一種黃土隧道抗沉降支承結構及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黃土隧道抗沉降支承結構及其施工方法，其特征是在各正洞拱架之間以縱向桿件進行連接，在縱向桿件與正洞拱架的連接結點位置處、位于縱向桿件的底部設置有鎖腳錨管；在正洞拱架的兩側拱腳的外側分別設置型鋼支腿，以型鋼支腿與正洞拱架的拱腳形成“人”字支撐；在型鋼支腿與正洞拱架的底部設置支墊鋼板。本發(fā)明中擴大拱腳與初期支護噴射混凝土共同承受圍巖壓力，形成多榀拱架共同受力，由“桿系”受力變?yōu)椤鞍逑怠笔芰Γ涫虑翱刂频拇胧┯绕溥m于在Ⅳ級自重濕陷性的Q3砂質黃土并伴隨有淺埋、偏壓、高含水率和低承載力的地質條件。
【專利說明】
一種黃土隧道抗沉降支承結構及其施工方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及在濕陷性Q3砂質黃土隧道地質條件下控制隧道沉降的施工方法，更具體地說是在IV級自重濕陷性的Q3砂質黃土并伴隨有淺埋、偏壓、高含水率和低承載力的地質條件下的沉降控制方法。
【背景技術】
[0002]在工程建設中，為了保障隧道的凈空滿足設計要求，經常采用增加黃土隧道的預留沉降量，甚至是設計預留沉降量的2?3倍，這增加了隧道塌方的安全風險?，F有的控制方式為“事后控制”，是在出現隧道沉降過大后增加鎖腳錨管、增設臨時橫撐和豎撐、甚至改變開挖工法。這種處理方式一方面處理過程耗時長，另一方面在完成處理之后需要經過一段時間的穩(wěn)定才能達到效果，嚴重影響了隧道的施工進度。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種黃土隧道抗沉降支承結構及其施工方法，是一種事前抗沉降措施，將隧道鋼架體系由“桿系”轉化為“板系”，以提高鋼架結構的承載能力、抗變形能力以及安全穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0005]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構，包括沿隧道縱向間隔設置各正洞拱架，其結構特點是在所述支承結構中，設置縱向連接器，是在各正洞拱架之間以縱向桿件進行連接，在所述縱向桿件與正洞拱架的連接結點位置處、位于縱向桿件的底部設置有鎖腳錨管;設置擴大拱腳，是在所述正洞拱架的拱腳的外側設置型鋼支腿，以所述型鋼支腿與正洞拱架的拱腳形成“人”字支撐;在所述型鋼支腿與正洞拱架的底部設置支墊鋼板。
[0006]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構的特點也在于:在所述正洞拱架的兩側，所述縱向桿件沿所述正洞拱架的環(huán)向間隔，位于所述正洞拱架的每一側間隔設置至少兩道。
[0007]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構的特點也在于:所述擴大拱腳中型鋼支腿與支墊鋼板之間的夾角為60°。
[0008]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構的特點也在于:在所述擴大拱腳中型鋼支腿與正洞拱架之間為滿焊連接，所述支墊鋼板與型鋼支腿以及正洞拱架之間均為滿焊連接。
[0009]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構的特點也在于:所述縱向桿件包括距正洞拱架的拱腳底部30cm處的第一道縱向桿件，以及距正洞拱架的拱腳底部90cm處的第二道縱向桿件。
[0010]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承結構的特點也在于:所述第一道縱向桿件和第二道縱向桿件是將I25a型鋼按相鄰的正洞拱架之間的間距進行截斷，并在相鄰的正洞拱架之間進行滿焊連接。
[0011 ]本發(fā)明黃土隧道抗沉降支承施工方法的特點是按如下步驟進行:
[0012]步驟1:首先開挖黃土隧道正洞斷面，然后按照擴大拱腳的結構尺寸開挖兩側邊-1sk
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[0013]步驟2:將在場外完成預制的帶有擴大拱腳的正洞拱架在正洞斷面內進行固定安裝;隨后在各正洞拱架之間焊接各道縱向桿件；
[0014]步驟3:錨固各鎖腳錨管，使鎖腳錨管對于正洞拱架起到托舉的作用，在鎖腳錨管與正洞拱架之間采用“L”型Φ 22的鋼筋焊接；
[0015]步驟4:施工隧道鋼筋網片及系統錨桿形成鋼筋網片及錨桿支護；
[0016]步驟5:按如下順序噴射C25混凝土:首先噴射并填充由正洞拱架的拱腳、型鋼支腿以及支墊鋼板所形成的空腔，然后封閉正洞拱架，完成黃土隧道抗沉降支承的施工。
[0017]本發(fā)明中擴大拱腳與初期支護噴射混凝土共同承受圍巖壓力，使現有技術中的單榀拱架受力變?yōu)槎嚅凹芄餐芰?，由“桿系”受力變?yōu)椤鞍逑怠笔芰?，同時采用“事前控制”的沉降措施。與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現在:
[0018]1、本發(fā)明在隧道未發(fā)生沉降時進行主動控制，包括將隧道鋼架體系由“桿系”轉化為“板系”，提高鋼架結構的承載能力，有效控制隧道沉降，是一種“事前控制”的方式，有效避免了在隧道發(fā)生沉降后采取補救性質的加固措施在施工中存在的風險；
[0019]2、本發(fā)明方法有效避免了隧道分臺階開挖過程中，在中、下臺階開挖后，使上中臺階拱架懸空，造成上中臺階的沉降；
[0020]3、本發(fā)明方法有效避免了既有初支加固措施施工時造成隧道掌子面停工的風險。[0021 ] 4、本發(fā)明針對自重濕陷性Q3砂質黃土隧道地質條件，尤其適于在IV級自重濕陷性的Q3砂質黃土并伴隨有淺埋、偏壓、高含水率和低承載力的地質條件，具體是指隧道埋深僅在12.6m?36m，含水率為23 %-33.6%,承載力為55KPa?146KPa的地質條件。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明結構不意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中擴大拱腳示意圖；
[0024]圖中標號:102鎖腳錨管，103縱向桿件，104正洞拱架，105支墊鋼板，106型鋼支腿。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1和圖2，本實施例中黃土隧道抗沉降支承結構是沿隧道縱向間隔設置各正洞拱架104，在支承結構中，設置縱向連接器，是在各正洞拱架104之間以縱向桿件103進行連接，在縱向桿件103與正洞拱架104的連接結點位置處、位于縱向桿件103的底部設置有鎖腳錨管102;設置擴大拱腳，是在正洞拱架104的拱腳的外側設置型鋼支腿106，以型鋼支腿106與正洞拱架104的拱腳形成“人”字支撐;在型鋼支腿106與正洞拱架104的底部設置支墊鋼板105。
[0026]具體實施中，相應的措施也包括:在正洞拱架104的兩側，縱向桿件103沿正洞拱架104的環(huán)向間隔，位于正洞拱架104的每一側間隔設置至少兩道;擴大拱腳中型鋼支腿106與支墊鋼板105之間的夾角為60° ;在擴大拱腳中型鋼支腿106與正洞拱架104之間為滿焊連接，支墊鋼板105與型鋼支腿106以及正洞拱架104之間均為滿焊連接;正洞拱架104和縱向桿件103均采用I25a型鋼，支墊鋼板105是長度為100cm、寬度為30cm的鋼板。
[0027]縱向桿件103包括距正洞拱架104的拱腳底部30cm處的第一道縱向桿件，以及距正洞拱架104的拱腳底部90cm處的第二道縱向桿件;第一道縱向桿件和第二道縱向桿件是將I25a型鋼按相鄰的正洞拱架104之間的間距進行截斷，并在相鄰的正洞拱架104之間進行滿焊連接。
[0028]本實施例中黃土隧道抗沉降支承施工如下步驟進行:
[0029]步驟1:首先針對濕陷性黃土隧道按照三臺階七步法進行開挖，形成黃土隧道正洞斷面，然后按照擴大拱腳的結構尺寸開挖兩側邊墻。
[0030]步驟2:將在場外完成預制的帶有擴大拱腳的正洞拱架在正洞斷面內進行固定安裝;隨后在各正洞拱架104之間焊接各道縱向桿件103，形成“板系”結構，縱向桿件103的長度為相鄰正洞拱架104之間的間距。
[0031]步驟3:在緊貼正洞拱架104、并處在縱向桿件103的底部錨固各鎖腳錨管102，使鎖腳錨管102對于正洞拱架104起到托舉的作用，在鎖腳錨管102與正洞拱架104之間采用“L”型Φ 22的鋼筋焊接。
[0032]步驟4:施工隧道鋼筋網片及系統錨桿形成鋼筋網片及錨桿支護。
[0033]步驟5:按如下順序噴射C25混凝土:首先噴射并填充由正洞拱架104的拱腳、型鋼支腿106以及支墊鋼板105所形成的空腔，然后封閉正洞拱架，完成黃土隧道抗沉降支承的施工，利用擴大拱腳與初期支護噴射混凝土共同承受圍巖壓力。
【主權項】
1.一種黃土隧道抗沉降支承結構，所述支承結構包括沿隧道縱向間隔設置各正洞拱架(104)，其特征是在所述支承結構中，設置縱向連接器，是在各正洞拱架(104)之間以縱向桿件(103)進行連接，在所述縱向桿件(103)與正洞拱架(104)的連接結點位置處、位于縱向桿件(103)的底部設置有鎖腳錨管(102);設置擴大拱腳，是在所述正洞拱架(104)的拱腳的外側設置型鋼支腿(106)，以所述型鋼支腿(106)與正洞拱架(104)的拱腳形成“人”字支撐;在所述型鋼支腿(106)與正洞拱架(104)的底部設置支墊鋼板(105)。2.根據權利要求1所述的黃土隧道抗沉降支承結構，其特征是:在所述正洞拱架(104)的兩側，所述縱向桿件(103)沿所述正洞拱架(104)的環(huán)向間隔，位于所述正洞拱架(104)的每一側間隔設置至少兩道。3.根據權利要求1所述的黃土隧道抗沉降支承結構，其特征是:所述擴大拱腳中型鋼支腿(106)與支墊鋼板(105)之間的夾角為60°。4.根據權利要求1所述的黃土隧道抗沉降支承結構，其特征是:在所述擴大拱腳中型鋼支腿(106)與正洞拱架(104)之間為滿焊連接，所述支墊鋼板(105)與型鋼支腿(106)以及正洞拱架(104)之間均為滿焊連接。5.根據權利要求1所述的黃土隧道抗沉降支承結構，其特征是:所述縱向桿件(103)包括距正洞拱架(104)的拱腳底部30cm處的第一道縱向桿件，以及距正洞拱架(104)的拱腳底部90cm處的第二道縱向桿件。6.根據權利要求5所述的黃土隧道抗沉降支承結構，其特征是:所述第一道縱向桿件和第二道縱向桿件是將I25a型鋼按相鄰的正洞拱架(104)之間的間距進行截斷，并在相鄰的正洞拱架(104)之間進行滿焊連接。7.一種權利要求1所述的黃土隧道抗沉降支承施工方法，其特征是按如下步驟進行: 步驟1:首先開挖黃土隧道正洞斷面，然后按照擴大拱腳的結構尺寸開挖兩側邊墻； 步驟2:將在場外完成預制的帶有擴大拱腳的正洞拱架在正洞斷面內進行固定安裝;隨后在各正洞拱架(104)之間焊接各道縱向桿件(103); 步驟3:錨固各鎖腳錨管(102)，使鎖腳錨管(102)對于正洞拱架(104)起到托舉的作用，在鎖腳錨管(102)與正洞拱架(104)之間采用“L”型Φ22的鋼筋焊接； 步驟4:施工隧道鋼筋網片及系統錨桿形成鋼筋網片及錨桿支護； 步驟5:按如下順序噴射C25混凝土:首先噴射并填充由正洞拱架(104)的拱腳、型鋼支腿(106)以及支墊鋼板(105)所形成的空腔，然后封閉正洞拱架(104)，完成黃土隧道抗沉降支承的施工。
【文檔編號】E21D11/18GK105888699SQ201610473193
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】劉芳同, 邢彪, 張超, 陳榜文, 姜波
【申請人】中鐵四局集團有限公司