[發(fā)明專利]一種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)及其施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319284.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111396095A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 卿偉宸;鄭杰元;王健宏;朱勇;喻渝;汪勇;鄭偉;邸成;劉明;付敏;王能;龍杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/30;E21F15/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉蕓蕓

本發(fā)明涉及巖溶隧道工程領(lǐng)域，具體涉及一種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)及其施工方法，這種結(jié)構(gòu)包括U型基座、拱部簡支拱、拱頂回填體和橋梁梁板；U型基座兩側(cè)的頂部與上部圍巖接觸，U型基座內(nèi)壁一側(cè)設有槽一，另一側(cè)設有槽二；拱頂回填體充填于拱部簡支拱于上部圍巖之間；拱部簡支拱兩側(cè)分別設有側(cè)部基座一和側(cè)部基座二；側(cè)部基座一置于槽一中，并能在槽一中沿豎向和橫向產(chǎn)生位移；側(cè)部基座二置于槽二中，并能在槽二中沿豎向和橫向產(chǎn)生位移；橋梁梁板布置于拱部簡支拱與U型基座所圍成的空間內(nèi)，橋梁梁板兩端位于溶洞兩端的穩(wěn)定基礎上。施工方法用于施工上述的結(jié)構(gòu)。該明洞結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了動靜分離，可避免動、靜載荷耦合引起結(jié)構(gòu)沉降過大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖溶隧道工程領(lǐng)域，具體涉及一種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

進入二十一世紀后我國鐵路建設高速發(fā)展，隨著我國鐵路建設的進一步向西南地區(qū)輻射，相應的鐵路隧道在線路總長中的占比也越來越高。由于鐵路設計標準高、時速快、轉(zhuǎn)彎半徑大，在碳酸鹽分布范圍極廣的西部山區(qū)中，隧道修建將不可避免的穿越巖溶地區(qū)。

隧道穿越巖溶洞穴強烈發(fā)育地段時，由于其水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件更為復雜，更多的地質(zhì)缺陷體給隧道的施工帶來了極大的影響。目前針對隧道穿越巖溶溶洞的處理方案主要有：溶洞回填、樁筏結(jié)構(gòu)跨越以及橋梁跨越等。對于隧道穿越巨型溶洞時，采用回填方案存在工后沉降難以控制、回填量大等問題；采用樁筏結(jié)構(gòu)跨越或橋梁跨越時，由于結(jié)構(gòu)承受列車循環(huán)荷載和圍巖荷載等動靜荷載耦合作用，結(jié)構(gòu)安全風險高、設計復雜，將給結(jié)構(gòu)施工和運營期檢修帶來很大的困難。因此，在穿越巨型溶洞施工時，為了保證確保施工安全和隧道運營期安全，必須采用合理可靠的受力結(jié)構(gòu)及穿越巨型溶洞施工方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)及其施工方法，這種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)將承受動荷載部分的結(jié)構(gòu)與承受靜荷載部分的結(jié)構(gòu)分離，可有效避免動、靜載荷耦合引起結(jié)構(gòu)沉降過大不滿足行車要求，甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，可有效保證運營期線路安全，提高運營期可維護性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一方面，本發(fā)明提供了一種穿越巨型溶洞的隧道簡支拱明洞結(jié)構(gòu)，其包括U型基座、拱部簡支拱、拱頂回填體和橋梁梁板；所述拱頂回填體充填于拱部簡支拱于上部圍巖之間；所述U型基座內(nèi)壁一側(cè)設有槽一，另一側(cè)設有槽二；所述拱部簡支拱頂部用于支撐上部圍巖，所述拱部簡支拱兩側(cè)分別設有側(cè)部基座一和側(cè)部基座二；所述側(cè)部基座一置于所述槽一中，并能在所述槽一中沿豎向和橫向產(chǎn)生位移；所述側(cè)部基座二置于所述槽二中，并能在所述槽二中沿豎向和橫向產(chǎn)生位移；所述橋梁梁板布置于所述拱部簡支拱與所述U型基座所圍成的空間內(nèi)，所述橋梁梁板兩端位于溶洞兩端的穩(wěn)定基礎上。

本發(fā)明提供的上述方案中，拱部簡支拱和U型基座用于承受并傳遞圍巖荷載，橋梁梁板用于承受動載。由于橋梁梁板的兩端位于溶洞結(jié)構(gòu)兩端的穩(wěn)定基礎上，而不通過U型基座支撐橋梁梁板，從而實現(xiàn)了動載和靜載的分離，可避免動、靜載荷耦合引起結(jié)構(gòu)沉降過大不滿足行車要求，甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。另外，通過拱頂回填體充填于拱部簡支拱與上部圍巖之間，確保能夠有效支撐圍巖，通過拱部簡支拱與U型基座可以產(chǎn)生一定程度的相對位移的連接方式，使得在結(jié)構(gòu)沉降時，拱部簡支拱能夠產(chǎn)生位移，以較好的適應下部基礎的變形。

術(shù)語“豎向”是指：巨型溶洞的高度方向；“橫向”是指隧道的寬度方向。