专利名称：一种隧道通过软弱地层的分区加固方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，具体的是指一种隧道通过软弱地层的分区加固方法。
背景技术：
随着城市化进程的加快，地下设施的建设日新月异，隧道工程做为一种地下结构也大量得以兴建。在隧道结构通过众多地质单元时，不可避免的会遭遇软弱地层。目前，隧道通过软弱地层时一般采用地面预加固和洞内加固两种方法进行。对于洞内加固，一般采取洞内注浆的方式进行，具体分为为全断面或仅加固基底两种，未从优化隧道结构的受力和变形的角度出发阐明加固的作用和必要性，加固方法缺乏明显的针对性及目的性，施工过程具有盲目性，成本也较高。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明的目的是要提供一种成本低廉，针对性及目的性强，能有效改善隧道结构受力，同时减小因列车振动荷载引起隧道结构沉降的隧道通过软弱地层的分区加固方法。为实现上述目的，本发明提供的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于它将隧道结构的外围空间沿隧道结构的轴向分为轴向左右对称的两个侧向抗力区和隧底抗力区实行加固措施分别形成侧向加固区和隧底加固区，它包括如下步骤(I)隧道结构施工完成后，首先利用隧道结构侧腰的注浆孔，向隧道侧向插入注浆管，对隧道结构侧向抗力区的土体进行加固处理形成侧向加固区；(2)然后利用隧道结构底部的注浆孔，向隧道底部插入注浆管，对隧道结构底部抗力区的土体进行加固处理形成隧底加固区。作为优选方案，所述注浆孔为隧道结构施工完成后隧道底部和侧腰的预留孔或者在未设有预留孔的隧道结构中，在对隧道结构进行分区加固前采用小型钻孔设备在隧道结构底部和侧腰钻孔得到。进一步地所述向隧道侧向插入的注浆管分别位于隧道左右两侧的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围，所述隧道左右两侧的90度夹角范围与隧道垂直中心线左右水平对称分布；所述向隧道底部插入的注浆管位于隧道的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围，隧道底部90度夹角范围中心线与隧道垂直中心线重合。更进一步地，向隧道侧向插入的注浆管沿隧道结构圆形横截面的半径方向呈发散式设置。更进一步地，所述向隧道侧向插入的注浆管分别沿隧道内壁左右两侧各90度夹角范围内圆周方向均匀设置3个，沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。更进一步地，所述向隧道底部插入的注浆管沿隧道内壁底部90度夹角范围内的圆周方向均匀设置3个，沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。
本发明的优点在于本发明从隧道结构的受力和变形特征出发，根据隧道结构的受力情况有显著目的性和针对性地进行分区加固措施。对侧向加固区土体实施加固，在隧道受力时能有效增大侧向土体提供的抗力，从而减小隧道结构的内力，优化隧道结构配筋；对隧底加固区土体实施加固，能有效改善隧道下卧层土体的物理力学特性，一定程度上减小因列车振动荷载等引起的隧道结构沉降，具有广泛的应用价值。
图1是本发明的软弱地层分区加固图。图中1、隧道结构，2、隧底加固区，3、侧向加固区，4、加固分区线，5、注浆管。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。如图所示，隧道结构施工完成后，将隧道结构的外围空间沿隧道结构的轴向分为轴向左右对称的两个侧向抗力区和隧底抗力区实行加固措施分别形成侧向加固区和隧底加固区，包括如下步骤(I)隧道结构施工完成后，首先利用隧道结构侧腰的注浆孔，向隧道侧向插入注浆管，对隧道结构侧向抗力区的土体进行加固处理形成侧向加固区；(2)然后利用隧道结构底部的注浆孔，向隧道底部插入注浆管，对隧道结构底部抗力区的土体进行加固处理形成隧底加固区。上述注浆孔为隧道结构施工完成后隧道底部和侧腰的预留孔或者在未设有预留孔的隧道结构中，在对隧道结构进行分区加固前采用小型钻孔设备在隧道结构底部和侧腰钻孔得到。上述向隧道侧向插入的注浆管分别位于隧道左右两侧的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围，所述隧道左右两侧的90度夹角范围与隧道垂直中心线左右水平对称分布；所述向隧道底部插入的注浆管位于隧道的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围，隧道底部90度夹角范围中心线与隧道垂直中心线重合。向隧道侧向插入的注浆管沿隧道结构圆形横截面的半径方向呈发散式设置。所述向隧道侧向插入的注浆管分别沿隧道内壁左右两侧各90度夹角范围内圆周方向均匀设置3个，沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。所述向隧道底部插入的注浆管沿隧道内壁底部90度夹角范围内的圆周方向均匀设置3个，沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。上述侧向加固区和隧底加固区均位于与隧道结构同轴的扇形区域内，所述两个侧向加固区横截面上的一条边分别与隧底加固区横截面上的两条边重合，所述隧底加固区横截面上的两条边分别与水平线和竖直线的夹角为45°，所述两个侧向加固区横截面上的另外一条边与水平线和竖直线的夹角均为45°。上述注浆管沿隧道结构圆形横截面的半径方向呈发散式设置，所述侧向加固区和隧底加固区内的注浆管沿隧道结构横截面周向分别均匀设置3个。本发明的工作原理如下隧道结构施工完毕后，地层的竖向作用力会先作用到隧道结构上，随后为水平作用力，在上述作用力作用下，隧道结构会发生变形，一般表现为竖直向收缩，水平向扩张，水平向扩张受侧向抗力区土体的约束，先对侧向抗力区土体实施加固能够有效增大这种约束作用，减小隧道结构变形的同时亦能优化隧道结构的受力。本发明采取洞内分区加固的措施，针对列车振动荷载影响对下卧软弱地层的影响，对隧道结构基底进行洞内加固，能有效控制因列车振动荷载引起的下卧软土地层的沉降。同时考虑到软土地层在隧道结构受力时提供的侧向抗力小的特点，针对性的对隧道侧向抗力区的软土进行加固，改善抗力区土体力学性能，增大隧道结构的侧向被动抗力，改善隧道结构受力。并且通过注浆管的设置来实现对不同区域的地层实施加固，使用较少的施工材料就能达到较好的加固效果，能有效地缩短工时，降低施工成本。
权利要求
1.一种隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于它将隧道结构的外围空间沿隧道结构的轴向分为轴向左右对称的两个侧向抗力区和隧底抗力区实行加固措施分别形成侧向加固区和隧底加固区，它包括如下步骤(1)隧道结构施工完成后，首先利用隧道结构侧腰的注浆孔，向隧道侧向插入注浆管， 对隧道结构侧向抗力区的土体进行加固处理形成侧向加固区；(2)然后利用隧道结构底部的注浆孔，向隧道底部插入注浆管，对隧道结构底部抗力区的土体进行加固处理形成隧底加固区。
2.根据权利要求1所述的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于所述注浆孔为隧道结构施工完成后隧道底部和侧腰的预留孔或者在未设有预留孔的隧道结构中，在对隧道结构进行分区加固前采用小型钻孔设备在隧道结构底部和侧腰钻孔得到。
3.根据权利要求1或2所述的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于所述向隧道侧向插入的注浆管分别位于隧道左右两侧的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围， 所述隧道左右两侧的90度夹角范围与隧道垂直中心线左右水平对称分布；所述向隧道底部插入的注浆管位于隧道的沿隧道内壁圆周方向90度夹角范围，隧道底部90度夹角范围中心线与隧道垂直中心线重合。
4.根据权利要求3所述的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于向隧道侧向插入的注浆管沿隧道结构圆形横截面的半径方向呈发散式设置。
5.根据权利要求3所述的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于所述向隧道侧向插入的注浆管分别沿隧道内壁左右两侧各90度夹角范围内圆周方向均匀设置3个， 沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。
6.根据权利要求3所述的隧道通过软弱地层的分区加固方法，其特征在于所述向隧道底部插入的注浆管沿隧道内壁底部90度夹角范围内的圆周方向均匀设置3个，沿隧道长度方向依次设置多个注浆管。
全文摘要
本发明公开了一种隧道通过软弱地层的分区加固方法，它将隧道结构的外围空间沿隧道结构的轴向分为对称的两个侧向抗力区和隧底抗力区实行加固措施分别形成侧向加固区和隧底加固区，它包括如下步骤(1)首先对隧道侧向的土体进行加固处理形成侧向加固区；(2)然后对隧道底部的土体进行加固处理形成隧底加固区。本发明针对隧道结构的受力特征和变形特征，有显著目的性和针对性地进行分区加固措施，能有效改善软弱地层中赋存隧道受力性能的同时一定程度上减小因列车振动荷载引起的隧道结构沉降，具有广泛的应用价值。
文档编号E02D3/12GK103015404SQ201210592200
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者王腾飞, 殷怀连, 谢俊, 孙文昊, 石太伟, 张俊龙, 郭磊 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司