[發明專利]一種抗底鼓的隧道仰拱結構

有效

• 申請號: 201910057608.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109578018B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 杜明慶;王旭春;張素磊;李永寬;袁德浩;馮磊;管曉明;張鵬;于云龍;朱既賢
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21F16/02;E21D20/00;E21D11/15
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 高澤玉

本發明屬于建筑施工領域，涉及一種可有效抵抗底鼓的隧道仰拱結構；其主體結構包括仰拱、仰拱填充、排水通道、泄水管、泄水口、防反水膠條、滲水孔、拱腳鎖定錨桿、抗浮錨桿、菱形鋼格柵；通過設置的排水通道與圍巖中的泄水管，可有效地將仰拱底部圍巖中的水沿仰拱排水通道排出，從而將仰拱底部的高水壓釋放，減少了外部浮力對仰拱的作用，提高了仰拱結構的抗底鼓能力，兩個拱腳鎖定錨桿可將仰拱結構與上部襯砌以及襯砌鎖腳錨桿緊密的聯系在一起，增加了仰拱結構抵抗浮力的能力。

技術領域：

本發明屬于建筑施工領域，涉及一種可有效抵抗底鼓的隧道仰拱結構。

背景技術：

仰拱作為隧道襯砌的重要組成部分，是能夠約束圍巖變形，增加圍巖穩定性的反拱形結構。仰拱結構既要傳遞隧道上部的地層壓力到地下，又要抵抗隧道下部地層傳來的反力，因此隧道中仰拱結構經常出現裂損或破壞，嚴重影響列車的運行安全。仰拱結構包括仰拱和仰拱填充兩部分，仰拱填充為素混凝土結構，且與仰拱分層澆筑。仰拱與上部襯砌連成整體，可使得整個隧道襯砌結構封閉成環，從而有效地支撐外部圍巖，抵抗外部壓力，保持隧道洞型的穩定。在仰拱底部或仰拱填充中部設有排水通道，以排出隧道上部襯砌外圍水壓。

目前隧道中仰拱有素混凝土和鋼筋混凝土兩種，而仰拱填充均為素混凝土，且隧道斷面多為馬蹄形，既仰拱曲率一般不大，導致仰拱結構在承受較大浮力時，不能有效利用拱效應抵抗浮力，使得仰拱底鼓現象較為普遍。結構中最大拉應力出現在仰拱填充中心的上部位置，通常此處拉裂縫發育較多。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，尋求設計一種抗底鼓的隧道仰拱結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：抗底鼓仰拱結構，包括仰拱結構本體，所述仰拱結構本體包括仰拱和仰拱填充兩部分。

進一步的是，所述仰拱填充中沿隧道縱向設有圓形排水通道，排水通道沿隧道縱向設置有微小坡度。

進一步的是，所述排水通道沿隧道縱向每隔一段距離設有一個泄壓管，泄壓管一側位于排水通道中的頂部，另一側深入圍巖中一段距離。

進一步的是，泄水管位于排水通道的一端設有泄水口；泄水管位于圍巖中的一端設有滲水孔。

進一步的是，泄水口上設有防反水膠條。

進一步的是，所述抗底鼓仰拱本體還包括兩個拱腳鎖定錨桿，其中一個位于仰拱拱腳的端部，另一個位于另一側仰拱拱腳的端部。

進一步的是，所述抗底鼓仰拱本體還包括兩個抗浮錨桿，其中一個位于仰拱拱腳的端部與拱腳鎖定錨桿相連，另一個位于另一側拱腳與另一個拱腳鎖定錨桿相連。

進一步的是，所述抗底鼓仰拱本體還包括菱形鋼格柵，所述菱形鋼格柵位于仰拱縱向上兩個泄水管之間，每個抗底鼓仰拱本體至少包含一個菱形鋼格柵。

本發明的有益效果是：通過設置的排水通道與圍巖中的泄水管，可有效地將仰拱底部圍巖中的水沿仰拱排水通道排出，從而將仰拱底部的高水壓釋放，減少了外部浮力對仰拱的作用，提高了仰拱結構的抗底鼓能力。兩個拱腳鎖定錨桿可將仰拱結構與上部襯砌以及襯砌鎖腳錨桿緊密的聯系在一起，增加了仰拱結構抵抗浮力的能力。兩個抗浮錨桿在仰拱外部形成保護拱結構，在浮力沒到達仰拱之前通過兩個抗浮錨桿的拱作用消散掉一部分上浮力，從而減少作用到仰拱結構上的浮力，進一步提高仰拱結構的抗底鼓能力。菱形鋼格柵結構受上浮力作用后，底部角點向上移動，迫使兩側的左右兩個角點分別向左向右移動，使得菱形結構有變矮的趨勢，即菱形鋼格柵上部角點有向下運動的趨勢，從而保護仰拱填充中間最上部位置的底鼓，減少此處拉裂縫的發育。

附圖說明：

圖1是本發明中抗底鼓仰拱結構的原理示意圖。

圖2是本發明中抗底鼓仰拱結構的橫截面原理示意圖。

具體實施方式：