一種過河段穿橋樁隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種過河段穿橋樁隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu),其包括：連接原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層的各個(gè)樁基結(jié)構(gòu)的托換梁,其用于承載所述樁基結(jié)構(gòu)承載的載荷；若干連接并支撐所述托換梁的托換柱，其用于承載所述托換梁承載的載荷；以及設(shè)置于待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的深孔注漿加固層。本實(shí)用新型通過托換梁將被托換樁基結(jié)構(gòu)的荷載轉(zhuǎn)移到托換梁上，再通過托梁傳遞到托換柱上，以實(shí)現(xiàn)不降低原有樁基結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)承載力和整體剛度的前提下進(jìn)行施工；同時(shí)加設(shè)深孔注漿加固層進(jìn)一步提高樁基的承載能力；本實(shí)用新型具有節(jié)省空間、造價(jià)低、施工周期短、不影響上部交通、安全可靠、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種過河段穿橋樁隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，具體的說是涉及一種淺埋暗挖隧道用支護(hù) 結(jié)構(gòu)，特別是過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國城市向大型化和現(xiàn)代化方向發(fā)展時(shí)，大量高層建筑、地下隧道修建于人口 高度集中的城市，因此對于交通、商業(yè)及其人民生活設(shè)施的修建提出了更高的要求。在修建 地下鐵道、商場和其他許多地下他設(shè)施中，往往要穿越部分高層建筑、橋梁結(jié)構(gòu)或重要?dú)v史 建筑物，這就需要對原有建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行托換或加固處理;加之建(構(gòu))筑所需托換 的數(shù)量繁多，原有建(構(gòu))筑物需進(jìn)行改建、加層或加大使用荷載時(shí)，也同樣需要采用托換技 術(shù);如在城市復(fù)雜環(huán)境中，若直接采用淺埋地鐵隧道微爆開挖則會(huì)直接對隧道上方的橋粧 產(chǎn)生擾動(dòng)，進(jìn)而對橋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞以及對城市交通車輛日常通行產(chǎn)生很大影響。
[0003] 因此如何實(shí)現(xiàn)在不更改隧道線路、不拆除上部橋梁結(jié)構(gòu)以及不出現(xiàn)重大安全事故 的情況下，有效解決淺埋隧道暗挖施工引起地層移動(dòng)和地表下沉的問題，進(jìn)而防止地表及 周邊既有建筑物發(fā)生過量變形與破壞則是當(dāng)前隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的重要研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種過河段穿橋粧隧道注 漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)特別適用于隧道過河段穿橋粧隧道，其具有使原有粧基整體受力， 減小了隧道上部粧基的荷載，進(jìn)而減小局部應(yīng)力集中，使淺埋暗挖隧道可以安全通過橋梁 段，且能夠提高地基土的強(qiáng)度、消除濕陷性及防滲堵漏等。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案：
[0006] -種過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：
[0007] 包括
[0008]連接原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層的各個(gè)粧基結(jié)構(gòu)的托換梁，該托換梁用 于承載各所述粧基結(jié)構(gòu)承載的載荷；
[0009]若干連接并支撐所述托換梁的托換柱，該托換柱用于承載所述托換梁承載的載 荷；
[0010]以及設(shè)置于待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的深孔注漿加固層。
[0011] 進(jìn)一步的，所述托換梁與各所述粧基結(jié)構(gòu)通過梁抱柱結(jié)構(gòu)連接，所述梁抱柱結(jié)構(gòu) 是指各所述粧基結(jié)構(gòu)分別自所述托換梁內(nèi)部穿過，且各自通過若干植筋與所述托換梁固定 為一體。
[0012] 優(yōu)選的，所述植筋自所述粧基結(jié)構(gòu)邊緣圓周方向均勻布設(shè)，且沿著所述粧基結(jié)構(gòu) 的徑向方向均勻布設(shè)多層。
[0013] 進(jìn)一步的，所述托換柱通過若干均勻布設(shè)于所述托換柱與所述托換梁接觸面的縱 筋連接所述托換梁。
[0014] 進(jìn)一步的，所述深孔注漿加固層是以待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的開挖基線為 基準(zhǔn)線，分別向基準(zhǔn)線兩端延伸設(shè)置。
[0015] 進(jìn)一步的，所述深孔注漿加固層的加固深度以探測到待施工淺埋暗挖隧道的拱頂 層內(nèi)的卵石層的距離為準(zhǔn)。
[0016] 進(jìn)一步的，所述深孔注漿加固層上設(shè)置若干超前探孔，以便于使得所述深孔注漿 加固層的加固深度通過在待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的開挖掌子面上設(shè)置若干超前探 孔的探測結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：
[0018] 本實(shí)用新型在不拆除原有粧基結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過托換梁將被托換粧基結(jié)構(gòu)的荷載 轉(zhuǎn)移到托換梁上，再通過托梁傳遞到托換柱上，以替代原來的粧基承受其上部的荷載，以實(shí) 現(xiàn)不降低原有粧基結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)承載力和整體剛度的前提下進(jìn)行施工；同時(shí)加設(shè)深孔注漿 加固層進(jìn)一步提高地基土的強(qiáng)度、消除濕陷性，從而提高粧基的承載能力；因此本實(shí)用新型 具有節(jié)省空間、造價(jià)低、施工周期短、不影響上部交通、安全可靠、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型所述粧基結(jié)構(gòu)、托換梁及托換柱連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本實(shí)用新型所述托換梁與所述粧基結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為圖2剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4為本實(shí)用新型所述托換梁及托換柱連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5為本實(shí)用新型所述粧基結(jié)構(gòu)、托換梁及托換柱連接剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖6為本實(shí)用新型所述深孔注漿加固層斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖7a為本實(shí)用新型所述的施工實(shí)施例的施工前原有結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖7b為本實(shí)用新型所述的施工實(shí)施例的粧基托換結(jié)構(gòu)開挖基槽施工示意圖；
[0027] 圖7c為本實(shí)用新型所述的施工實(shí)施例的粧基托換結(jié)構(gòu)灌注托換粧施工示意圖；
[0028] 圖7d為本實(shí)用新型所述的施工實(shí)施例的粧基托換結(jié)構(gòu)灌注托換梁施工示意圖；
[0029] 圖7e為本實(shí)用新型所述的施工實(shí)施例的粧基托換結(jié)構(gòu)回填施工完成示意圖。
[0030] 圖中：1、原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層，2、粧基結(jié)構(gòu)，3、托換梁，4、托換柱， 5、植筋，6、縱筋，7、深孔注漿加固層，8、注漿孔，9、開挖基線。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實(shí) 用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 本實(shí)用新型所述的支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于淺埋暗挖隧道中臨近建(構(gòu))筑物、地面條件限 制、開挖影響粧底承載力、端承粧粧基侵入隧道拱頂、地層構(gòu)造復(fù)雜、周圍環(huán)境復(fù)雜、富水條 件下的暗挖地下工程施工或類似工程施工等施工場合使用。
[0033]本實(shí)用新型主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：
[0034] 1.從粧基穩(wěn)定性輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)：
[0035] 當(dāng)淺埋暗挖隧道穿越橋梁時(shí)，如圖1、圖5,設(shè)計(jì)了粧基托換結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)在不拆除原 有粧基結(jié)構(gòu)，不降低其上部結(jié)構(gòu)承載力和整體剛度，進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)移，及實(shí)現(xiàn)對上部結(jié)構(gòu)的改 造。同時(shí)所述粧基托換結(jié)構(gòu)承擔(dān)橋梁大部分荷載，從而減少橋粧底部荷載，使得隧道下穿粧 基底時(shí)對上部橋梁的擾動(dòng)減少。
[0036] 所述粧基托換結(jié)構(gòu)包括連接原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層1的各個(gè)粧基結(jié) 構(gòu)2，用于承載所述粧基結(jié)構(gòu)2承載的載荷的托換梁3;
[0037] 以及連接并支撐所述托換梁3,用于承載所述托換梁3承載的載荷的托換柱4;
[0038] 所述托換梁3分別與所述粧基結(jié)構(gòu)2通過梁抱柱結(jié)構(gòu)連接，如圖2所示，所述梁抱柱 結(jié)構(gòu)是指所述粧基結(jié)構(gòu)2自所述托換梁3內(nèi)部穿過，且通過若干植筋5與所述托換梁3固定 為一體。優(yōu)選的，如圖3所示，所述植筋5自所述粧基結(jié)構(gòu)2邊緣圓周方向均勻布設(shè)，且沿著所 述粧基結(jié)構(gòu)的徑向方向均勻布設(shè)多層植筋，使得所述托換梁3與所述粧基結(jié)構(gòu)2緊固為一體 式結(jié)構(gòu)。
[0039] 其中，托換梁3具體的結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn)是在原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層的 原有橋粧（即所述粧基結(jié)構(gòu))之間建立起來一個(gè)橫式梁構(gòu)架，并與托換粧形成一個(gè)整體，用 以承擔(dān)其上部荷載，同時(shí)通過所述粧基結(jié)構(gòu)，與所述粧基結(jié)構(gòu)的植入式鋼筋相結(jié)合，將所述 粧基結(jié)構(gòu)圍繞在托換梁內(nèi)，當(dāng)上部荷載傳遞到所述粧基結(jié)構(gòu)時(shí)，所述粧基結(jié)構(gòu)將荷載轉(zhuǎn)換 到托換梁上，因此就形成了一個(gè)梁抱柱的工藝。
[0040] 進(jìn)一步的，如圖4所示，所述托換柱4通過若干縱筋6連接所述托換梁3,所述縱筋6 均勻布設(shè)于所述托換柱4與所述托換梁3接觸面；即在所述托換梁上設(shè)置若干通孔，在通孔 設(shè)置若干縱筋；同時(shí)在接觸面(托換柱對應(yīng)于托換梁的位置)打通孔，將托換梁的縱筋穿過 所述托換柱并用化學(xué)植筋膠封孔。
[0041] 所述托換柱采用灌注混凝土，提前根據(jù)設(shè)計(jì)定點(diǎn)、打孔、下鋼筋籠、灌注混凝土。
[0042] 托換梁的形成將托換柱與被托換柱連接成為整體，使粧基整體受力，減小了隧道 上部粧基的荷載，減小局部應(yīng)力集中，使淺埋暗挖隧道可以安全通過橋梁段。
[0043] 其具體施做技術(shù)為:首先根據(jù)勘探以及設(shè)計(jì)要求，在現(xiàn)場進(jìn)行定點(diǎn)打孔，由于鉆孔灌 注粧施工過程對原有粧承載力具有消弱作用，因此需要通過經(jīng)驗(yàn)公式:@ = 來驗(yàn)算其承載力，其中d、D分別為待施工淺埋暗挖隧道內(nèi)各個(gè)粧基結(jié)構(gòu)粧徑和托換粧的粧 徑。
[0044] 需要說明的是:本實(shí)用新型在施工過程中需要先完成托換粧的施工后再進(jìn)行托換 梁的施工，同時(shí)為保證柱軸力的傳遞順利，應(yīng)使托換梁和待施工淺埋暗挖隧道上方的各個(gè) 粧基結(jié)構(gòu)連為一體，即托換梁與各所述粧基結(jié)構(gòu)連接形式采用梁抱柱的形式。為保證施工 中不會(huì)使柱發(fā)生破壞，在打孔時(shí)應(yīng)遵循隨打隨錨的原則，打孔完成后將孔內(nèi)碎渣吹盡，立即 錨入鋼筋并注膠，待膠體強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)才能進(jìn)行下一個(gè)鉆孔。鋼筋全部錨固完后即綁扎 托換梁鋼筋及澆筑混凝土，完成托換梁;如圖7a-7e(圖中出現(xiàn)隧道標(biāo)識是為了顯示橋梁的 相對位置，而非實(shí)際隧道結(jié)構(gòu))所示施工實(shí)施例，粧基托換結(jié)構(gòu)施工工藝為:基坑開挖-施 工托換粧(人工挖孔粧)及預(yù)頂承臺-在各粧基結(jié)構(gòu)上植筋、進(jìn)行界面處理-綁扎托換梁 鋼筋-澆注托換梁-預(yù)頂-澆注托換粧和托換梁之間的微膨脹混凝土-回填。
[0045] 2.粧基托換結(jié)構(gòu)結(jié)合定向深孔注漿加固層用以控制滲、涌水處理隧道周圍土體及 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0046] 即在采用粧基托換結(jié)構(gòu)的待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層設(shè)置深孔注漿加固層7。
[0047] 具體：
[0048] 設(shè)置深孔注漿加固層即采用定向深孔注漿技術(shù)，即利用氣壓或液壓將各種有機(jī)或 無機(jī)化學(xué)漿液注入土中，具有使地基固化，提高地基土的強(qiáng)度、消除濕陷性及防滲堵漏等作 用，因此對于采用了粧基托換技術(shù)的待施工淺埋暗挖隧道，其可通過孔注漿加固層與粧基 托換結(jié)構(gòu)相結(jié)合，很大程度上提高淺埋暗挖隧道拱頂及上部的原有粧基持力層承載力，使 構(gòu)筑物產(chǎn)生的變形與沉降大幅度減小，可進(jìn)一步增加了粧基的穩(wěn)定性，提高了粧基的承載 能力。
[0049] 所述深孔注漿加固層是以待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層上的開挖基線9為基準(zhǔn) 線，分別向基準(zhǔn)線兩端延伸設(shè)置，如可以以開挖基線為基準(zhǔn)線，分別向內(nèi)〇.4m范圍，向外2m， 注漿加固長度為12m范圍設(shè)置，并要求加固后其滲透系數(shù)達(dá)到 ：10-6-10-7cm/sec，地基承載 力彡300KPa，單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度彡0.5MPa，整體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度彡2.8MPa。
[0050] 其注漿孔8可按照與拱頂層成一定傾斜角進(jìn)行打孔如沿拱頂層自下至上成150°進(jìn) 行打孔設(shè)置。
[0051] 所述深孔注漿加固層的加固深度以探測到待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層內(nèi)的卵 石層的距離為準(zhǔn)。即以卵石層侵入拱頂范圍為參考加固長度值，具體施做原理為通過鉆孔 向斷層與涌水帶、巖土洞穴、巖體顆粒的孔隙、巖土層的界面或巖土的裂隙以及細(xì)顆粒巖體 內(nèi)注入具有充填、膠結(jié)性能的漿液材料，斷層與涌水帶巖體進(jìn)過漿體的充填、壓密、滲透、劈 裂、固結(jié)等作用后，使巖體強(qiáng)度、穩(wěn)定性和隔水防水性能得以提高，保證隧道和地下工程的 正常施工。
[0052]所述深孔注漿加固層工藝特點(diǎn)：
[0053] (1)注漿范圍：
[0054]注漿范圍是根據(jù)地質(zhì)情況、地下水壓力大小和隧道施工方法等因素綜合確定。一 般來說，注漿加固層其施工半徑應(yīng)為隧道開挖半徑的2~3倍，當(dāng)?shù)叵滤畨毫^大或在水下 施工時(shí)，應(yīng)為隧道開挖半徑的4~6倍。
[0055] (2)注漿孔布設(shè)
[0056]注漿孔布設(shè)在結(jié)合單個(gè)注漿孔的注漿擴(kuò)散半徑以及待施工淺埋暗挖隧道的整體 開挖參數(shù)進(jìn)行均勻布設(shè)，如圖6所示，沿著待施工淺埋暗挖隧道逐層均勻布設(shè)若干注漿孔直 至各個(gè)注漿孔的注漿擴(kuò)散半徑能夠完全覆蓋待施工淺埋暗挖隧道范圍；如可根據(jù)注漿試驗(yàn) 確定注衆(zhòng)的擴(kuò)散半徑為1. 〇m，并通過現(xiàn)場對注衆(zhòng)壓力、注入能力和注衆(zhòng)時(shí)間等情況確定其 孔位布設(shè)。注漿時(shí)，先行鉆注漿孔，之后在注漿孔內(nèi)放入鋼管，最后通過鋼管向圍巖注漿。 [0057] (3)注漿壓力
[0058]注漿壓力是給予漿液在土層中滲透、擴(kuò)散、劈裂及壓實(shí)的能量，其大小決定著注漿 效果的好壞和費(fèi)用的高低?？刹捎米{壓力按照注漿處靜水壓力加上1-1.5MPa控制。實(shí)際 施工時(shí)注漿壓力、漿液配比、注漿速度等施工技術(shù)參數(shù)應(yīng)根據(jù)深度及地質(zhì)條件，通過現(xiàn)場試 驗(yàn)確定。
[0059]定向注漿加固層可根據(jù)超前地質(zhì)探孔確定的注漿方位、深度及注漿量進(jìn)行設(shè)置， 即所述深孔注漿加固層上設(shè)置若干超前地質(zhì)探孔，以便于使得所述深孔注漿加固層的加固 深度通過在待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的開挖掌子面上設(shè)置若干超前地質(zhì)探孔的探測 結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。需要說明的是，定向注漿加固層的設(shè)置還需要考慮來自待施工淺埋暗 挖隧道的拱頂層承載力(包括上部原有建筑體以及粧基托換結(jié)構(gòu)的整理壓力）。
[0060] 精確的深孔注漿加固止水能有效改善地層性狀，防止河道淹灌、提高拱圈承載力 并有效控制掌子面滲漏水，確保隧道施工安全。因此本實(shí)用新型所述的結(jié)構(gòu)的施做不僅使 隧道開挖能夠安全通過危險(xiǎn)地段，而且對隧道周圍地層進(jìn)行了很大改善，很大程度的提高 了魏臺橋的承載力與穩(wěn)定性。
[0061] 由此可見，采用粧基托換并輔助以定向注漿加固形成了一種新型、綜合性處理復(fù) 雜地質(zhì)條件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及在復(fù)雜環(huán)境中施工的專業(yè)性技術(shù)。
[0062] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用 新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 連接原有待施工淺埋暗挖隧道上方地質(zhì)層的各個(gè)粧基結(jié)構(gòu)的托換梁，該托換梁用于承 載各所述粧基結(jié)構(gòu)承載的載荷； 若干連接并支撐所述托換梁的托換柱，該托換柱用于承載所述托換梁承載的載荷； 以及設(shè)置于待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的深孔注漿加固層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述托換梁與各所述粧基結(jié)構(gòu)通過梁抱柱結(jié)構(gòu)連接，所述梁抱柱結(jié)構(gòu)是指各所述粧基 結(jié)構(gòu)分別自所述托換梁內(nèi)部穿過，且各自通過若干植筋與所述托換梁固定為一體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述植筋自所述粧基結(jié)構(gòu)邊緣圓周方向均勻布設(shè)，且沿著所述粧基結(jié)構(gòu)的徑向方向均 勻布設(shè)多層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述托換柱通過若干均勻布設(shè)于所述托換柱與所述托換梁接觸面的縱筋連接所述托 換梁。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述深孔注漿加固層是以待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層的開挖基線為基準(zhǔn)線，分別向 基準(zhǔn)線兩端延伸設(shè)置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述深孔注漿加固層的加固深度以探測到待施工淺埋暗挖隧道的拱頂層內(nèi)的卵石層 的距離為準(zhǔn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的過河段穿橋粧隧道注漿支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述深孔注漿加固層上設(shè)置若干超前探孔。
【文檔編號】E21D9/00GK205576990SQ201620071681
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】鄭世杰, 張濤, 郭樹勛, 姜諳男, 武洪海, 譚振, 孫敏
【申請人】中交隧道工程局有限公司, 大連海事大學(xué)