湿陷性黄土抗沉免压隧道结构的制作方法

本发明涉及隧道领域，具体涉及湿陷性黄土抗沉免压隧道结构。

背景技术：

在湿陷性黄土地层中，当地层由于黄土湿陷而沉降，埋置于地层中的隧道结构将随之产生沉降，隧道内净空和线路线型将受到严重影响，为此在设计中多在仰拱底部设置桩基来维持隧道结构的相对稳定，从而保证线路的稳定。而传统复合式隧道结构二衬与初期支护密贴，两者共同变形，共同受力，当底部设置桩基保持相对稳定时，二衬与初支将承受上覆土柱荷载和附加的被动土压力，当埋深较深时，结构将难于承受而产生破坏，或造价非常高昂，在设计上不合理。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出湿陷性黄土抗沉免压隧道结构，具体技术方案如下：

一种湿陷性黄土抗沉免压隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护(1)和二次衬砌(3)，其关键在于：所述二次衬砌(3)包括拱圈(3-1)、边墙(3-2)和仰拱(3-3)，在所述边墙(3-2)及拱圈(3-1)对应的二次衬砌(3)和初期支护(1)之间设置有轻质缓冲层(2)，在所述仰拱(3-3)下表面分布有基桩(4)，该基桩(4)上端与所述仰拱(3-3)固定连接，下端穿过所述初期支护(1)固定在该初期支护(1)下方的稳定地层内。

本发明是这样实现的：本发明的二次衬砌与初期支护分离，在二次衬砌的仰拱下设置支撑二次衬砌的基桩，基桩穿过初期支护固定于初期支护下方的稳定地层内，基桩和初期支护接触部分隔离，使两者不产生相互摩擦，这样初期支护在受到被动土压力而下沉或变形时，隧道内部的二次衬砌在基桩的支撑下不下沉且不变形，从而使隧道路面和线性保持稳定；在二次衬砌和初期支护之间设置轻质缓冲层，一方面使二次衬砌对初期支护提供一定支撑作用，另一方面使初期支护对二次衬砌提供一定约束作用，从而提高整体结构的抗震和抗冲击能力。

为更好的实现本发明，可进一步为：

所述基桩(4)设有钢管护壁，在该钢管护壁内为钢筋混凝土结构；所述基桩(4)上端设置有桩头(8)并与所述仰拱(3-3)一体化连接；所述初期支护(1)下部开设有用于穿设所述基桩(4)的孔，在该孔内壁上设有钢圈(5)，该钢圈(5)与所述初期支护(1)内铺设的钢拱架(7)固定连接；所述钢圈(5)与所述基桩(4)之间填充有滑动材料，这样，钢管护壁使基桩更坚固，基桩上部设置的桩头扩大基桩与二次衬砌一体化连接的面积，使二次衬砌更稳定地连接在基桩上，另外在初期支护上与基桩接触的部分设置钢圈，用来隔离初期支护和基桩，并在两者之间填充有滑动材料，减小两者摩擦的同时，还保护初期支护不受基桩的损坏；

所述轻质缓冲层(2)为乒乓球混凝土层，该乒乓球混凝土层呈月牙形，月牙形的所述乒乓球混凝土层关于所述隧道中心线对称，适应隧道结构的沉降，满足隧道沉降承压要求；

所述滑动材料为砂砾石(6)，砂砾石具有流动性，在起滑动作用减小初期支护和基桩之间摩擦力的同时，还能提高基桩的抗震和抗冲击能力。

本发明的有益效果为：二次衬砌和初期支护分离后单独受力，并在两者之间设置有轻质缓冲层，使这种结构的抗震性和抗冲击力性能得到明显的提高，而且二次衬砌受力较小，可减少钢筋混凝土用量，节约隧道的制造成本；隧道二次衬砌不承受较大的上覆土柱压力，受力较小，可增加安全储备和设防措施，隧道内净空和线型可得到充分保证，隧道结构不会受到周围地层条件变化的影响；使用基桩支撑二次衬砌，使本发明可适用于具有地基软弱和后期沉降量大的各种不良地质条件中的隧道结构。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为二次衬砌的结构示意图；

图3为基桩与二次衬砌连接部分的结构放大图；

图4为初期支护与基桩接触部分的结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图4所示：一种湿陷性黄土抗沉免压隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护1和二次衬砌3，二次衬砌3包括拱圈3-1、边墙3-2和仰拱3-3，在边墙3-2及拱圈3-1对应的二次衬砌3和初期支护1之间设置有轻质缓冲层2，在仰拱3-3下表面分布有基桩4，基桩4上端与仰拱3-3固定连接，下端穿过初期支护1固定在初期支护1下方的稳定地层内；

基桩4设有钢管护壁，在钢管护壁内为钢筋混凝土结构；基桩4上端设置有桩头8并与仰拱3-3一体化连接；

初期支护1下部开设有用于穿设基桩4的孔，在孔内壁上设有钢圈5，钢圈5与初期支护1内铺设的钢拱架7固定连接；钢圈5与基桩4之间填充有滑动材料，此滑动材料为砂砾石6；

轻质缓冲层2为乒乓球混凝土层，乒乓球混凝土层呈月牙形，月牙形的乒乓球混凝土层关于所述隧道的中心线对称。

施工时：适当扩大初期支护1的拱墙端面开挖，然后施作初期支护1；在初期支护1下部事先设计好的孔位开设用于穿设基桩4的孔，在开孔处用钢圈5与切断的钢拱架7固定连接，保证钢拱架7的完整性，在孔内穿设钢管护壁，其中，钢管护壁的下端部固定于稳定地层，钢管护壁和初期支护1接触的部分设钢模板隔离，然后在该钢管护壁内灌注钢筋混凝土；施作二次衬砌3前取出钢模板，在基桩4与初期支护1之间填充砂砾石6，而后设外模施作二次衬砌3，二次衬砌3和基桩4刚接；用乒乓球混凝土填充初期支护1和二次衬砌3之间的月牙形空间。