等代公路隧道仰拱的加固结构的制作方法

本实用新型涉及公路隧道仰拱病害处治领域，具体涉及一种等代公路隧道仰拱的加固结构。

背景技术：

近年来，我国公路隧道蓬勃发展。截止2017年底，我国公路隧道建成16229处、1528.51万m，目前总长度居世界首位。然而随着公路隧道的大规模修建及对隧道仰拱的结构的不重视，在已通车运营公路隧道中隧道仰拱诸如仰拱底鼓开裂、衬砌结构破坏、路面翻浆冒水等病害时有发生。这严重影响了隧道的运营安全，甚至造成重大人员的伤亡和财产损失。仰拱作为隧道的重要组成部分，直接影响隧道的整体稳定和长期运营安全。在新建和已运营的隧道中隧道底部结构经常出现开裂、破损甚至沉陷错台等现象，严重危及行车安全。目前常用的处治措施是拆换病害段的路面仰拱，再重新施作仰拱、路面，恢复通车。拆换仰拱处治方法一方面施工周期比较长，对已通车道路影响较大，且在拆除仰拱施工期间，缺乏下部承力结构，还有可能造成隧道边墙开裂甚至整体失稳，导致二次灾害。另一方面如果后期地基继续沉降还会造成该处理段落路面再次开裂，严重影响交通安全。

因此，为解决以上问题，需要一种等代公路隧道仰拱的加固结构，能够做到不开挖隧道仰拱和围岩对隧道仰拱病害进行结构等代加固，以减少对隧道既有结构的扰动，控制边墙沉降变形，适用于运营通车隧道仰拱病害路段，实现在不拆换仰拱的情况下对仰拱病害路段进行加固修复的目的，避免拆除仰拱加固隧道对隧道衬砌产生二次扰动和应力重分布进而引起的整体稳定性破坏，缩短处治时间，降低工程造价和施工影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供等代公路隧道仰拱的加固结构，能够做到不开挖隧道仰拱和围岩对隧道仰拱病害进行结构等代加固，以减少对隧道既有结构的扰动，控制边墙沉降变形，适用于运营通车隧道仰拱病害路段，实现在不拆换仰拱的情况下对仰拱病害路段进行加固修复的目的，避免拆除仰拱加固隧道对隧道衬砌产生二次扰动和应力重分布进而引起的整体稳定性破坏，缩短处治时间，降低工程造价和施工影响。

本实用新型的等代公路隧道仰拱的加固结构，包括设置在隧道二次衬砌边墙底部的加固装置和设置在隧道底部的支撑装置；所述加固装置向外且向下倾斜的依次穿过二次衬砌、防水板和初期支护并延伸至围岩内；所述支撑装置包括多个阵列分布在隧道底部的固定桩和设置在固定桩上方并与所有固定桩连接的支撑板；所述固定桩竖直向下依次穿过仰拱填充和仰拱并延伸至围岩内。

进一步的，所述支撑板两端与仰拱顶部连接。

进一步的，所述固定桩为内部浇筑有混凝土的钢管桩，所述钢管桩包括管桩主体和套设且焊接在管桩主体顶端的防沉降套管，所述防沉降套管顶端沿径向向外延伸形成凸台。

进一步的，所述支撑板由钢筋支架浇筑混凝土形成，并且浇筑形成支撑板的混凝土与固定桩内混凝土凝结形成一个整体。

进一步的，所述防沉降套管位于仰拱填充上方，嵌入在支撑板的混凝土内。

进一步的，所述管桩主体的管壁上沿轴向间隔设置有多组注浆孔，每组注浆孔沿周向间隔设置有多个。

进一步的，所述加固装置为锁脚钢管。

进一步的，所述支撑板表面铺筑有沥青混凝土路面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种等代公路隧道仰拱的加固结构，通过加固装置增加隧道边墙底部支撑力，避免二次衬砌、防水板和初期支护移动，通过支撑装置提高地基承载力，有效的抵抗隧道下部地层传来的作用力。加固装置和支撑装置将仰拱水平力和竖向力分解，底部加固装置可承担仰拱受拉和受压两种工况并传导至围岩内，支撑装置传递围岩水平向压力，使结构受力成环。支撑板和固定桩连接成一个整体能够减少地面沉降，适用于易沉降的不良路段，实现在不拆换仰拱的情况下对仰拱病害路段进行加固修复的目的，避免换拱处治对隧道衬砌整体稳定性的破坏，缩短处治时间和施工造价。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的固定桩的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中的等代公路隧道仰拱的加固结构，包括设置在隧道二次衬砌2边墙底部的加固装置1和设置在隧道底部的支撑装置；所述加固装置1向外且向下倾斜的依次穿过二次衬砌2、防水板3和初期支护4并延伸至围岩5内；所述支撑装置包括多个阵列分布在隧道底部的固定桩6和设置在固定桩6上方并与所有固定桩6连接的支撑板7；所述固定桩6竖直向下依次穿过仰拱填充8和仰拱9并延伸至围岩5内。在本实施例中，加固装置1镜像对称的设置在隧道两侧；每行设置有四个固定桩6，隧道左右两侧各两个并且以隧道中线为中心对称，行数为列数的5-10倍，行距列距相同，根据隧道长度设置多组等代公路隧道仰拱9的加固结构，且相邻两组间的支撑板7设置橡胶分隔适用热胀冷缩变化。在新建和已运营的隧道中隧道底部结构出现开裂、破损甚至沉陷错台等现象后，通过加固装置1增加隧道边墙底部支撑力，避免二次衬砌2、防水板3和初期支护4移动，通过支撑装置提高地基承载力，有效的抵抗隧道下部地层传来的作用力。加固装置和支撑装置将仰拱水平力和竖向力分解，底部加固装置可承担仰拱受拉和受压两种工况并传导至围岩内，支撑装置传递围岩水平向压力，使结构受力成环。支撑板7和固定桩6连接成一个整体能够减少地面沉降，适用于易沉降的不良路段，实现在不拆换仰拱9的情况下对仰拱9病害路段进行加固修复的目的，避免换拱处治对隧道衬砌整体稳定性的破坏，缩短处治时间和施工造价。

本实施例中，所述支撑板7两端与仰拱9顶部连接。支撑板7两端与仰拱9顶部连接，并且支撑板7位于仰拱填充8上方，相当于隧道下部地层对仰拱9的作用力能够大部分传递到支撑板7上，显著提高隧道抵御围岩5变形的能力。

本实施例中，所述固定桩6为内部浇筑有混凝土的钢管桩，所述钢管桩包括管桩主体61和套设且焊接在管桩主体61顶端的防沉降套管62，所述防沉降套管62顶端沿径向向外延伸形成凸台。管桩主体61依次穿过仰拱填充8和仰拱9并延伸至围岩5内，顶端套设有防沉降套管62的部分凸出于仰拱填充8，并且防沉降套管62截面为t字形，底部压在仰拱填充8上方，提高防沉降能力。

本实施例中，所述支撑板7由钢筋支架浇筑混凝土形成，并且浇筑形成支撑板7的混凝土与固定桩6内混凝土凝结形成一个整体。在固定桩6内混凝土未凝结前浇筑用于形成支撑板7的混凝土，使固定桩6内混凝土和用于形成支撑板7的混凝土成为一个整体的结构，提高地基承载力，很好地控制地面沉降。

本实施例中，所述防沉降套管62位于仰拱填充8上方，嵌入在支撑板7的混凝土内，这种设计使支撑板7和固定桩6在混凝土凝结和硬化后强度提高，稳定性也更高。

本实施例中，所述管桩主体61的管壁上沿轴向间隔设置有多组注浆孔61a，每组注浆孔61a沿周向间隔设置有多个。管桩主体61是设置在预先钻的孔内，孔与管桩主体61之间可能存在缝隙，混凝土通过能够注浆孔61a填充该缝隙。

本实施例中，所述加固装置1为锁脚钢管。锁脚钢管安装简便，造价低，两侧的隧道二次衬砌2边墙底部镜像对称设置有锁脚钢管，并且两侧的隧道二次衬砌2边墙底部能够根据隧道长度沿隧道纵向间隔设置多个锁脚钢管。

本实施例中，所述支撑板7表面铺筑有沥青混凝土路面10。支撑板7是钢筋混凝土结构，用做路面板存在噪声大、行驶舒适性差、路面接缝处受力处颠簸等缺点，铺设沥青混凝土路面10有面层较软、表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便等优点。

施工时，首先拆除两侧电缆槽、挖除沥青混凝土面板，将电缆槽内附属设置临时安置；然后在两侧的隧道二次衬砌2边墙底部打入锁脚钢管；接着钻孔并放入钢管桩并检查修复排水设置；随后浇筑钢管桩，并在钢管桩内混凝土未凝结前浇筑支撑板7；最后铺筑沥青混凝土路面10，安装附属设置。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。