一种铁路隧道底鼓变形治理结构及施工方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，特别是一种铁路隧道底鼓变形治理结构及施工方法。

背景技术：

目前针对铁路隧道底鼓变形问题，通常采用在设计阶段强化隧底结构、加强隧底锚固强度、针对隧底隆起高风险段落将无砟轨道换成轨面可调范围更大的有砟轨道等措施。同时，在施工过程中提高施工质量、做好监控量测、充分释放原有的围岩应力。然而，由于隧底岩体的变形的持续性，轨道结构有限的可调量很难抵抗长期的隆起量。一旦隆起量超过可调量，则需要进行隧道底鼓变形的治理，治理时间长且治理成本高。因此，如何延长隧道底鼓变形的治理周期也成为了保证隧底结构安全的重要研究方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种铁路隧道底鼓变形治理结构及施工方法，将隧道结构设置为灵活的可调结构，通过可调整量抵消隧底隆起变形量，延长隧道底鼓变形的治理周期。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁路隧道底鼓变形治理结构，包括在边跨段设有的隧底重构衬砌，在所述隧底重构衬砌的下方设有置锚固桩，所述锚固桩伸入稳定岩层，在所有所述锚固桩的上方设有板梁，所述板梁覆盖跨中段和所述边跨段，所述锚固桩和所述板梁之间通过调整型支座进行连接，所述调整型支座的高度可调，且所述边跨段预留有检修通道，所述检修通道与所述调整型支座相连通。

本发明所述的治理结构，通过设置锚固桩并伸入稳定岩层，不仅可支撑上部的板梁，且可减小岩土变形对隧道轨面高度的影响，保证在治理一次后，轨面高度就能基本保持稳定；通过设置调整型支座，可通过调整支座的高度，适应隧底不同位置的变形量调整需求，从而实现治理隧道底鼓变形的目的，使得高度调整更加灵活多变；更为重要的是，通过预留检修通道，在之后的铁路运营过程中，可以随时根据变形检测结果，穿过所述检修通道到达所述调整型支座，通过改变调整型支座的高度，再次对隧道底鼓变形进行调整。

因此，本发明将隧道结构设置为灵活的可调结构，通过支座的可调整量抵消隧底隆起变形量，通过预留检修通道，可进行多次调整，只有超过所述调整型支座的调整量范围时，才需要再次对隧道底鼓变形进行治理，大大延长了隧道底鼓变形的治理周期。

作为本发明的优选方案，所述治理结构还包括设置在所述边跨段两侧的锚杆，所述锚杆伸入稳定岩层，对隧道两侧的岩体进行锚固，为隧底结构的拆除和治理结构的施工提供稳定的施工空间。

作为本发明的优选方案，在所述锚固桩的上方设有盖梁，在所述盖梁的上方设有所述调整型支座。所述盖梁用于支承、分布和传递上部板梁、轨道等结构的荷载。

作为本发明的优选方案，所述调整型支座包括多个沿竖直方向布置的调整板，所有所述调整板之间可拆卸式连接。可通过改变调整板的数量，改变调整型支座的高度，从而通过降低支座高度来调整上部列车行驶轨面的高度。

作为本发明的优选方案，所述调整型支座的调整量大于或等于100mm，满足隧道底鼓变形的调整量需求。

作为本发明的优选方案，便于所述调整板具有多种厚度尺寸，更加便于对调整型支座的高度进行调整。

作为本发明的优选方案，所述板梁的长度为10m-20m，所述板梁为现浇结构或预制结构。

本发明还公开了一种铁路隧道底鼓变形治理的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：拆除跨中段和边跨段的既有轨道结构，在所述边跨段两侧设置锚杆，所述锚杆伸入稳定岩层；

步骤二：拆除所述边跨段的既有仰拱填充和既有仰拱二次衬砌，并向下扩挖，拆除所述跨中段的既有仰拱填充；

步骤三：重构所述边跨段的仰拱二次衬砌，形成隧底重构衬砌，并在所述隧底重构衬砌的下方施工锚固桩，所述锚固桩伸入稳定岩层；

步骤四：在所述锚固桩的上方施工盖梁，待所述盖梁施工完成后，安装调整型支座；

步骤五：在所述调整型支座的上方施工板梁，将所述板梁覆盖所述跨中段和所述边跨段；

步骤六：在所述边跨段预留检修通道，所述检修通道与所述调整型支座相连通。

本发明所述的施工方法通过对发生隧道底鼓变形的需整治隧道段的隧底结构进行拆除和重构，以及设置锚固桩、调整型支座和预留检修通道，不仅可以方便对隧道底鼓变形进行治理，且在一次治理完成之后，可保持轨面高度基本稳定，可穿过所述检修通道到达所述调整型支座，通过改变调整型支座的高度，再次对隧道底鼓变形进行调整，因此，可大大延长隧道底鼓变形的治理周期。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中，所述跨中段仅拆除无砟轨道，保留两侧的侧沟及电缆槽，所述边跨段拆除无砟轨道、侧沟及电缆槽，所述步骤二中，所述跨中段仅拆除既有仰拱填充，保留隧道中心水沟。可减少隧道拆除和重构的工作量，减小施工成本。

作为本发明的优选方案，在所述步骤四和所述步骤五之间还包括以下步骤：

重构隧道附属结构，包括重构隧道中心水沟、侧沟及电缆槽，将所述附属结构和未整治隧道段顺接，所述隧道中心水沟、侧沟及电缆槽底部采用混凝土进行回填。

作为本发明的优选方案，所述步骤五中，所述板梁采用原位现浇或洞外预制形成，并在所述跨中段的所述板梁的底部设置隧道横向排水管，将侧沟和隧道中心水沟重新连通，保证隧道排水系统通畅。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明所述的治理结构的有益效果是：

本发明所述的治理结构，通过设置锚固桩并伸入稳定岩层，不仅可支撑上部的板梁，且可减小岩土变形对隧道轨面高度的影响，保证在治理一次后，轨面高度就能基本保持稳定；通过设置调整型支座，可通过调整支座的高度，适应隧底不同位置的变形量调整需求，从而实现治理隧道底鼓变形的目的，使得高度调整更加灵活多变；更为重要的是，通过预留检修通道，在之后的铁路运营过程中，可以随时根据变形检测结果，穿过所述检修通道到达所述调整型支座，通过改变调整型支座的高度，再次对隧道底鼓变形进行调整。

因此，本发明将隧道结构设置为灵活的可调结构，通过支座的可调整量抵消隧底隆起变形量，通过预留检修通道，可进行多次调整，只有超过所述调整型支座的调整量范围时，才需要再次对隧道底鼓变形进行治理，大大延长了隧道底鼓变形的治理周期。

本发明所述的施工方法的有益效果是：

本发明所述的施工方法通过对发生隧道底鼓变形的需整治隧道段的隧底结构进行拆除和重构，以及设置锚固桩、调整型支座和预留检修通道，不仅可以方便对隧道底鼓变形进行治理，且在一次治理完成之后，可保持轨面高度基本稳定，可穿过所述检修通道到达所述调整型支座，通过改变调整型支座的高度，再次对隧道底鼓变形进行调整，因此，可大大延长隧道底鼓变形的治理周期。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的铁路隧道底鼓变形治理结构的平面布置图。

图2是图1中的a-a剖视图。

图3是图1中的b-b-剖视图。

图4是图2中的c-c-剖视图。

图5是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤一在边跨段的施工示意图。

图6是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤一在跨中段的施工示意图。

图7是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤二在边跨段的施工示意图。

图8是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤二在跨中段的施工示意图。

图9是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤三在边跨段的施工示意图。

图10是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤四在边跨段的施工示意图。

图11是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤五在边跨段的施工示意图。

图12是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤六在边跨段的施工示意图。

图13是本发明实施例2所述的铁路隧道底鼓变形治理的施工方法的步骤六在跨中段的施工示意图。

图标：1-隧道中心水沟，2-侧沟及电缆槽，3-内轨顶面，4-轨道结构，5-板梁，6-检修通道，61-检修通道进出口，7-调整型支座，8-盖梁，9-锚固桩，10-既有仰拱二次衬砌，11-隧底重构衬砌，12-混凝土回填，13-锁脚锚杆，14-砂浆锚杆，15-横向排水管，16-既有仰拱填充，17-隧底扩挖部分。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-图4所示，一种铁路隧道底鼓变形治理结构，包括在发生隧道底鼓变形的需整治隧道段的边跨段(设有锚固桩9和调整型支座7的隧道段，图1中a-a剖面处)设有的隧底重构衬砌11，而需整治隧道段的的跨中段(相邻两个边跨段之间的隧道段，图1中b-b剖面处)的既有仰拱二次衬砌10保持不变。对于边跨段，在所述隧底重构衬砌11的下方设有多个置锚固桩9，所述锚固桩9伸入稳定岩层，所述锚固桩9可以沿着隧道的横向和纵向间隔布置，在本实施例中，在每个边跨段，所述锚固桩9沿着隧道横向布置四个，每半幅隧道布置两个。对于边跨段，在两侧边墙处还连接有锚杆，所述锚杆包括锁脚锚杆13和砂浆锚杆14，所述锚杆伸入稳定岩层。锁脚锚杆可采用小导管，长l＝4.0m，间距0.5m。砂浆锚杆直径可采用长度l＝4.0m，间距1.0m×1.0m。

在所有所述锚固桩9的上方设有盖梁8，在所述盖梁8的上方所述调整型支座7，在所述调整型支座7的上方设有板梁5，所述板梁5覆盖所述边跨段和所述跨中段，在所述板梁5的上方可直接设置轨道结构4。所述板梁5的宽度需大于轨道结构4宽度，所述板梁5的长度为10m-20m，所述板梁5为现浇结构或预制结构。在所述板梁5的底部可设置横向排水管15，可采用铆钉将所述横向排水管15贴壁设置，其作用是将侧沟和隧道中心水沟1重新连通，保证隧道排水系统的通畅。

所述调整型支座7可以对内轨顶面3的竖直高度进行调整，具体的，所述调整型支座7包括多个沿竖直方向布置的调整板，所有所述调整板之间可拆卸式连接，所述调整板具有多种厚度尺寸。所述调整型支座的调整量大于或等于100mm，例如-200～-300mm(“-”号表示轨面向下调整)。

进一步的，为了方便检修和调整高度，所述边跨段预留有检修通道6，所述检修通道6与所述调整型支座7相连通，维护人员可通过检修通道进出口61进入检修通道6，并对所述调整型支座7的高度进行调整。检修通道进出口61处可以设置钢制爬梯。检修通道6的宽度需要与盖梁8的纵向宽度统一协调考虑，建议设置0.8m～1.2m的检修通道6。

如果需整治隧道段较长，无法一跨覆盖，则将上述治理结构沿隧道纵向同步施工多跨即可。

实施例2

一种铁路隧道底鼓变形治理的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：如图5所示，拆除需整治隧道段的边跨段的既有轨道结构4、侧沟及电缆槽2，并在两侧边墙设置锁脚锚杆13，锁脚锚杆可采用φ42小导管，长l＝4.0m，间距0.5m，图5中阴影部分代表施工区域。

如图6所示，拆除需整治隧道段的跨中段的既有轨道结构4，保留侧沟及电缆槽2，图6中阴影部分代表施工区域。

步骤二：如图7所示，拆除所述边跨段的既有仰拱填充16和既有仰拱二次衬砌10，并向下扩挖，形成隧底扩挖部分17。所述边跨段沿隧道纵断面的拆除宽度根据盖梁8和检修通道6的纵向宽度决定，建议宽度控制在1.5～2.5m，不宜设置太大的隧底扩挖创面，造成既有隧道结构的失稳。在边跨段开挖过程中，采用砂浆锚杆14对两侧的岩体进行锚固。砂浆锚杆直径可采用长度l＝4.0m，间距1.0m×1.0m。图7中阴影部分代表施工区域。

如图8所示，拆除所述跨中段的既有仰拱填充16，保留隧道中心水沟1。为跨中段浇筑现浇板梁预留施工空间。图8中阴影部分代表施工区域。

步骤三：如图9所示，在边跨段，重构所述边跨段的两侧及隧底的仰拱二次衬砌，形成隧底重构衬砌11，并在所述隧底重构衬砌11施工时预留锚固桩9的施工孔洞，接着在所述隧底重构衬砌11的下方施工所述锚固桩9，所述锚固桩9伸入稳定岩层。所述隧底重构衬砌11外侧可以根据工点的地质情况，考虑是否增设初期支护，初期支护内建议采用工字钢进行加强。

步骤四：如图10所示，在边跨段，在所述锚固桩9的上方施工盖梁8，待所述盖梁8施工完成后，安装调整型支座7，所述调整型支座7的调整量大于或等于100mm。所述盖梁8和所述调整型支座7位于所述隧底重构衬砌11的上方。

步骤五：如图11所示，在边跨段，施工隧道中心水沟1和两侧的侧沟及电缆槽2等附属结构。重构的附属结构顺接未整治段隧道附属结构，隧道中心水沟1、侧沟及电缆槽2底部可采用c20混凝土回填12至适当标高。

步骤六：如图12所示，在所述调整型支座7的上方施工板梁5，将所述板梁5覆盖所述跨中段和所述边跨段。板梁7的作用是承托轨道结构4，是轨道结构4的安装平台，可以分散列车运行的动荷载，将动、静荷载传递至两端的调整型支座7。板梁5的宽度需大于轨道结构4宽度，跨度可以根据需整治隧道段采用10～20m的跨度。所述板梁5可以采用原位现浇，也可采用洞外预制。

如图13所示，在跨中段，需要在板梁5底部设置隧道横向排水管15，可采用铆钉将所述横向排水管15贴壁设置，其作用是将侧沟和隧道中心水沟1重新连通，保证隧道排水系统的通畅。

步骤七：为了方便后期运营维护，便于检修人员对调整型支座7进行测量和调整，在边跨预留了检修通道6，所述检修通道6与所述调整型支座7相连通。检修通道进出口61位置需要设置钢制爬梯。检修通道6的宽度需要与盖梁8的纵向宽度统一协调考虑，建议设置0.8m～1.2m的检修通道6。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。