本實用新型涉及隧道襯砌構(gòu)造，特別涉及一種地下水發(fā)育或受季節(jié)影響大，隧底水壓力或地應力較高情況下的隧道襯砌構(gòu)造。

背景技術：

進入二十一世紀來，我國鐵路建設高速發(fā)展，時速200km以上高標準雙線鐵路修建越來越多，特別在西部山區(qū)，線路展線受曲線半徑大、地形地質(zhì)條件復雜等多種因素的制約，隧道規(guī)模越來越大，一方面長大巖溶富水隧道越來越多，另一方面，高地應力隧道越來越多。

近年來，宜萬、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運營期間發(fā)生了若干起無砟道床變形、仰拱隆起、襯砌滲漏水等水害事件，引起了鐵路設計、施工、建設和運營各方的高度重視。

傳統(tǒng)雙線隧道襯砌一般采用曲墻帶仰拱的襯砌結(jié)構(gòu)形式，如圖4所示。仰拱上采用混凝土填充作為道床基礎，施工中仰拱與仰拱填充分開澆筑。隧道內(nèi)設置中心水溝+雙側(cè)水溝，中心水溝置于仰拱之上的填充體內(nèi)。地下水排放路徑為：圍巖→初期支護→排水盲管→側(cè)溝→橫向排水管→中心水溝，即隧道結(jié)構(gòu)周邊的水通過初期支護滲透經(jīng)由排水盲管引排進入隧道結(jié)構(gòu)本體之內(nèi)的中心水溝，最終排出洞外。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)最大的缺陷在于：中心水溝設于隧道結(jié)構(gòu)之內(nèi)，主要引排主要引排拱墻范圍的周邊地下水，隧道仰拱以下的積水無法有效引排。尤其在地基水力聯(lián)系緊密的區(qū)域，在連續(xù)降雨或暴雨天氣下，因地下水量驟增，傳統(tǒng)的排水體系往往無法及時引排至隧道結(jié)構(gòu)體內(nèi)的排水溝內(nèi)，從而引起地下水位急劇升高。在高水壓作用下，導致隧底仰拱或仰拱填充隆起，從而破壞道床結(jié)構(gòu)。

此外，在六沾、云桂、成蘭等鐵路部分高地應力隧道在修建及運營過程中均出現(xiàn)仰拱隆起開裂等災害，為了解決這個問題，設計中經(jīng)常采用圓形或近圓形襯砌結(jié)構(gòu)(如圖5)，一方面造成仰拱施工難度大、開挖量大； 另一方面，仰拱上混凝土填充量大大增加，造成浪費。

因此，無論為解決巖溶地區(qū)隧道高壓富水問題，還是高地應力隧道仰拱隆起變形開裂問題，優(yōu)化襯砌隧底結(jié)構(gòu)形式，降低隧道建設與運營期間災害風險已是當下迫切需要。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造，通過對傳統(tǒng)隧道襯砌隧底結(jié)構(gòu)形式進行改造，提高襯砌結(jié)構(gòu)特別隧底結(jié)構(gòu)在高水壓或高地應力作用下的受力性能，同時結(jié)合襯砌隧底構(gòu)造優(yōu)化洞內(nèi)排水系統(tǒng)、加大隧道排水能力，減小運營期間雨洪季節(jié)水害風險。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本實用新型的π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造，包括初期支護結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)和防排水系統(tǒng)，二次襯砌結(jié)構(gòu)由二次襯砌拱墻段、二次襯砌隧底結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其特征是：所述二次襯砌隧底結(jié)構(gòu)由仰拱及仰拱之上設置的π形板構(gòu)成，所述π形板由頂板，左側(cè)豎板和右側(cè)豎板構(gòu)成，左側(cè)豎板、右側(cè)豎板上端與頂板固結(jié)為一體，下端與仰拱固結(jié)，頂板的橫向兩端與仰拱兩端固結(jié)，在左側(cè)豎板、右側(cè)豎板、頂板和二次襯砌仰拱之間形成的廓道可作為隧道縱向排水通道。

本實用新型的有益效果是，采用π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造取代傳統(tǒng)高地應力或高水壓情況下采用的圓形或近圓形襯砌：首先，隧底開挖作業(yè)更方便，開挖方量減??；其次，將傳統(tǒng)仰拱上的填充體改為π形板結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了混凝土圬工，又增加了隧底空間，可設置綜合管廊，用于排水溝、電纜溝等布置；π形板與仰拱組合式隧底結(jié)構(gòu)，抗彎剛度大大增加，顯著增加隧底結(jié)構(gòu)承載能力；可實現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)“體外排水”，拱墻二次襯砌背后地下水不引入隧道側(cè)溝，而直接引入π形板與仰拱間的排水廊道，有效避免雨洪季節(jié)地下水過大側(cè)溝排水能力不夠而涌入道床內(nèi)；同時由于排水溝位于底板下，始終能保證地下水的順暢排泄而避免造成底板開裂隆起。

附圖說明

本說明書包括如下五幅附圖：

圖1是本實用新型π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A局部的放大圖；

圖3是圖1中B局部的放大圖；

圖4是傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是傳統(tǒng)設計中高地應力或高水壓工況下近圓形襯砌結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應標記：廓道C；初期支護結(jié)構(gòu)拱墻段10、拱墻噴射混凝土層10a、拱墻鋼架10b、拱墻系統(tǒng)錨桿10c；初期支護結(jié)構(gòu)仰拱段11、仰拱噴射混凝土層11a、仰拱鋼架11b；防排水系統(tǒng)20、無紡土工布20a、環(huán)向排水盲管20b、防水板20c；二次襯砌拱墻段30、仰拱31；頂板40，左側(cè)豎板41、右側(cè)豎板42。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

參照圖1,本實用新型的π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造，包括初期支護結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)和防排水系統(tǒng)20，二次襯砌結(jié)構(gòu)由二次襯砌拱墻段30、二次襯砌隧底結(jié)構(gòu)構(gòu)成。所述二次襯砌隧底結(jié)構(gòu)由仰拱31及仰拱31之上設置的π形板構(gòu)成，所述π形板由頂板40、左側(cè)豎板41和右側(cè)豎板42構(gòu)成，左側(cè)豎板41、右側(cè)豎板42上端與頂板40固結(jié)為一體，下端與仰拱31固結(jié)，頂板40的橫向兩端與仰拱31兩端固結(jié)，在左側(cè)豎板41、右側(cè)豎板42、頂板40和仰拱31之間形成廓道C為隧道縱向排水通道。所述頂板40上沿線路延伸方向間隔設置與廓道C相通的檢查井口。

參照圖1，本實用新型將傳統(tǒng)仰拱上的填充體改為π形板結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了混凝土圬工，又增加了隧底空間，可設置綜合管廊，用于排水溝、電纜溝布置。π形板與仰拱組合式隧底結(jié)構(gòu)，抗彎剛度大大增加，顯著增加隧底結(jié)構(gòu)承載能力?？蓪崿F(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)“體外排水”，拱墻二次襯砌背后地下水不引入隧道側(cè)溝，而直接引入π形板與仰拱間的排水廊道，有效避免雨洪季節(jié)地下水過大側(cè)溝排水能力不夠而涌入道床內(nèi)。由于排水溝位于底板下，始終能保證地下水的順暢排泄而避免造成底板開裂隆起。

參照1和圖2，所述防排水系統(tǒng)20包括拱墻范圍鋪設的無紡土工布20a及拱墻范圍鋪設的防水板20c，以及沿隧道開挖方向間隔布設于無紡土工布20a與防水板20c間的環(huán)向排水盲管20b。所述環(huán)向排水盲管20b的兩端沿頂板40下緣直接引入廓道C。

參照圖1，所述初期支護結(jié)構(gòu)包括初期支護結(jié)構(gòu)拱墻段10、初期支護結(jié)構(gòu)仰拱段11。參照圖2，所述初期支護結(jié)構(gòu)拱墻段10包括覆蓋拱墻圍巖的拱墻噴射混凝土層10a及沿拱墻梅花形布置的拱墻系統(tǒng)錨桿10c，拱墻噴射混凝土層10a內(nèi)沿隧道開挖方向間隔布設拱墻鋼架10b。所述拱墻噴射混凝土層10a內(nèi)加設鋼筋網(wǎng)。參照圖3，所述初期支護結(jié)構(gòu)仰拱段11包括覆蓋仰拱圍巖的仰拱噴射混凝土層11a，仰拱噴射混凝土層11a內(nèi)沿隧道開挖方向間隔布設仰拱鋼架11b。

以上所述只是用圖解說明本實用新型π形板與仰拱組合式隧底襯砌構(gòu)造的一些原理，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。