一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系。單拱大跨淺埋暗挖隧道施工過程中存在變形塌方等風險，需對其進行加固處理。本實用新型為隧道初期支護內(nèi)的支撐骨架結(jié)構(gòu)，包含有隧道中心線處的組合鋼管混凝土柱，底端固定于柱基礎(chǔ)，頂端固定于初期支護；柱基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置底板，底板上方固定豎向支撐；豎向支撐和斜向支撐一端固定于初期支護；水平支撐一端固定于初期支護，另一端固定于組合鋼管混凝土柱，并與豎向支撐連接牢固。本實用新型用于已發(fā)生或即將發(fā)生大變形、塌方、涌水等事故的單拱大跨淺埋暗挖隧道的加固處理，結(jié)合門形支撐和扇形支撐的優(yōu)勢，實現(xiàn)了“變大跨為小跨”，能快速、有效地控制施工引起的變形。
【專利說明】一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于隧道及地下工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地鐵建設(shè)快速發(fā)展，暗挖法得到了空間發(fā)展，各種復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)型式越來越多的出現(xiàn)，而單拱大跨斷面作為淺埋暗挖結(jié)構(gòu)的典型代表，已逐步廣泛的應(yīng)用于鐵路、公路、水利、城市軌道交通、市政管網(wǎng)等領(lǐng)域。特別是在城市軌道交通建設(shè)中，單拱大跨暗挖車站以其高大、寬敞、開闊等諸多空間優(yōu)勢及其獨特的建筑風格，逐漸成為首選?？紤]單拱大跨淺埋暗挖結(jié)構(gòu)型式、受力條件、地質(zhì)條件、施工水平、管理水平等多方面因素影響，其施工過程中存在大變形、塌方、涌水等風險，某些情況下務(wù)必對其進行加固處理，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力，快速、有效地控制施工引起的變形，降低施工風險，確保施工運輸通道暢通、隧道結(jié)構(gòu)安全和周邊建(構(gòu))筑物的正常使用，并為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，能快速、有效控制施工引起的圍巖變形。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于:
[0006]所述加固體系為單拱大跨淺埋暗挖隧道初期支護內(nèi)的門形與扇形相結(jié)合的支撐骨架結(jié)構(gòu)，包含有隧道中心線處的組合鋼管混凝土柱，組合鋼管混凝土柱底端固定于隧道底面設(shè)置的柱基礎(chǔ)，頂端固定于初期支護；
[0007]柱基礎(chǔ)兩側(cè)的隧道底面上均設(shè)置有底板，底板上同一點固定有豎向支撐和斜向支撐，斜向支撐傾向組合鋼管混凝土柱的另一側(cè)，豎向支撐和斜向支撐的頂端均固定于初期支護；
[0008]底板上方設(shè)置有水平支撐，水平支撐一端固定于初期支護，另一端固定于組合鋼管混凝土柱，并與豎向支撐連接牢固。
[0009]所述底板的初期支護端設(shè)置有伸入巖體的鎖腳錨桿。
[0010]所述柱基礎(chǔ)上方、組合鋼管混凝土柱底部包裹有柱腳保護梁，柱腳保護梁與柱基礎(chǔ)燒筑為一體。
[0011 ] 所述豎向支撐與水平支撐的相交處、豎向支撐的兩側(cè)、水平支撐的下方固定有角鋼型的縱向連接部件。
[0012]所述柱基礎(chǔ)下方設(shè)置有伸入巖體的、交叉的錨桿。
[0013]所述底板采用型鋼和噴射混凝土組成；
[0014]所述柱基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆混凝土或組合型鋼組成；
[0015]所述組合鋼管混凝土柱采用無縫鋼管和模筑混凝土組成；[0016]所述斜向支撐、豎向支撐和水平支撐采用型鋼或組合型鋼。
[0017]所述橫向支撐骨架結(jié)構(gòu)沿隧道縱向多排設(shè)置，縱向間距為1.0?5.0m ;
[0018]所述豎向支撐與組合鋼管混凝土柱之間的橫向距離為3.0?5.0m ;
[0019]所述底板與水平支撐之間的高度差為3.0?5.0m ;
[0020]所述組合鋼管混凝土柱的寬度為0.6?2.0m
[0021]所述柱基礎(chǔ)的寬度為1.0?2.0m,高度為0.5?1.0m ;
[0022]所述柱腳保護梁寬度同柱基礎(chǔ)，高度為0.5?1.0m。
[0023]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0024]本實用新型用于已發(fā)生或即將發(fā)生大變形、塌方、涌水等事故的單拱大跨淺埋暗挖隧道的加固處理。該結(jié)構(gòu)型式簡明，受力合理，充分發(fā)揮了圍巖的自承能力，根據(jù)單拱大跨淺埋暗挖隧道結(jié)構(gòu)型式及斷面受力特點，巧妙利用型鋼或組合型鋼結(jié)構(gòu)的力學優(yōu)勢及斷面的內(nèi)部空間，結(jié)合門形支撐和扇形支撐的優(yōu)勢，實現(xiàn)了 “變大跨為小跨”，快速、有效地控制了施工引起的變形，確保了施工運輸通道暢通、隧道結(jié)構(gòu)安全和周邊建(構(gòu))筑物的正常使用，并為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件；同時，該結(jié)構(gòu)具有很強的可操作性，可實現(xiàn)工廠化作業(yè)，為加固施工贏得時間，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，在鐵路、公路、水利、城市軌道交通、市政管網(wǎng)等工程中有廣泛的應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)斷面圖。
[0026]圖2為A處放大圖。
[0027]圖中，1-底板，2-斜向支撐，3-豎向支撐，4-柱基礎(chǔ)，5-組合鋼管混凝土柱，6_柱腳保護梁，7-水平支撐，8-縱向連接部件，9-鎖腳錨桿，10-初期支護，11-巖體。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0029]本實用新型涉及的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，為單拱大跨淺埋暗挖隧道初期支護10內(nèi)、沿隧道縱向設(shè)置的多排橫向的支撐骨架結(jié)構(gòu)，采用門形與扇形相結(jié)合的支撐結(jié)構(gòu)，確保施工運輸所需的通道暢通。支撐骨架結(jié)構(gòu)包含有隧道中心線處的組合鋼管混凝土柱5，為支撐骨架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵豎向傳力構(gòu)件，底端固定于隧道底面設(shè)置的柱基礎(chǔ)4，頂端固定于初期支護10。柱基礎(chǔ)4提供組合鋼管混凝土柱5所需的承載力要求，并在一定程度上有利于加固體系縱向穩(wěn)定。柱基礎(chǔ)4兩側(cè)的隧道底面上均設(shè)置有底板1，底板I上方固定有豎向支撐3,豎向支撐3頂端固定于初期支護10。豎向支撐3和斜向支撐2 —端固定于初期支護10 ;水平支撐7 —端固定于初期支護10，另一端固定于組合鋼管混凝土柱5，并與豎向支撐3連接牢固。斜向支撐2和豎向支撐3分別與底板1、初期支護之間通過螺栓或焊接連接牢固，作為加固體系的主要豎向傳力構(gòu)件，并確保施工運輸所需的通道寬度。水平支撐I與斜向支撐2、豎向支撐3、組合鋼管混凝土柱5、初期支護之間通過螺栓或焊接連接牢固，作為加固體系的主要水平方向傳力構(gòu)件，并確保施工運輸所需的通道高度。組合鋼管混凝土柱5、斜向支撐2和豎向支撐3 —起將初期支護結(jié)構(gòu)分為6跨，實現(xiàn)“變大跨為小跨”，改善初期支護受力狀態(tài)。[0030] 底板I的初期支護端設(shè)置有伸入巖體11的鎖腳錨桿9。柱基礎(chǔ)4上方、組合鋼管混凝土柱5底部包裹有柱腳保護梁6，柱腳保護梁6與柱基礎(chǔ)4澆筑為一體，確保組合鋼管混凝土柱5的穩(wěn)定，并在一定程度上有利于加固體系縱向穩(wěn)定。豎向支撐3與水平支撐7的相交處、豎向支撐3的兩側(cè)、水平支撐7的下方固定有角鋼型的縱向連接部件8，用于加強水平支撐7與豎向支撐3之間的連接，并將支撐部件縱向連接一體，確保加固體系的整體穩(wěn)定。柱基礎(chǔ)4下方設(shè)置有伸入巖體11的、交叉的錨桿。
[0031 ] 其中，底板I采用型鋼和噴射混凝土組成，柱基礎(chǔ)4采用現(xiàn)澆混凝土或組合型鋼組成，組合鋼管混凝土柱5采用無縫鋼管和模筑混凝土組成，斜向支撐2、豎向支撐3和水平支撐7采用型鋼或組合型鋼。
[0032]橫向支撐骨架結(jié)構(gòu)沿隧道縱向多排設(shè)置，縱向間距為1.0?5.0m，豎向支撐3與組合鋼管混凝土柱5之間的橫向距離為3.0?5.0m，底板I與水平支撐7之間的高度差為
3.0?5.0m,組合鋼管混凝土柱5的寬度為0.6?2.0m,柱基礎(chǔ)4的寬度為1.0?2.0m,高度為0.5?1.0m,柱腳保護梁6寬度同柱基礎(chǔ)4，高度為0.5?1.0m。
[0033]本實用新型的尺寸總體上應(yīng)以隧道施工設(shè)備尺寸及洞室開挖尺寸為基準，其架設(shè)長度應(yīng)滿足隧道結(jié)構(gòu)安全和周邊建構(gòu)筑物的正常使用的需要。施工運輸通道寬度、高度均應(yīng)滿足施工設(shè)備尺寸及洞內(nèi)運輸?shù)囊螅⒈M量確保通道平順通暢；其寬度應(yīng)滿足此基礎(chǔ)上再預(yù)留一定的人員走行及檢修通道。
[0034]本實用新型采用型鋼或組合型鋼拼裝組成，通過螺栓或焊接將各部件及初期支護連接牢固，墊板樣式應(yīng)與初期支護結(jié)構(gòu)相吻合；并通過柱基礎(chǔ)、柱腳保護梁及縱向連接部件如角鋼、槽鋼等將支撐部件縱向連接一體，確保加固體系的整體穩(wěn)定。
[0035]本實用新型可滿足已發(fā)生大變形、塌方、涌水等事故的單拱大跨淺埋暗挖隧道的加固處理。應(yīng)用本實用新型后，隨著具體工程中所采用的斷面尺寸、施工方式、地質(zhì)條件、設(shè)備尺寸、周邊環(huán)境及開挖洞室等差異，其相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)均可根據(jù)實際工程需要或大或小、或多或少、或長或短、或強或弱，如:底板尺寸，柱基礎(chǔ)、組合鋼管混凝土柱及柱腳保護梁的尺寸和混凝土標號，斜向支撐、豎向支撐、組合鋼管混凝土柱、水平支撐及縱向連接部件的型號、材質(zhì)和尺寸，支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)量、型號、縱向間距及其整體高度與寬度等。
[0036]具體施工過程如下:
[0037]步驟一:澆筑柱基礎(chǔ)4:
[0038]在單拱大跨淺埋暗挖隧道的初期支護內(nèi)，清理虛渣，平整場地并夯實，在隧道底面的隧道中心線處立模澆筑柱基礎(chǔ)4 ；
[0039]步驟二:澆筑底板1:
[0040]在柱基礎(chǔ)4兩側(cè)的隧道底面上鋪設(shè)型鋼支撐、焊接鋼筋網(wǎng)片，將型鋼支撐與兩側(cè)的初期支護結(jié)構(gòu)和柱基礎(chǔ)4連接牢固，并在初期支護端打設(shè)鎖腳錨桿9，在型鋼支撐和鋼筋網(wǎng)片上澆筑底板I ;型鋼支撐預(yù)留斜向支撐2和豎向支撐3連接鋼板及螺栓；
[0041]步驟三:澆筑組合鋼管混凝土柱5和柱腳保護梁6:
[0042]在柱基礎(chǔ)4上搭設(shè)組合鋼管，綁扎柱腳保護梁6鋼筋，立模澆筑組合鋼管混凝土柱5和柱腳保護梁6 ;組合鋼管預(yù)留水平支撐7連接鋼板及螺栓；
[0043]步驟四:搭設(shè)斜向支撐2和豎向支撐3:
[0044]搭設(shè)斜向支撐2和豎向支撐3，并將其與底板1、初期支護之間通過螺栓、焊接連接牢固；
[0045]步驟五:搭設(shè)水平支撐7:
[0046]搭設(shè)水平支撐7，并將其與斜向支撐2、豎向支撐3、組合鋼管混凝土柱5、初期支護之間通過螺栓、焊接連接牢固；
[0047]步驟六:搭設(shè)縱向連接部件8:
[0048]搭設(shè)縱向連接部件8，并將其與豎向支撐3、水平支撐7之間連接牢固。
[0049]本實用新型的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述加固體系為單拱大跨淺埋暗挖隧道初期支護(10)內(nèi)的門形與扇形相結(jié)合的支撐骨架結(jié)構(gòu)，包含有隧道中心線處的組合鋼管混凝土柱(5)，組合鋼管混凝土柱(5)底端固定于隧道底面設(shè)置的柱基礎(chǔ)(4)，頂端固定于初期支護(10); 柱基礎(chǔ)(4)兩側(cè)的隧道底面上均設(shè)置有底板(1)，底板(I)上同一點固定有豎向支撐(3)和斜向支撐(2)，斜向支撐(2)傾向組合鋼管混凝土柱(5)的另一側(cè)，豎向支撐(3)和斜向支撐(2)的頂端均固定于初期支護(10)； 底板(I)上方設(shè)置有水平支撐(7)，水平支撐(7)—端固定于初期支護(10)，另一端固定于組合鋼管混凝土柱(5)，并與豎向支撐(3)連接牢固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述底板(I)的初期支護端設(shè)置有伸入巖體(11)的鎖腳錨桿(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述柱基礎(chǔ)(4)上方、組合鋼管混凝土柱(5)底部包裹有柱腳保護梁(6)，柱腳保護梁(6)與柱基礎(chǔ)(4)燒筑為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述豎向支撐(3)與水平支撐(7)的相交處、豎向支撐(3)的兩側(cè)、水平支撐(7)的下方固定有角鋼型的縱向連接部件(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述柱基礎(chǔ)(4 )下方設(shè)置有伸入巖體(11)的、交叉的錨桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述底板(I)采用型鋼和噴射混凝土組成； 所述柱基礎(chǔ)(4)采用現(xiàn)澆混凝土或組合型鋼組成； 所述組合鋼管混凝土柱(5)采用無縫鋼管和模筑混凝土組成； 所述斜向支撐(2 )、豎向支撐(3 )和水平支撐(7 )采用型鋼或組合型鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單拱大跨淺埋暗挖隧道加固體系，其特征在于: 所述橫向支撐骨架結(jié)構(gòu)沿隧道縱向多排設(shè)置，縱向間距為1.0?5.0m ; 所述豎向支撐(3)與組合鋼管混凝土柱(5)之間的橫向距離為3.0?5.0m ; 所述底板(I)與水平支撐(7)之間的高度差為3.0?5.0m ; 所述組合鋼管混凝土柱(5)的寬度為0.6?2.0m 所述柱基礎(chǔ)(4)的寬度為1.0?2.0m，高度為0.5?1.0m; 所述柱腳保護梁(6)寬度同柱基礎(chǔ)(4)，高度為0.5?1.0m。
【文檔編號】E21D11/00GK203822326SQ201420210320
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】曹偉, 王俊, 王立新, 翁木生, 李儲軍, 張利斌, 戴志仁, 王博, 王天明, 毛念華, 張毓斌, 王鵬, 張海 申請人:中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司