CN110005444A - 高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 - Google Patents
高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110005444A CN110005444A CN201910369569.8A CN201910369569A CN110005444A CN 110005444 A CN110005444 A CN 110005444A CN 201910369569 A CN201910369569 A CN 201910369569A CN 110005444 A CN110005444 A CN 110005444A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tunnel
- bored concrete
- concrete pile
- secondary lining
- simple beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 28
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 15
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 3
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D27/00—Foundations as substructures
- E02D27/10—Deep foundations
- E02D27/12—Pile foundations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
- E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
本申请涉及隧道抗震领域,具体涉及高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构,包括:开挖隧道,施做初期支护;在所述隧道的拱脚处施做贯穿所述初期支护且底端延伸至围岩的灌注桩;施做二次衬砌,灌注桩的顶端伸入所述二次衬砌中,与所述二次衬砌固结;所述灌注桩与所述二次衬砌构成类简支梁结构,沿预定路线依次构筑多个所述类简支梁结构。本方法尤其适于高烈度区山岭隧道软弱围岩段抗震,隧道整体形成多个类简支梁结构,增大隧道的惯性矩,在不增加衬砌结构厚度的情况下增大整体刚度,将灌注桩深度范围内的围岩一起纳入抗震范围,提高隧道整体抗震能力。
Description
技术领域
本申请涉及隧道抗震领域,具体而言,涉及高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构。
背景技术
隧道结构的地震薄弱段主要集中在隧道洞口段、软硬交界面和跨断层段,一般来说,工程上减轻隧道及地下结构震害,主要是结构的抗震,即通过增强隧道等地下结构刚度来抵御地震的作用,也就是说结构“硬抗”,但地下结构在地震时具有追随地层变形的动力特征,断层带的破坏特征主要是围岩相对位移产生,如果仅单独提高地下结构刚度,地震将使地下支护结构的内力增大,结构反而容易遭受破坏。
发明内容
本申请提供一种高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构,将桩影响范围内的围岩纳入结构抗震范围,解决高烈度区山岭隧道易受地震作用损坏的问题。
本申请的实施例是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提供一种高烈度区隧道施工方法,其包括:
开挖隧道,施做初期支护;
在所述隧道的拱脚处施做贯穿所述初期支护且底端延伸至围岩的灌注桩;
施做二次衬砌,灌注桩的顶端伸入所述二次衬砌中,与所述二次衬砌固结;所述灌注桩与所述二次衬砌构成类简支梁结构,沿预定路线依次构筑多个所述类简支梁结构。
本申请提供的施工方法尤其适于高烈度区山岭隧道软弱围岩段抗震,隧道整体形成多个类简支梁结构,增大隧道的惯性矩,在不增加衬砌结构厚度的情况下增大整体刚度,将灌注桩深度范围内的围岩一起纳入抗震范围,提高隧道整体抗震能力。
在静力状态下,围岩作用于衬砌结构上的荷载通过灌注桩传递扩散至隧道底部以下的地层,减少隧道仰拱受荷,缓解仰拱开裂破坏。
当地震作用时:在抗扭转方面,由于该类简支梁结构的受力特点,允许伸入围岩中的灌注桩在地震动下可以产生一定的变位或转角,从而相应地衬砌结构允许具有一定量的变位或转角;受桩的影响隧道的截面惯性矩增大,隧道刚度和抗扭刚度在没有增加结构厚度的情况下增大,并且隧道支护结构整体与类简支梁结构伸入深度范围内的围岩一起抗震,缓解衬砌结构地震动破坏问题;在纵向方向上,即在沿隧道延伸的预定路线的方向上,灌注桩作为类简支梁结构的支撑构件,对类简支梁结构在震动作用下不均匀沉降或抬升具有限制作用;在横向方向上,即在垂直于沿隧道延伸的预定路线的方向上,灌注桩与围岩结合作用,对各个类简支梁结构之间产生倾斜、错动等变形有限制作用;此外,当地层错动时,多个类简支梁结构分别跟随其相应的地层错动,单个的类简支梁结构不容易发生破坏从而其内部空间形成安全区,隧道整体运营安全性提高,有利于逃生,隧道抗震能力较好。
本申请提供的隧道施工方法改变结构刚度,不是从改变二次衬砌厚度着手,而是从改变隧道结构来实现,地震荷载更均匀地分散在地层中,受桩影响范围内的围岩与支护结构共同抗震,衬砌结构追随地层变形时减轻地震动过载破坏。
在本申请的一种实施例中,进一步地,沿预定路线构筑多个所述类简支梁结构时,相邻所述类简支梁结构之间预留有减震缝。
在修筑时预留减震缝的方式,相较于修筑完成后切割形成类简支梁结构的方式,简化了施工步骤,施工方便。修筑时预留减震缝的方式,使得开挖和支护可以顺序同步进行,随着开挖隧道的工作顺序进行施做初期支护、灌注桩和二次衬砌,若施工初期局部围岩不稳定不至于影响隧道整体支护结构,而且方便找到围岩的断层交界,并在该处预留减震缝。也就是说其一可以加快支护进度,提高隧道施工环境安全性;其二可以缩短局部围岩变形的对支护结构的影响范围,容许围岩局部变形释放内压,提高隧道在静力状态下的安全性;其三是方便在围岩断层处预设减震缝,缓解围岩相邻断层处衬砌结构容易破坏的问题,减少隧道后期维修成本,还方便对断层变形情况进行安全观测。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述减震缝内填充或嵌固具有延展性的防水带。
通过在减震缝中设置防水带,一般状态下防水带可以阻挡围岩渗水,缓解支护结构受渗水侵蚀的问题;防水带弹性连接相邻的类简支梁结构,地震状态下防水带变形可以耗能,提高抗震能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述减震缝的缝宽200mm,单个所述类简支梁结构在延伸方向上的长度小于等于8m。
当类简支梁结构长度小于等于8m,减震缝的缝宽为200mm时,类简支梁结构抗弯扭的能力较好,单个类简支梁结构的刚度和抗震性能好;且相邻类简支梁结构的结构刚度体系各自独立,减震缝宽度范围内无支护的围岩少,相邻类简支梁结构能够共同分担该处的荷载,隧道整体的稳定性和抗震性能好。
在本申请的一种实施例中,进一步地,在所述拱脚的位置施做多根所述灌注桩,所述灌注桩的轴线平行于所述隧道的横断面并按预设方向延伸,所述预设方向在从竖直向下方向至水平方向的范围内,至少一根所述灌注桩的预设方向竖直向下。
在静力状态下,竖直向下的灌注桩主要承载上部荷载,其他预设方向的灌注桩辅助承载上部荷载;在地震作用下,由于远处地层传递来的震动波实际上并不是完全定向的,多根灌注桩配合能够抵抗不同角度的震动波作用,提高抗震性能。
在本申请的一种实施例中,进一步地,施做所述二次衬砌之前,施做所述灌注桩,包括:
在所述隧道拱脚处按设计要求使用钻机成孔,孔径大于等于300mm,孔深3~5m;
成孔后吊放钢筋骨架,就位浇筑混凝土;
灌注桩养护,至混凝土强度达到设计强度的80%以上;
以及在施做所述二次衬砌后,伸入所述二次衬砌的灌注桩的顶端与所述二次衬砌固化为一体。
一般情况下,隧道的净空高度为5m,孔深大于隧道的净空高度会不便于吊装钢筋骨架,为了兼顾抗震与施工条件限制,设计孔深为3~5m。另外灌注桩的混凝土强度达到80%,之后再施做二次衬砌,缓解灌注桩由于过早承受荷载而出现裂纹、缺损或徐变量增大的问题,减少灌注桩成型不良、耐久性差、后期承载能力低的情况。
在本申请的一种实施例中,进一步地,在浇筑所述混凝土之后,灌注桩养护之前,在所述初期支护的内壁上铺设橡胶减震层。
围岩传递来的地震波通过橡胶减震层传递给二次衬砌,由于橡胶减震层的减震作用,橡胶减震层缓解二次衬砌与围岩之间的相互作用,支护结构整体应力集中的情况得到缓解,从而隧道支护结构在地震作用下不容易发生破坏,提高隧道整体的抗震能力。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述橡胶减震层在施做之前先预制成型,并在所述橡胶减震层靠近所述二次衬砌的一面固定防水板。
防水板可以起到防止围岩渗水侵蚀二次衬砌的作用,预制成型的橡胶减震层表面平整,形成安装防水板的有利条件,不仅方便安装防水板,且防水板平整,不容易局部积水产生集中应力,减少二次衬砌内部的集中应力。橡胶减震层还缓解防水板在并不平整的初期支护与二次衬砌之间受力破损的问题,防水板的耐久性好。橡胶减震层、防水板共同作用,提高支护结构整体的耐久性。
在本申请的一种实施例中,进一步地,所述灌注桩替换为钢管桩,当设计要求的桩长大于所述隧道的净空高度时,所述钢管桩接桩处理。
钢管桩具有方便接桩的特点,采用法兰连接、焊接、硫磺胶凝剂锚接等方式都可以牢固接桩实现延长总桩长,发明人发现,在设计桩长大于隧道净空高度的条件下,使用钢管桩可以方便延长桩长,使桩可以伸入更深的岩层范围,从而提高支护结构的抗震性能,以及支护结构与浅层围岩整体的抗震性能。
第二方面,本申请实施例提供一种隧道支护结构,其采用上述高烈度区隧道施工方法施工成型。
该隧道施工方法成型的隧道支护结构可视作类简支梁结构,其惯性矩较大、刚度较高,隧道整体稳定性好、抗震效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的高烈度区隧道支护方法流程框图;
图2为本申请实施例提供的支护结构立体示意图;
图3为本申请实施例提供的隧道横断面示意图。
图标:100-类简支梁结构;110-拱脚;200-减震缝;300-灌注桩;310-第一桩体;320-第二桩体;400-橡胶减震层;500-初期支护;600-二次衬砌。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中,需要说明的是,若出现术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
本申请中所述的仰拱,为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构,是隧道结构的主要组成部分之一,通俗解释为向上仰的拱。
本申请中所述的隧道横断面,为竖直截断隧道的平面。
本申请中所述的拱脚110,是指在隧道的横断面上底面和墙面的交界位置;一条隧道中连续的拱脚110连接起来称作起拱线。
本申请中所述的衬砌结构包括初期支护500和二次衬砌600在内。
本申请中所述的预设方向是指:在隧道横断面上,灌注桩300的轴线延伸方向,该预设方向在从竖直向下方向至水平方向的范围内。
本申请实施例的一个方面,提供一种高烈度区隧道施工方法,主要适用于围岩较为稳定的高烈度地震区,用于将一定范围内的围岩纳入隧道结构抗震范围,缓解隧道容易受地震作用损坏的问题。
请参照附图1,本申请提供的高烈度区隧道施工方法包括:
S1:开挖隧道
开挖隧道的方法和工艺不做限制,可以是***开挖、机械开挖等,本实施例中采用新奥法***开挖。
S2:施做初期支护
初期支护500可以是在隧道内壁的围岩表面喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护的形式,初期支护500工艺以适应施工条件为准,本实施例中以喷射混凝土层为例。
S3:施做灌注桩
在隧道的拱脚110处使用钻机按设计要求朝预设方向成孔,孔的直径、深度适应隧道的设计要求;
成孔后,吊放钢筋骨架,就位浇筑混凝土;
灌注桩300养护,至混凝土强度达到80%。
示例性地,为满足一般性的基本承载要求,孔的直径大于等于300mm。由于孔越深,所需要的桩的钢筋骨架越长,钢筋骨架受隧道的净空高度限制,为配合钢筋骨架,使钢筋骨架能够伸入二次衬砌600固结,孔的深度小于隧道的净空高度。考虑隧道的净空高度,孔的深度为3m~5m。
上述的钢筋骨架事先预制成型,一个钢筋骨架对应一个桩孔放入,本实施例中的钢筋骨架以钢筋笼为例,钢筋笼的长度大于孔深且小于隧道净空高度,钢筋笼靠近桩顶的一端伸出桩孔。
灌注桩300可以是在拱脚110位置处施做的一个或多个,当施做多个灌注桩300时,每个灌注桩300的预设方向不同,但至少有一个灌注桩300的预设方向竖直向下。
本实施例中以施做两个灌注桩300为例,参见附图1和附图2,其中第一桩体310的预设方向竖直向下,第二桩体320的预设方向与竖直向下的第一桩体310成15°。第一桩体310和第二桩体320的桩顶在浇筑时可以固化为一体,还可以进一步提高整体性,将第一桩体310和第二桩体320的钢筋笼在桩顶处绑扎连接。
进一步地,为满足承载力要求,待灌注桩300的混凝土强度达到设计强度的80%后,将灌注桩300露出孔外的部分凿毛处理后,再浇筑二次衬砌600。
灌注桩300过早承受荷载容易出现裂纹、缺损或徐变量增大的问题,导致灌注桩300出现成型不良、耐久性差、后期承载能力低的不良情况,因此在灌注桩300的混凝土强度达到80%之后再浇筑二次衬砌600。灌注桩300凿毛处理,使先浇筑部分与后浇筑部分连接更好,缓解先后浇筑容易形成冷缝的问题。
上述的灌注桩300还可以替换为钢管桩。一根钢管桩可以包括多根钢管,单根钢管的长度小于隧道的净空高度,多根钢管依次吊放进孔,在前一钢管完全没入前,将后一钢管与前一钢管固定连接,其连接方式可以是法兰连接、焊接、硫磺胶凝剂锚接等。设置钢管桩时,单根钢管的长度只要小于隧道的净空高度即可,钢管桩的整体桩长不受限制,只要能够深入二次衬砌600即可。
在特殊地段中,例如浅层围岩硬度低,灌注桩300需要深入较深层的硬质围岩,或者需要增加灌注桩300长度以增大摩擦力的情况,在设计桩长大于隧道净空高度的条件下,使用钢管桩可以方便接桩,使桩可以伸入更深的岩层范围,从而提高支护结构的抗震性能,以及支护结构与浅层围岩整体的抗震性能。
示例性地,钢管桩的施做方法可以是:施做初期支护500后,钻孔,再使用打桩机等机械设备将钢管桩打入围岩,设计桩长大于隧道净空高度时,可以使用单根长度小于隧道净空高度的多根预制钢管桩,在前一钢管完全没入前,将后一钢管与前一钢管固定连接,其连接方式可以是法兰连接、焊接、硫磺胶凝剂锚接等。
S4:施做二次衬砌
在隧道内支模、浇筑混凝土,二次衬砌600养护成型后与灌注桩300的顶端形成固化为一体。灌注桩300与二次衬砌600连接构成类简支梁结构100,如附图2中所示。需要说明的是,本申请实施例中所述的类简支梁结构100,包括但不限制仅在其两端设置灌注桩300,灌注桩300至少设置于类简支梁结构100的两端,还可以在中段增设灌注桩300。
本实施例中的二次衬砌600可以为钢筋混凝土二次衬砌600,先制作钢筋拱架后浇筑,灌注桩300的钢筋骨架伸出孔外的一端可以与钢筋拱架绑扎为一体,提高支护结构整体性。
在施工过程中,可以按照设计要求预留减震缝200,沿隧道延伸的预定路线上,减震缝200将隧道分隔为多个类简支梁结构100。本实施例中至多每隔8m设置一道减震缝200,减震缝200位于两个灌注桩300之间,减震缝200与相邻的灌注桩300的间隔距离大致相等,防止其中一边的悬挑长度过长。减震缝200内填充或者嵌固具有延展性的防水带,例如橡胶防水带,橡胶防水带连接相邻的两个类简支梁结构100,起到防渗的效果和弹性连接的作用。
进一步地,为了更好地起到减震效果,还可以在初期支护500的内壁上施做橡胶减震层400,施做橡胶减震层400的步骤可以在灌注桩300养护时同步进行,以节省工期。
可选地,先在隧道内支模,再浇筑液态橡胶,液态橡胶凝固后形成铺设在初期支护500的内壁的橡胶减震层400。
可选地,将预制成型的橡胶减震层400铺设于隧道的内壁并固定,例如粘结固定、采用螺栓固定,或设置拱架固定等。
进一步地,还可以包括在橡胶减震层400靠近二次衬砌600的一面施做防水板,将防水板固定在橡胶减震层400的表面。橡胶减震层400的表面与围岩相比、与初期支护500相比更为平整,防水板能够更好地贴合在橡胶减震层400表面,安装方便、快捷,防水板也不容易破损失效,防水板耐久性好。橡胶减震层400与防水板之间不容易形成积水区,二次衬砌600不容易受到内部积水引起的局部集中应力,提高二次衬砌600的耐久性。
可选地,在施做橡胶减震层400前,将防水板固定在预制成型的橡胶减震层400表面,再整体固定于隧道内壁。
可选地,先在初期支护500的内壁施做橡胶减震层400,然后再在固定好的橡胶减震层400的表面施做防水板。
进一步地,本申请提供的隧道支护方法无需增加衬砌结构厚度就能够提高支护结构的承载能力和刚度,因此还可以使用该隧道施工方法对既有隧道进行加固处理。示例性地,其加固施工方法如下:
在隧道的拱脚110处使用钻机按设计要求朝预设方向成孔,孔的直径、深度适应隧道的设计要求;
成孔后,吊放钢筋骨架,钢筋骨架伸出二次衬砌600;
在孔周围植入钢筋,植入钢筋至少伸入围岩;
在孔周围支模,孔及其周围的植入钢筋同处模具范围内,植入钢筋与模具内壁间隔一定距离,该距离为设计要求的混凝土保护层的厚度;
浇筑混凝土,灌注桩300养护形成连接围岩与衬砌结构的T型结构,养护至设计要求的砼强度后拆模。
本申请实施例的另一方面,提供一种隧道支护结构,其采用实施例1所述的高烈度区隧道施工方法施工成型,主要适用于围岩较为稳定的高烈度地震区,该结构将隧道的围岩纳入结构抗震范围,缓解隧道容易受地震作用损坏的问题。
请参照附图2和附图3,该支护结构包括衬砌结构和灌注桩300。
其中,衬砌结构支护隧道的内壁,防止隧道内壁垮塌。本实施例中,衬砌结构包括初期支护500和二次衬砌600。
灌注桩300设置于隧道的拱脚110处,并从拱脚110位置伸入围岩,灌注桩300的桩顶预留在围岩外部,以便于在修筑二次衬砌600时,将灌注桩300的桩顶与二次衬砌600浇筑并固结在一起,形成类简支梁结构100。
该类简支梁结构100的长度至多为8m。
参见附图3,同一隧道横断面上的两个拱脚110位置设置的灌注桩300对称。参见附图2,灌注桩300沿隧道起拱线布置。
静力状态下,该类简支梁结构100能够将上部荷载通过灌注桩300传递至下部地层,减少仰拱受荷,缓解仰拱过载开裂破坏的问题。
一般情况下,当隧道受到地震作用时,隧道的衬砌结构容易相对于围岩发生扭转而过载破坏,本申请的类简支梁结构100的受力特点与传统的隧道结构具有本质不同。本申请不是从改变二次衬砌600厚度着手,而是从改变隧道结构来实现,地震荷载更均匀地分散在地层中,围岩与支护结构共同抗震,衬砌结构追随地层变形时不容易产生扭转等过载破坏。
类简支梁结构100惯性矩相对较大,刚度高,抗扭性能好,灌注桩300将衬砌结构与围岩连接为一体,将隧道及衬砌结构的变形传递至更深更广的围岩影响范围,地震作用下,若衬砌结构追随地层变形,势必要使灌注桩300深度范围的围岩一起变形,从而有效缓解了衬砌结构相对于围岩发生扭转而过载破坏的情况。
在纵向方向上,灌注桩300对该类简支梁结构100在震动作用下不均匀沉降或抬升具有限制作用;在横向方向上,灌注桩300与围岩结合作用,对各个类简支梁结构100之间产生倾斜、错动等变形有限制作用。
由于地震波在地层中传播并最终作用于隧道时,并不一定是定向的横波或纵波,为了更好地抵抗地震波的作用,在隧道横断面上,拱脚110位置设有多根沿不同预设方向延伸的灌注桩300。
本实施例中,灌注桩300包括第一桩体310和第二桩体320,其中第一桩体310的预设角度为竖直向下,第二桩体320的预设角度与第一桩体310成15°夹角。静力状态下,主要由第一桩体310承载上部荷载,第二桩体320辅助承载上部荷载,为隧道整体提供支撑力,防止隧道沉降或变形破坏。地震作用时,第一桩体310与第二桩体320配合,抵抗来自不同角度的地震波作用,提高隧道整体抗震性能。
进一步地,第一桩体310、第二桩体320的顶端固化连接为一体,加强与围岩的连接。
沿隧道延伸预定路线上,发明人设置减震缝200将隧道分隔为在延伸方向上的多个类简支梁结构100,类简支梁结构100的长度以相邻地层情况及实际受力为准。减震缝200将隧道从相邻的灌注桩300之间分隔,如附图2所示。减震缝200的深度从表层的二次衬砌600起直达隧道的内壁,将相邻类简支梁结构100的衬砌截断。
类简支梁结构100的长度至多为8m,就是说两个减震缝200之间的距离至多为8m,减震缝200的宽度为200mm。各个类简支梁结构100的结构刚度体系各自独立,相邻类简支梁结构100的支护结构保有一定的自由度,在相互错动时不至于破坏,又具有较好的整体性,起到较好的支护效果。
为了起到更好的减震效果,缓解围岩与衬砌直接作用产生集中应力导致衬砌破坏的问题,初期支护500与二次衬砌600之间设置橡胶减震层400。地震波经过橡胶减震层400传递至二次衬砌600,橡胶减震层400能够变形耗能的特性能够降低二次衬砌600的受力,且使二次衬砌600受力更为均匀,缓解支护结构整体应力集中的问题,使二次衬砌600不容易发生破坏,提高隧道整体的抗震能力。
在围岩稳定的隧道中,还可以直接在隧道内壁的围岩表面先设置橡胶减震层400,再设置初期支护500和二次衬砌600;或者在围岩与初期支护500之间、初期支护500与二次衬砌600之间分别设置橡胶减震层400。
地层中常含有自由水,这些自由水会从隧道内壁渗出,有时会影响隧道内的交通,或者侵蚀支护结构,本实施例中的橡胶减震层400可以缓解渗水的问题,还可以在橡胶减震层400表面铺设防水板进一步地缓解这一问题。
隧道的内壁在开挖后并不平整,初期支护500能够起到一定的抹平的效果,而橡胶减震层400可以进一步抹平隧道的内壁,使隧道的内壁更为平缓、无突出尖锐部,防水板可以很好地贴合橡胶减震层400,还不容易受力破损,耐久性好。防水板可以先与橡胶减震层400贴合为一体,再整体铺设在隧道的内壁,方便安装。
为了进一步提高防渗性能,减震缝200中填充或嵌固具有延展性的防水带,本实施例中填充橡胶材质的防水带。减震缝200填充橡胶材质的防水带弹性连接相邻类简支梁结构100,该橡胶材质的防水带既能够阻挡围岩渗水,缓解支护结构受侵蚀的问题,还能够变形耗能,提高抗震能力。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高烈度区隧道施工方法,其特征在于,包括:
开挖隧道,施做初期支护;
在所述隧道的拱脚处施做贯穿所述初期支护且底端延伸至围岩的灌注桩;
施做二次衬砌,灌注桩的顶端伸入所述二次衬砌中,与所述二次衬砌固结;所述灌注桩与所述二次衬砌构成类简支梁结构,
沿预定路线依次构筑多个所述类简支梁结构。
2.根据权利要求1所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于,沿预定路线构筑多个所述类简支梁结构时,相邻所述类简支梁结构之间预留有减震缝。
3.根据权利要求2所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于:所述减震缝内填充或嵌固具有延展性的防水带。
4.根据权利要求2所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于:所述减震缝的缝宽200mm,单个所述类简支梁结构在延伸方向上的长度小于等于8m。
5.根据权利要求1所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于,在所述拱脚的位置施做多根所述灌注桩,所述灌注桩的轴线平行于所述隧道的横断面并按预设方向延伸,所述预设方向在从竖直向下方向至水平方向的范围内,至少一根所述灌注桩的预设方向竖直向下。
6.根据权利要求1所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于,施做所述二次衬砌之前,施做所述灌注桩,包括:
在所述隧道的拱脚处按设计要求使用钻机成孔,孔径大于等于300mm,孔深3~5m;
成孔后吊放钢筋骨架,就位浇筑混凝土;
灌注桩养护,至混凝土强度达到设计强度80%以上;
以及在施做所述二次衬砌后,伸入所述二次衬砌的灌注桩的顶端与所述二次衬砌固化为一体。
7.根据权利要求6所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于:在浇筑所述混凝土之后,灌注桩养护时,在所述初期支护的内壁上铺设橡胶减震层。
8.根据权利要求7所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于:所述橡胶减震层在施做之前先预制成型,并在所述橡胶减震层靠近所述二次衬砌的一面固定防水板。
9.根据权利要求6所述的高烈度区隧道施工方法,其特征在于,所述灌注桩替换为钢管桩,当设计要求的桩长大于所述隧道的净空高度时,所述钢管桩接桩处理。
10.一种隧道支护结构,其特征在于:所述支护结构采用权利要求1-9任一项所述的高烈度区隧道施工方法施工成型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910369569.8A CN110005444A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910369569.8A CN110005444A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110005444A true CN110005444A (zh) | 2019-07-12 |
Family
ID=67175677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910369569.8A Pending CN110005444A (zh) | 2019-05-05 | 2019-05-05 | 高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110005444A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111520565A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-11 | 中国石化销售股份有限公司华南分公司 | 微型桩框架式管道抗震防护结构 |
CN112664208A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-16 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种跨活动断层隧道减震缝结构、隧道结构及施工方法 |
CN112761671A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种吸能降压的隧道底部桩板结构及施工方法 |
CN113090289A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-09 | 中国神华能源股份有限公司神朔铁路分公司 | 隧道施工缝渗漏水治理方法及治理*** |
CN114294013A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 山东科技大学 | 一种基于二次注浆的岩溶隧道治理方法 |
CN114790901A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-26 | 中铁十四局集团第一工程发展有限公司 | 一种用于软弱围岩隧道的支护结构 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000073697A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Kumagai Gumi Co Ltd | レッグパイル工法 |
JP2005023582A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Shimizu Corp | トンネル支保構造およびトンネル支保工法 |
CN103195447A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-10 | 西南交通大学 | 一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法 |
CN103527212A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-01-22 | 西南交通大学 | 一种纤维混凝土二次衬砌隧道抗减震构造方法 |
CN203515597U (zh) * | 2013-10-18 | 2014-04-02 | 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 | 适用于软弱地层的隧道结构 |
CN204140086U (zh) * | 2014-08-21 | 2015-02-04 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 高速铁路分离式隧桥串接洞门 |
CN106401602A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-15 | 西南交通大学 | 富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构 |
CN106522977A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-22 | 西南交通大学 | 穿越活动断层隧道多级减震结构 |
CN106522979A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 西南交通大学 | 湿陷性黄土抗沉免压隧道结构 |
CN206539346U (zh) * | 2017-01-17 | 2017-10-03 | 中铁十六局集团第四工程有限公司 | 增强围岩缺陷段隧道抗震减震能力的交错设缝衬砌结构 |
CN109026057A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 西南交通大学 | 一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构 |
-
2019
- 2019-05-05 CN CN201910369569.8A patent/CN110005444A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000073697A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Kumagai Gumi Co Ltd | レッグパイル工法 |
JP2005023582A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Shimizu Corp | トンネル支保構造およびトンネル支保工法 |
CN103195447A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-10 | 西南交通大学 | 一种穿越活动断裂带的抗震隧道结构的建造方法 |
CN203515597U (zh) * | 2013-10-18 | 2014-04-02 | 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 | 适用于软弱地层的隧道结构 |
CN103527212A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-01-22 | 西南交通大学 | 一种纤维混凝土二次衬砌隧道抗减震构造方法 |
CN204140086U (zh) * | 2014-08-21 | 2015-02-04 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 高速铁路分离式隧桥串接洞门 |
CN106522977A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-22 | 西南交通大学 | 穿越活动断层隧道多级减震结构 |
CN106401602A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-15 | 西南交通大学 | 富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构 |
CN106522979A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 西南交通大学 | 湿陷性黄土抗沉免压隧道结构 |
CN206539346U (zh) * | 2017-01-17 | 2017-10-03 | 中铁十六局集团第四工程有限公司 | 增强围岩缺陷段隧道抗震减震能力的交错设缝衬砌结构 |
CN109026057A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 西南交通大学 | 一种适用于风积沙地层的隧道组合支护结构 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
孙静等: "《地基处理》", 31 January 2012, 中国计量出版社 * |
顾孙平: "《建筑基桩通论》", 31 December 2015, 同济大学出版社 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111520565A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-11 | 中国石化销售股份有限公司华南分公司 | 微型桩框架式管道抗震防护结构 |
CN112664208A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-16 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种跨活动断层隧道减震缝结构、隧道结构及施工方法 |
CN112761671A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种吸能降压的隧道底部桩板结构及施工方法 |
CN112761671B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-01-31 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种吸能降压的隧道底部桩板结构及施工方法 |
CN112664208B (zh) * | 2020-12-31 | 2024-02-23 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种跨活动断层隧道减震缝结构、隧道结构及施工方法 |
CN113090289A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-09 | 中国神华能源股份有限公司神朔铁路分公司 | 隧道施工缝渗漏水治理方法及治理*** |
CN113090289B (zh) * | 2021-03-22 | 2024-03-01 | 中国神华能源股份有限公司神朔铁路分公司 | 隧道施工缝渗漏水治理方法及治理*** |
CN114294013A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 山东科技大学 | 一种基于二次注浆的岩溶隧道治理方法 |
CN114790901A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-26 | 中铁十四局集团第一工程发展有限公司 | 一种用于软弱围岩隧道的支护结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110005444A (zh) | 高烈度区隧道施工方法及隧道支护结构 | |
CN205742241U (zh) | 一种钢管灌注预应力稳压封桩装置 | |
KR101014796B1 (ko) | 기성 콘크리트 기둥부재를 이용한 탑다운 시공방법 | |
CN108412503B (zh) | 偏压浅埋隧道洞口施工防护结构及其施工方法 | |
CN109538246A (zh) | 拱盖法暗挖地铁车站拱脚加固结构及施工方法 | |
CN210529712U (zh) | 基坑横跨地下管线区域的施工结构 | |
CN109914422A (zh) | 一种钢管与土钉组合式基坑支护结构及施工方法 | |
KR101631447B1 (ko) | 콘크리트 충진 강관기둥과 합성보를 이용한 지하구조물의 역타공법 | |
CN105649106A (zh) | 钢管骨肋的挡土墙结构及其施工方法 | |
CN210195766U (zh) | 一种拱盖暗挖顺筑地下结构 | |
KR101198286B1 (ko) | 지하외벽의 연속시공을 위한 역타지지공법용 논웨일 스트러트 시스템 및 이에 의한 지하구조물의 역타 시공방법 | |
JP2000352296A (ja) | 地下構造物直下の通路の形成方法 | |
CN205662920U (zh) | 一种带锚索孔的地下装配式预制桩 | |
CN210370668U (zh) | 一种位于下穿既有公路下方隧道扩建的地表加固结构 | |
JP3899307B2 (ja) | 場所打ちコンクリート充填鋼管杭、及び場所打ちコンクリート充填鋼管杭の構築方法 | |
JP3690495B2 (ja) | 建物の構築方法および建物 | |
CN209324377U (zh) | 拱盖法暗挖地铁车站拱脚加固结构 | |
CN207659988U (zh) | 地下厂房岩壁吊车梁现状基础加固结构 | |
JP5628459B1 (ja) | 防護柵の支柱構造体 | |
CN112411590A (zh) | 一种地下连续墙结构及施工方法 | |
CN103266624B (zh) | 输油气管道穿越岩溶强活动区的管道穿越支撑方法 | |
KR101020217B1 (ko) | 앵커를 이용한 암석 축조구조물 및 그 시공방법 | |
KR20210047481A (ko) | 해상활주로용 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물 | |
Kordahi | Underpinning strategies for buildings with deep foundations | |
KR20200101636A (ko) | 수직ㆍ수평 이음이 용이한 벽체용 콘크리트 복합파일 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190712 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |