[發明專利]一種含膏地層鐵路隧道抗放組合支護結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202011386762.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112392513A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 宋超業;賀維國;程帥濤;王漢晨;張杉;費曼利;張建國;韓賀
• 申請（專利權）人: 中鐵（天津）隧道工程勘察設計有限公司;中鐵第六勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/38;E21D20/00
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

本發明提供了含膏地層鐵路隧道抗放組合支護結構，包括由外到內依次設置的周邊圍巖加固層、初期支護結構和二襯結構，預應力錨桿插入所述周邊圍巖加固層，所述初期支護結構和二襯結構之間設置有緩沖層和防水層，防水層位于所述緩沖層內側，所述初期支護結構和二襯結構的截面為橢圓形環，橢圓形環的短邊半徑與長邊半徑之比在0.75?1之間。其施工方法，包括以下步驟：隧道圍巖深淺組合處理、初期支護施工、預留變形空間施工和二次襯砌施工。本發明的隧道支護結構的整體增強、優化邊墻曲率和設置緩沖層，使得含膏地層外放壓力更好的被吸收釋放，減少對二襯結構的承壓，進而穩定隧道結構，并降低工程造價，具有較好的經濟性。

技術領域

本發明屬于隧道與地下工程設計與施工技術領域，特別涉及一種含膏地層鐵路隧道抗放組合支護結構及其施工方法。

背景技術

近幾年鐵路公路隧道事業的快速發展，使的隧道建設中存在含膏地層的隧道數量增多，含膏地層引起的隧道建設中的圍巖變形、初支變形、襯砌開裂等問題越顯突出，建立新的軟巖地層隧道支護能量設計理論，闡明軟弱圍巖隧道大變形機理和控制途徑，為隧道大變形治理提供新的理論和方法支持。含膏地層鐵路隧道抗放組合支護斷面對斷面進行了優化，且嘗試了不同的設計優化技術方案，如襯砌加固，徑向全環注漿等。但是這些方法都不能很好的解決含膏地層隧道存在的問題，且工程造價較高。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種含膏地層鐵路隧道抗放組合支護結構及其施工方法，隧道支護結構的整體增強、優化邊墻曲率和設置緩沖層，使得含膏地層外放壓力更好的被吸收釋放，減少對二襯結構的承壓，進而穩定隧道結構，并降低工程造價，具有較好的經濟性。

本發明采用的技術方案是：一種含膏地層鐵路隧道抗放組合支護結構施工方法，施工出斷面為橢圓形環狀的支護結構，包括以下步驟：隧道圍巖深淺組合處理、初期支護施工、預留變形空間施工和二次襯砌施工。

具體的，所述隧道圍巖深淺組合處理包括隧道周邊圍巖加固和圍巖深部處理；隧道周邊圍巖加固為施工前采用超前導管注漿系統對隧道四周的圍巖進行超前注漿加固，封閉地下水滲流通道；圍巖深部處理為隧道邊墻施作預應力錨桿，約束圍巖變形。

具體的，初期支護施工：環向工字鋼通過縱向鋼筋連接構成初支鋼架，初支鋼架為全環封閉，然后噴射混凝土；混凝土采用C40抗滲混凝土，外加劑選用聚羧酸鹽系高效減水劑和無堿液體速凝劑；背后回填注漿采用抗硫酸鹽水泥基漿液。

具體的，預留變形空間施工：初期支護結構與二次襯砌結構之間為預留變形空間，具體為在初期支護結構上掛土工布，施作聚乙烯緩沖層，掛自粘式防水板。

具體的，二次襯砌施工：施作二次襯砌，二次襯砌采用模筑全環鋼筋混凝土結構，斷面為橢圓形環狀，結構短邊半徑與長邊半徑之比在0.75-1之間；結構厚度和配筋根據受力計算確定：襯砌承受荷載為常規水土荷載加上水平膨脹力荷載，水平膨脹力荷載根據巖樣膨脹力試驗確定，不小于200KPa。

具體的，結構厚度和配筋的受力計算公式為：

式中：S(.)-與作用在結構上的荷載相關的作用效應函數；R(.)-與結構材料強度相關的結構抗力函數；F_r-作用在結構上的常規荷載代表值；F_r1-作用在結構上的膨脹荷載代表值，方向水平，不小于200KPa；f_k-結構材料的標準值；α_k-結構的幾何參數代表值；C-結構的極限約束值；γ₀-構件工作條件系數，取1.1；γ₁-膨脹地層附件安全系數，取1.2；γ_f-作用在結構上的荷載分項系數，按建筑荷載設計規范取值；γ_f1-膨脹荷載分項系數，取1.35；γ_m-結構材料分項系數，按混凝土結構設計規范取值。