一种隧道内桩基托换结构

1.本实用新型属于桩基托换技术领域，尤其涉及一种隧道内桩基托换结构。


背景技术：

2.目前，既有桩基侵入隧道托换方法多数采用在被托换的桩基周围施作多根托换桩，用托换梁连接托换桩，最后截断原有桩基的方法。这种方法虽能解决既有桩基侵入隧道的问题，但造价高，施工工期长。
3.专利2019222717113公开了一种洞内桩基托换结构，利用隧道初支结构作为桩基托换的承托梁，可以及时的在隧道开挖出露桩基后完成桩与隧道衬砌结构的连接，以最大限度减小隧道开挖对穿越桩基础及上部建筑结构的影响。但是上述专利利用隧道初支结构作为桩基托换的承托梁，承托梁的承载能力有限，随着隧道的不断开挖，托换很可能会部分甚至全部失效，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种承载能力强，稳定性高的隧道内桩基托换结构。
5.为此，本实用新型实施例提供的所述支护结构包括隧道初支、托换套拱和隧道二衬，所述桩基依次穿过所述隧道初支、托换套拱和隧道二衬，所述桩基的主筋与所述隧道初支的型钢钢架焊接，所述托换套拱包括混凝土拱体以及预埋在所述混凝土拱体内的套拱钢筋，所述桩基上设有第一植筋穿孔和第二植筋穿孔，所述第一植筋穿孔中植有与所述套拱钢筋连接的第一连接钢筋，所述第二植筋穿孔中植有与所述隧道二衬的主筋连接的第二连接钢筋。
6.具体的，所述第一植筋穿孔与所述第一连接钢筋之间、所述第二植筋穿孔与所述第二连接钢筋之间均填充有微膨胀水泥砂浆。
7.具体的，所述桩基与所述托换套拱相结合的面为凿毛结合面。
8.具体的，所述凿毛结合面上涂抹有作为界面剂的环氧树脂乳液水泥浆。
9.具体的，所述套拱钢筋包括钢筋环、外层套拱环向钢筋和内层套拱环向钢筋，多个所述钢筋环沿着所述托换套拱的环向间隔布置，多根并排布置的所述外层套拱环向钢筋从多个所述钢筋环构成的通道内穿过并与各个所述钢筋环的上端焊接；
10.多根并排布置的所述内层套拱环向钢筋从多个所述钢筋环构成的通道内穿过并与各个所述钢筋环的下端焊接；
11.所述钢筋环、所述外层套拱环向钢筋、所述内层套拱环向钢筋分别从对应的所述第一植筋穿孔中穿过。
12.具体的，所述外层套拱环向钢筋和内层套拱环向钢筋之间通过蹬筋连接。
13.与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：通过将隧道初支的型钢钢架与桩基的主筋的焊接固定，同时在桩基钻孔植筋并分别与套拱钢筋、隧道二
衬主筋相连，使得隧道初支、托换套拱和隧道二衬均能受力承载共同构成桩基托换的承托梁，相比其它桩基托换结构，该桩基托换结构承载力大，且整体稳定性高，适合大型桩基隧道内托换。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型实施例提供的隧道内桩基托换结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例提供的托换套拱结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例提供的隧道二衬植筋示意图；
18.其中：1、隧道初支；2、托换套拱；3、隧道二衬；4、混凝土拱体；5、套拱钢筋；6、第一连接钢筋；7、主筋；8、第二连接钢筋；9、微膨胀水泥砂浆；10、钢筋环；11、外层套拱环向钢筋；12、内层套拱环向钢筋；13、蹬筋；14、桩基。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.参见图1-图3，一种隧道内桩基托换结构，利用隧道支护结构作为桩基托换的承托梁，支护结构包括隧道初支1、托换套拱2和隧道二衬3，桩基14依次穿过隧道初支1、托换套拱2和隧道二衬3，桩基14的主筋与隧道初支1的型钢钢架焊接，托换套拱2包括混凝土拱体4以及预埋在混凝土拱体4内的套拱钢筋5，桩基14上设有第一植筋穿孔和第二植筋穿孔，第一植筋穿孔中植有与套拱钢筋5焊接连接的第一连接钢筋6，第二植筋穿孔中植有与隧道二衬3的主筋7焊接连接的第二连接钢筋8。
23.本实施例中，通过将隧道初支1的型钢钢架与桩基的主筋7的焊接固定，同时在桩基钻孔植筋并分别与套拱钢筋5、隧道二衬3主筋7相连，使得隧道初支1、托换套拱2和隧道
二衬3均能受力承载共同构成桩基托换的承托梁，相比其它桩基托换结构，该桩基托换结构承载力大，且整体稳定性高，适合大型桩基隧道内托换。
24.在一些实施例中，桩基与托换套拱2相结合的面为凿毛结合面，凿毛结合面上涂抹有作为界面剂的环氧树脂乳液水泥浆。这样的设计，可以增强托换套拱2与桩基之间的接合及握裹效果，提高托换套拱2的承载能力。
25.参见图1和图3，可以理解的是，在实际设计中，为增强植筋与桩基之间的连接强度，在第一植筋穿孔和第一连接钢筋6之间、第二植筋穿孔与第二连接钢筋8之间均可以填充微膨胀水泥砂浆9。当然，也可以填充其他类似的植筋胶，在此不再赘述。
26.参见图1和图2，在一些实施例中，套拱钢筋5包括钢筋环10、外层套拱环向钢筋11和内层套拱环向钢筋12，多个钢筋环10沿着托换套拱2的环向间隔布置，多根并排布置的外层套拱环向钢筋11从多个钢筋环10构成的通道内穿过并与各个钢筋环10的上端焊接，多根并排布置的内层套拱环向钢筋12从多个钢筋环10构成的通道内穿过并与各个钢筋环10的下端焊接，钢筋环10、外层套拱环向钢筋11和内层套拱环向钢筋12分别直接从对应的第一植筋穿孔中穿过，钢筋环10、外层套拱环向钢筋11和内层套拱环向钢筋12位于桩基中的部分直接构成第一连接钢筋6，外层套拱环向钢筋11和内层套拱环向钢筋12之间通过蹬筋13连接，以加强整体刚度。本实施例中，钢筋环10、外层套拱环向钢筋11和内层套拱环向钢筋12共同构成套拱钢筋5骨架，托换套拱2的强度高。
27.参见图1-图3，利用上述结构的隧道内桩基托换结构进行桩基托换时，具体包括如下步骤：
28.s1、隧道开挖至距离桩1中心2m处应暂停施工，临时封闭掌子面。在桩底部或开挖面底部打检查孔，以确定桩底标高。对于桩底悬空的桩，应在确定桩底标高后，每根桩底部按扩散半径1.5m打设2根注浆孔，灌注水泥浆桩底地层，以保证桩端持力层满足既有桩基承载力需要。
29.s2、隧道初支1施作前，在桩基托换部位使用注浆小导管进行超前支护。在隧道拱部120
°
范围内，单排打设超前注浆小导管对地层进行补强注浆，l＝4.0m，环纵间距0.3
×
1.5m。
30.s3、桩基托换处隧道开挖时桩基底部沿桩基轮廓预留1.0m原状基岩，为保护岩柱完整性，隧道开挖采用静态爆破施工。矿山法隧道采用cd法施工，先分台阶开挖左导洞，施作中隔壁，再分台阶开挖右导洞。
31.s4、隧道按喷锚构筑法施工，隧道初支1主要采用锚杆和型钢钢架等，初期支护在每步开挖后及时进行，桩基托换衬彻断面预留变形量为50mm。初期支护施工时应在拱部范围预埋钢花管作注浆管，l＝1m，环纵间距1
×
1m，梅花型布置，每当初期支护闭合成环一定长度后，即对初衬背后压注水泥浆。
32.此外，桩基托换处为便于架设钢架，当开挖至需要托换处理的桩基时，沿初支外边缘对桩进行第一次局部凿槽，破除厚度约为250mm，桩凿槽后保留桩的主筋7与隧道初支1的型钢钢架焊接牢固，并用工字钢锲紧，形成一个整体。
33.s5、隧道初支1喷混凝土施作完成后，向隧道初支1背后空隙及松驰围岩内压注水泥浆，充填密实围岩，使其与初期支护喷混凝土一同形成第一道防水线。
34.s6、在桩基上进行放样划线，定出凿毛位置，将桩基混凝土表面凿成凹凸不平状，
深度为1～2cm，凿毛后用水清洗干净，在托换套拱2混凝土浇筑前四小时内刷一层环氧树脂乳液水泥浆作界面处理，以增强托换套拱2与桩基之间的接合及握裹效果。
35.s7、拖换套拱的施工应在围岩收敛变形达到稳定后进行，先扎外层套拱环向钢筋11，用钢筋环10将外层套拱环向钢筋11连接后，以钢筋环10作为其它套拱环向钢筋安扎依据，扎完上层后再用相同方法安扎内层套拱环向钢筋12，并及时将内外层钢筋用蹬筋13连接，电弧焊点焊，以加强整体刚度。
36.s8、托换套拱2采用c40.p12混凝土进行浇筑，采用分层浇筑，分层厚度为30cm。
37.s9、隧道二衬3自下而上分别为仰拱、侧墙、拱顶，施做隧道二衬3时在钻孔桩上采用水钻钻孔，钻孔直径70mm，每处钻孔后立即将连接钢筋插入，之后将连接钢筋的两端分别与隧道二衬3的主筋7焊接，填充m20微膨胀水泥砂浆9，且达到强度后方可进行下一钻孔施工，待钻孔桩开孔完毕后采用c35.p12混凝土浇筑二衬，二衬施工时应在拱、墙范围预埋重复注浆钢管，l＝1m，纵向间距5m，对二衬背后压注水泥浆。
38.s10、在托换拱强度完全达到设计强度后，开始切断被托换的桩，切桩采用人工结合风镐截除，由外及内层层剥离，完成桩基托换。
39.与传统既有桩基侵入隧道桩基托换相比，本实用新型具有以下优点：
40.(1)传统桩基托换在被托换的桩基周围施作多根托换桩，用托换梁连接托换桩，最后截断原有桩基，本实用新型在隧道内对原有桩基进行截桩处理，并通过施工托换套拱实现受力转换，无需在地表施工新桩基及桩承平台，节约施工成本，提高施工效率，对地面影响小；
41.(2)无需打设新的承载桩，所有工序在洞内施作，在一定程度上避免了烟尘、施工噪音，具有环保等优点；
42.(3)托换套拱与初支和二衬两个部分紧紧连接，形成一个整体，同时桩基钻孔插入钢筋注浆与套拱钢筋和隧道二衬的主筋相连，相比其它桩基托换装置承载力大并进一步提高整体稳定性，更适合巨大桩基隧道内托换。
43.上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
44.同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
45.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
46.上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化
或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。