，保障施工安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，適用于巖溶地區(qū)溶洞、地下暗河、軟弱地基隧道工程。

背景技術(shù)

中國(guó)喀斯特地貌分布之廣泛，類(lèi)型之多，為世界所罕見(jiàn)。隨著鐵路、公路的蓬勃發(fā)展，不可避免的將要在巖溶地區(qū)修建隧道工程，據(jù)調(diào)查研究我國(guó)正在巖溶地區(qū)修建并將繼續(xù)修建大量的鐵路隧道和公路隧道。在巖溶地區(qū)隧道修建過(guò)程中，不可避免的遇到地下洞穴室的懸空（即溶洞）、地下暗河、軟弱地層等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，尤其是隧道穿越富水充填溶洞時(shí)，這類(lèi)隧道經(jīng)常圍巖軟弱破碎，地質(zhì)條件極差，給工程施工和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大的危害。目前對(duì)于暗挖隧道基礎(chǔ)的處理方法較多，常采用板梁跨越、換填等方法，板梁跨越受距離的限制；對(duì)于較大溶洞的充填會(huì)造成資源的浪費(fèi)，軟弱地層換填對(duì)深度適用性差。此外，隧道結(jié)構(gòu)的排水系統(tǒng)是否通暢也對(duì)結(jié)構(gòu)的安全起著相當(dāng)重要的作用，現(xiàn)有的隧道排水系統(tǒng)，大多數(shù)排水管道都是隱蔽工程，施工質(zhì)量難以保證，在隧道的施工中難免會(huì)擠壓排水管道，造成排水的不通暢。隧道路面車(chē)輛的行駛會(huì)帶來(lái)動(dòng)荷載以及尾氣二氧化碳的排放，如果隧道不夠封閉，則二氧化碳會(huì)加快對(duì)圍巖的溶解速度，進(jìn)一步影響著隧道的穩(wěn)定性。此外，當(dāng)隧道穿越巖溶地區(qū)，隧道周?chē)叵滤茇S富，圍巖本身強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，圍巖應(yīng)力只能作用支護(hù)結(jié)構(gòu)上，無(wú)法有效的釋放或傳遞。因此，現(xiàn)有的支護(hù)結(jié)構(gòu)尚不足以應(yīng)對(duì)這些極不利情況，往往會(huì)造成隧道的大變形、沉降量大等問(wèn)題，甚至導(dǎo)致隧道坍塌破壞。所以工程界希望有一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、變形小、可以跨越不良地質(zhì)的新型隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)及施工方法，來(lái)解決隧道跨越溶洞、地下暗河，仰拱隆起、圍巖穩(wěn)定性差、遇到軟弱地層沉降大的問(wèn)題。

本發(fā)明是一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)及施工方法，穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)由初次襯砌體系、套橋結(jié)構(gòu)和二次襯砌13組成；初次襯砌體系包括第一類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)螺孔12將其它管片5連接成為整體；將管片5通過(guò)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(guò)螺紋內(nèi)套于第一類(lèi)支承樁1頂部端口，在第一類(lèi)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(lèi)支承樁6由螺旋鋼樁10內(nèi)注漿而成，位于開(kāi)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(guò)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)。

一種穿越不良地質(zhì)隧道套橋地下結(jié)構(gòu)的施工方法，其施工步驟為：

（1）制作鋼管拱架4構(gòu)件：根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定環(huán)向鋼管、縱向鋼管的尺寸和數(shù)量；