一种用于软基的钢管桩植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程，特别涉及一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构
【背景技术】
[0002]我国铁路建设进入高速发展时期，伴随着铁路大规模的建设，线路中隧道比例也在增加，部分隧道不可避免地要穿越基底深厚软弱地层段，当隧道穿越基底深厚软弱地层时，通常表现为基底承载力不足、围岩变形大，甚至发生坍塌等安全事故，严重威胁列车的运行安全。
[0003]目前，常规的隧道基底处理较多采用碾压、换填、注浆加固、挤密粧等，对于基底深厚软弱地层，其中碾压和换填对工期影响较大，且只适用于浅层基底处理(厚度不大于3m)，垫层下部土层承载力依然较低；单独的注浆加固处理效果难以保证；挤密粧需要强夯实，极易出现夯实不完全，导致膨胀力向上释放，引起粧顶隆起开裂，顶破仰拱及二衬。然而，高速列车对线路的平顺性、横向稳定性、结构强度等指标要求很高，有鉴于此，需要开发一种能够有效控制隧道工后沉降，且施工简便、安全的隧道基底深厚软弱地层处理技术，以弥补老式单一的基底处理方法的不足。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，以有效解决隧道工后运营期间的沉降问题，同时其能有效控制施工周期，且结构整体性好，抵抗外荷载能力强，确保隧道长期运营安全。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]本发明的一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，包括由初期支护、二次衬砌构成环状的封闭结构的隧道复合式衬砌，初期支护、二次衬砌之间设置有防水层，其特征在于:所述隧道复合式衬砌仰拱段下方的地基内纵向、横向间隔设置钢管粧，各钢管粧穿过软弱地层并嵌入基岩；所述二次衬砌的主筋与各钢管粧的顶部通过连接钢筋形成固定连接，各钢管粧的顶部外包遇水膨胀橡胶垫圈；所述软弱地层内在各钢管粧之间布设注浆管。
[0007]本发明的有益效果是，基底设置嵌入基岩的钢管粧，形成端承作用，从而提高结构的承载力，在粧顶设置连接钢筋，一端植入钢管粧顶端另一端植入二次衬砌，和二次衬砌内主筋焊接成一体，使得传力效果更好；粧顶外包遇水膨胀橡胶垫圈，有效解决因植筋防水板穿孔漏水问题；粧间设置注浆管，发挥其地层改良作用，从而基底形成承载力相对较高的改良层，再加上常规隧道体系复合式衬砌形成联合支护承载结构，此结构对处于基底深厚软弱地层的隧道适用性强，尤其适用于穿越人工回填土、承载能力低的区段，能够有效的控制隧道运营期间的不均匀沉降，保证行车安全。
【附图说明】
[0008]图1是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的整体结构图；
[0009]图2是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的钢管粧与注浆管布置图；
[0010]图3是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的粧顶外包遇水膨胀橡胶垫圈构造图；
[0011]图4是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的粧顶钢筋正视图；
[0012]图5是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的粧顶钢筋俯视图；
[0013]图6是本发明适用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的粧顶钢筋和二次衬砌内钢筋连接布置图。
[0014]图中示出构件、部位及所对应的标记:基岩1、软弱地层2、初期支护之喷射混凝土层3a、初期支护之锚杆3b、防水层4、二次衬砌5、二次衬砌内纵向主筋5a、二次衬砌内拉筋5b、二次衬砌内环向主筋5c、仰拱段6、仰拱回填层7、钢管粧8、粧顶纵筋8a、粧顶箍筋8b、钢管套8c、遇水膨胀橡胶垫圈9、注浆管10。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]参照图1，本发明一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，包括由初期支护、二次衬砌5构成环状的封闭结构的隧道复合式衬砌，初期支护、二次衬砌5之间设置有防水层4。初期支护包括喷射混凝土层3a、初期支护之锚杆3b。所述隧道复合式衬砌仰拱段6下方的地基内纵向、横向间隔设置钢管粧8，各钢管粧8穿过软弱地层2并嵌入基岩2，所述二次衬砌5的主筋与各钢管粧8的顶部通过连接钢筋形成固定连接，即基底设置嵌入基岩的钢管粧8，形成端承作用，从而提高结构的承载力，在粧顶设置连接钢筋，一端植入钢管粧8顶端另一端植入二次衬砌5，和二次衬砌5内主筋连接成一体，使得传力效果更好。各钢管粧8的顶部与外包遇水膨胀橡胶垫圈9，有效解决因植筋穿过防水层4穿孔漏水问题。所述软弱地层2内在各钢管粧8之间布设注浆管10，发挥其地层改良作用，从而基底形成承载力相对较高的改良层。该结构体系对处于基底深厚软弱地层的隧道适用性强，尤其适用于穿越人工回填土、承载能力低的区段，能够有效的控制隧道运营期间的不均匀沉降，保证行车安全。
[0017]参照图1和图2，所述钢管粧8加固范围在隧道复合衬砌两侧墙角之间，梅花形布置，粧径取40cm?50cm，横向间距1?1.2m,纵向间距0.6?0.8m。为了进一步改良软弱地层，提升围岩承载力，控制地基沉降，在相邻钢管粧8之间设置注浆管10，所述注浆管10长2?3m，直径25?35_，横向间距1?1.2m，纵向间距0.6?0.8m，管体上分布有用于浆液扩散的开孔，开孔沿管体长度方向均匀交叉布置，注浆时应从两侧到中间，以确保注浆质量。钢管粧8与注浆管10间隔布置，该布置形式能够有效保证粧效应的发挥，提高轨面稳定性。
[0018]如图3所示，由于防水层4预留了钢筋穿孔，为防止渗漏腐蚀，在钢管粧8粧顶外包遇水膨胀橡胶垫圈9，垫圈径向宽度为钢管粧壁厚的2倍，遇水膨胀橡胶垫圈9呈套筒状，其顶部具有径向内缩形成的凸台，遇水膨胀橡胶垫圈9扣在钢管粧8顶部。
[0019]如图4、图5所示，钢管粧8采用下放钢管套8c后注浆方式成粧。所述连接钢筋由环向间隔的粧顶纵筋8a和竖向间隔的粧顶箍筋8b构成，其下部植入钢管粧8顶端以下3?4m深，和钢管套8c焊接成一体。通常，粧顶纵筋8a在粧身内环向均匀布置10?15根，保护层厚度40?50mm，粧顶箍筋8b间距200mm，下部和钢管套8c焊接。
[0020]如图6所示，钢管粧8上部穿过初期支护之喷射混凝土层3a，且粧顶纵筋8a穿过防水层4，然后延伸入二次衬砌5内，与二次衬砌5内纵向主筋5a焊接成整体(如连接钢筋遇主筋产生叠合现象，可适量人工弯折偏移，避开主筋)，下部竖直插入软弱地层2，深入基岩2?3m。
[0021]以上所述只是用图解说明本发明用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
【主权项】
1.一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，包括由初期支护、二次衬砌(5)构成环状的封闭结构的隧道复合式衬砌，初期支护、二次衬砌(5)之间设置有防水层(4)，其特征在于:所述隧道复合式衬砌仰拱段(6)下方的地基内纵向、横向间隔设置钢管粧(8)，各钢管粧(8)穿过软弱地层(2)并嵌入基岩(2);所述二次衬砌(5)的主筋与各钢管粧(8)的顶部通过连接钢筋形成固定连接，各钢管粧(8)的顶部外包遇水膨胀橡胶垫圈(9);所述软弱地层(2)内在各钢管粧(8)之间布设注浆管(10)。2.如权利要求1所述的一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，其特征在于:所述钢管粧(8)在呈梅花形布设。3.如权利要求1所述的一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，其特征在于:所述连接钢筋由环向间隔的粧顶纵筋(8a)和竖向间隔的粧顶箍筋(8b)构成，其下部植入钢管粧(8)顶端以下3?4m深，和钢管套(8c)焊接成一体。4.如权利要求1所述的一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，其特征在于:所述注浆管(10)深入软弱地层(2)2?3m，其管身均匀交叉布置注浆孔。5.根据权利要求1所述的一种用于软基的钢管粧植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，其特征在于:所述遇水膨胀橡胶垫圈(9)呈套筒状，其顶部具有径向内缩形成的凸台，遇水膨胀橡胶垫圈(9)扣在钢管粧(8)顶部。
【专利摘要】一种用于软基的钢管桩植筋隧道复合衬砌的联合支护结构，以有效解决隧道工后运营期间的沉降问题，同时其能有效控制施工周期，且结构整体性好，抵抗外荷载能力强，确保隧道长期运营安全。包括由初期支护、二次衬砌构成环状的封闭结构的隧道复合式衬砌，初期支护、二次衬砌之间设置有防水层。所述隧道复合式衬砌仰拱段下方的地基内纵向、横向间隔设置钢管桩，各钢管桩穿过软弱地层并嵌入基岩。所述二次衬砌的主筋与各钢管桩的顶部通过连接钢筋形成固定连接，各钢管桩的顶部外包遇水膨胀橡胶垫圈。所述软弱地层内在各钢管桩之间布设注浆管。
【IPC分类】E21D11/18, E21D11/38, E21D11/14
【公开号】CN105298516
【申请号】CN201510767206
【发明人】赵万强, 高杨, 晏启祥, 杨雄, 唐茂皓, 琚国全, 赖新军, 袁伟, 杨云, 柴培玺
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月11日