CN218934444U - 冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道加固技术领域，具体地说，涉及冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构。该加固结构包括沿隧道侧壁的环向设于掌子面处的拱顶加固体，拱顶加固体的两侧分别延伸至隧道两侧下边坡的锚固结构处；拱顶加固体具有多个依次咬接设置的桩体，桩体通过水平旋喷机采用旋喷水泥浆液形成。本发明具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支撑等多重功能，故而综合效果较好。

Description

冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构

技术领域

本发明涉及隧道加固技术领域，具体地说，涉及冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构。

背景技术

近年来，我国铁路建设高速发展，与之相关的隧道工程也日渐增多。隧道工程作为地下工程的一种，其施工会造成围岩扰动，宏观表现在隧道变形和地表沉降。尤其是围岩稳定性差、富含地下水等，会造成涌水、涌泥甚至塌方，酿成隧道施工安全事故，因此，在隧道施工前需要对隧道掌子面前方土体进行超前支护。

目前针对冻土地区的隧道加固结构及方法仍然存在效率较差、工期较长等缺点。

发明内容

本发明提供了一种冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其包括沿隧道侧壁的环向设于掌子面处的拱顶加固体，拱顶加固体的两侧分别延伸至隧道两侧下边坡的锚固结构处；拱顶加固体具有多个依次咬接设置的桩体，桩体通过水平旋喷机采用旋喷水泥浆液形成。

本发明的加固结构具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支撑等多重功能，故而综合效果较好。由于桩体在高压旋喷过程中，土体与水泥浆液能够较佳地充分混合，故而能够形成一种类似混凝土的固结体，故而使得拱顶加固体的整体强度能够优于常规的水泥结构。此外，由于在水平旋喷机的旋喷过程中，高压注入的水泥浆液能够将较大的块状土体破碎，进而使得水泥浆液能够更充分地与土体混合，故而使得拱顶加固体的均匀度较好。并且，由于水平旋喷机的旋喷水泥浆液仅作用于桩体区域处，故而能够较佳地实现对拱顶加固体的范围及强度等的设计要求的控制。

作为优选，桩体直径为500mm、长度为15m，相邻桩体的环向间距为35cm。故而使得桩体能够具备较佳的强度。

作为优选，桩体的外插角为3°。故而使得桩体能够具备较佳的强度。

作为优选，位于隧道拱部120°范围处的桩体中部均设置注浆钢管，注浆钢管用于通过注浆在拱顶加固体处形成注浆加固结构。故而能够进一步地提升拱顶加固体对隧道拱顶区域的加固强度。

作为优选，注浆钢管的长度与桩体的长度一致。故而能够较佳实现后续的注浆步骤。

作为优选，还包括设于掌子面上部的掌子面加固体，掌子面加固体包括多根通过高压旋喷桩机采用水平旋喷水泥浆液形成的掌子面加固桩。故而能够较佳地实现对掌子面处的加固。

本发明还提供了一种冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固方法，其具有如下步骤：

单个桩体的旋喷成型，通过水平旋喷机开设对应桩体的水平孔位，在相应水平孔位开设完成后，回撤水平旋喷机的钻杆并旋喷水泥浆液；

拱顶加固体的成型，首先旋喷成型拱顶桩体，拱顶桩体为位于隧道拱顶处的桩体；之后，自上而下且左右交替地与前一已经成型的桩体间隔1个桩体地旋喷成型第一组桩体；之后，在所述间隔1个桩体的位置处旋喷成型第二组桩体。

通过本实施例的方法，能够有效地防止了隧道坍塌，确保了洞内施工、道路行车和管线安全，避免了对隧道采取其它的相关加固措施及费用；且不仅大大提高了进度，还有利于机械化作业，提高了机械利用率，减少了能源的浪费。

作为优选，水泥浆液的泥水比为1:1。

附图说明

图1为实施例1中的加固结构的示意图；

图2为实施例1中的加固方法的示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例1

见于图1，本实施例提供了一种冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其包括沿隧道侧壁的环向设于掌子面处的拱顶加固体100，拱顶加固体100的两侧分别延伸至隧道两侧下边坡的锚固结构30处；拱顶加固体100具有多个依次咬接设置的桩体110，桩体110通过水平旋喷机采用旋喷水泥浆液形成。

本实施例的加固结构具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支撑等多重功能，故而综合效果较好。由于桩体110在高压旋喷过程中，土体与水泥浆液能够较佳地充分混合，故而能够形成一种类似混凝土的固结体，故而使得拱顶加固体100的整体强度能够优于常规的水泥结构。此外，由于在水平旋喷机的旋喷过程中，高压注入的水泥浆液能够将较大的块状土体破碎，进而使得水泥浆液能够更充分地与土体混合，故而使得拱顶加固体100的均匀度较好。并且，由于水平旋喷机的旋喷水泥浆液仅作用于桩体110区域处，故而能够较佳地实现对拱顶加固体100的范围及强度等的设计要求的控制。

可以理解的是，本实施例中所采用的水平旋喷机为现有设备，且高压水平旋喷水泥浆液的原理也为现有原理。具体为：采用水平定向钻孔，钻至设计深度后，边拨钻杆边把浆液喷射到土体内，借助流体的冲击力切削土层，改变土体结构；在桩体110成型过程中，钻杆能够保持低速旋转且缓慢外拔，于此同时水泥浆液会被水平旋喷至土体处，在水泥浆液胶结硬化后即可形成直径较均匀且具有一定强度的桩体110，从而实现了拱顶加固体100的获取。

此外，本实施例中的桩体110通过依次咬接的设置，能够以类似同心圆的形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，即拱顶加固体100。拱顶加固体100能够同时具有梁效应、拱效应和土体改良加强效应，故而能够较佳地起到防流沙抗滑移、保证隧道掘进安全的作用；同时，在旋喷水泥浆液的过程中，水泥浆液还能沿着地层的缝隙渗透扩散，尤其在涌水量较大的地层中，水泥浆液能够通过扩散实现对该类缝隙的填充，故而还能够具有较佳的止水效果。

本实施例中，桩体110直径为500mm、长度为15m，相邻桩体110的环向间距为35cm(即相邻桩体110间咬合15cm)。故而使得桩体110能够具备较佳的强度。

本实施例中，桩体110的外插角为3°(与水平面的倾角且上倾)。故而使得桩体110能够具备较佳的强度。

本实施例中的加固结构能够较佳地适用于各类铁路、公路隧道等软弱地层的加固场景中，其加固范围能够设置于土石分界线以下50cm。

本实施例中，位于隧道拱部120°范围处的桩体110中部均设置注浆钢管120，注浆钢管120用于通过注浆在拱顶加固体100处形成注浆加固结构。故而能够进一步地提升拱顶加固体100对隧道拱顶区域的加固强度。

本实施例中，注浆钢管120能够采用直径76mm、长度15m的钢管。

本实施例中，注浆钢管120的长度与桩体110的长度一致。故而能够较佳实现后续的注浆步骤。

本实施例中的加固结构，还包括设于掌子面上部的掌子面加固体，掌子面加固体包括多根通过高压旋喷桩机采用水平旋喷水泥浆液形成的掌子面加固桩130。故而能够较佳地实现对掌子面处的加固。

本实施例中，掌子面加固桩130为5根，且长度为10m，直径为500mm。

本实施例中，所述的隧道两侧下边坡是指，在采用现有的三台阶临时横撑施工工法进行暗洞开挖时，下台阶的两侧。其中，掌子面加固体能够设于上台阶处。其中，锚固结构30能够为药卷锚杆。

基于本实施例的加固结构，在对冻土地区高压水平旋喷桩隧道进行加固时，能够具体如下步骤：

单个桩体110的旋喷成型，通过水平旋喷机开设对应桩体110的水平孔位，在相应水平孔位开设完成后，回撤水平旋喷机的钻杆并旋喷水泥浆液；

拱顶加固体100的成型，首先旋喷成型拱顶桩体，拱顶桩体为位于隧道拱顶处的桩体110；之后，自上而下且左右交替地与前一已经成型的桩体110间隔1个桩体110地旋喷成型第一组桩体(左2，右2，左4，右4……)；之后，在所述间隔1个桩体110的位置处旋喷成型第二组桩体(左1，右1，左3，右3……)。

通过本实施例的方法，能够有效地防止了隧道坍塌，确保了洞内施工、道路行车和管线安全，避免了对隧道采取其它的相关加固措施及费用；且不仅大大提高了进度，还有利于机械化作业，提高了机械利用率，减少了能源的浪费。

在某一具体工程的实际应用中，缩短工期50天，工效提高0.5倍，节约作业人次约1000次。

本实施例中，水泥浆液的泥水比为1:1。其中，水泥可采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液能够在隧道为配置并输送至掌子面处。

本实施例中，水平旋喷机能够采用PG185-T水平旋喷机。

本实施例中，能够首先测定每个桩体110的水平孔位，而后通过导轨定向对钻杆进行导向。

本实施例中，在每个水平孔位退出钻头后，采用堵头封堵孔口，并在未完全固化的桩体110中***注浆钢管120，待桩体110初凝后，即可通过注浆钢管120进行注浆以形成注浆加固结构。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的一个或几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实施例所示的也只是本发明的实施方式的部分，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：包括沿隧道侧壁的环向设于掌子面处的拱顶加固体(100)，拱顶加固体(100)的两侧分别延伸至隧道两侧下边坡的锚固结构(30)处；拱顶加固体(100)具有多个依次咬接设置的桩体(110)，桩体(110)通过水平旋喷机采用旋喷水泥浆液形成。

2.根据权利要求1所述的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：桩体(110)直径为500mm、长度为15m，相邻桩体(110)的环向间距为35cm。

3.根据权利要求1或2所述的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：桩体(110)的外插角为3°。

4.根据权利要求1或2所述的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：位于隧道拱部120°范围处的桩体(110)中部均设置注浆钢管(120)，注浆钢管(120)用于通过注浆在拱顶加固体(100)处形成注浆加固结构。

5.根据权利要求1所述的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：注浆钢管(120)的长度与桩体(110)的长度一致。

6.根据权利要求1所述的冻土地区高压水平旋喷桩隧道加固结构，其特征在于：还包括设于掌子面上部的掌子面加固体，掌子面加固体包括多根通过高压旋喷桩机采用水平旋喷水泥浆液形成的掌子面加固桩(130)。

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