底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造
【專(zhuān)利摘要】底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，以有效減小基底豎向變形，增加襯砌結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力。包括拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)、防排水系統(tǒng)和中心排水槽，防排水系統(tǒng)設(shè)置于拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)之間。所述二次襯砌結(jié)構(gòu)包括拱墻二次襯砌和底板，底板位于基底找平層之上，其兩端與拱墻二次襯砌兩端固結(jié)。所述底板下方的基底巖土層內(nèi)橫向間隔和沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置豎向約束構(gòu)件，各豎向約束構(gòu)件的下端延伸入穩(wěn)定巖土層內(nèi)，上端穿過(guò)基底找平層與底板固定連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及隧道襯砌構(gòu)造，特別涉及一種地下水發(fā)育的巖溶地區(qū)的可控制基底豎向變形的襯砌構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入二^^一世紀(jì)來(lái)，我國(guó)鐵路建設(shè)高速發(fā)展，時(shí)速200km以上高標(biāo)準(zhǔn)雙線(xiàn)鐵路修建越來(lái)越多，特別在西南山區(qū)，巖溶發(fā)育，且線(xiàn)路展線(xiàn)受曲線(xiàn)半徑大、地形地質(zhì)條件復(fù)雜等多種因素的制約，巖溶隧道規(guī)模迅速增加。由于巖溶及巖溶水發(fā)育具有復(fù)雜性、多樣性及無(wú)規(guī)律性等特點(diǎn)，長(zhǎng)大巖溶隧道修建風(fēng)險(xiǎn)特別是運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越高。
[0003]近年來(lái)，宜萬(wàn)、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生了若干起無(wú)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(shè)計(jì)、施工、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)各方的高度重視。
[0004]傳統(tǒng)雙線(xiàn)隧道襯砌一般采用曲墻帶仰拱的襯砌結(jié)構(gòu)形式，如圖5所示。仰拱上采用混凝土填充作為道床基礎(chǔ)，施工中仰拱與仰拱填充分開(kāi)澆筑。隧道內(nèi)設(shè)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(hù)—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(guò)初期支護(hù)滲透經(jīng)由排水盲管引排進(jìn)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(shè)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(wú)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(wú)法及時(shí)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(dǎo)致隧底仰拱或仰拱填充隆起，從而破壞道床結(jié)構(gòu)。
[0005]因此，優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)及排水系統(tǒng)，保證隧底排水通暢，減小隧底水壓，增強(qiáng)隧底結(jié)構(gòu)抗水壓能力，成為降低巖溶地區(qū)隧道水害風(fēng)險(xiǎn)，保證運(yùn)營(yíng)安全的迫切需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，以有效減小基底豎向變形，增加襯砌結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明的底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，包括拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)、防排水系統(tǒng)和中心排水槽，防排水系統(tǒng)設(shè)置于拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)構(gòu)之間，其特征是:所述二次襯砌結(jié)構(gòu)包括拱墻二次襯砌和底板，底板位于基底找平層之上，其兩端與拱墻二次襯砌兩端固結(jié);所述底板下方的基底巖土層內(nèi)橫向間隔和沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置豎向約束構(gòu)件，各豎向約束構(gòu)件的下端延伸入穩(wěn)定巖土層內(nèi)，上端穿過(guò)基底找平層與底板固定連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，采用豎向約束構(gòu)件加底板形式取代傳統(tǒng)仰拱形式，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力;隧底采用底板結(jié)構(gòu)，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌由于地下水通過(guò)仰拱施工縫進(jìn)入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)破壞;隧底采用板結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖作業(yè)更方便，克服了傳統(tǒng)襯砌形式仰拱基礎(chǔ)開(kāi)挖曲率不易控制導(dǎo)等問(wèn)題;實(shí)現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)“體外排水”，拱墻二次襯砌背后地下水不穿過(guò)邊墻引入隧道側(cè)溝，而直接引入底板下設(shè)置的中心排水槽B，有效避免雨洪季節(jié)地下水過(guò)大側(cè)溝排水能力不足而涌入道床內(nèi)；由于中心排水槽位于底板下，始終能保證地下水的順暢排泄而避免高水壓造成底板開(kāi)裂隆起。
【附圖說(shuō)明】
[0010]本說(shuō)明書(shū)包括如下四幅附圖:
[0011]圖1是本發(fā)明底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是圖1中A局部的放大圖；
[0015]圖5是傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中示出構(gòu)件、部位名稱(chēng)及所對(duì)應(yīng)標(biāo)記:中心排水槽B;拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)10、拱墻噴射混凝土層10a、拱墻鋼架10b、拱墻系統(tǒng)銷(xiāo)桿1c;基底找平層11;防排水系統(tǒng)20、無(wú)紡?fù)凉げ?0a、環(huán)向排水盲管20b、防水板20c;泄水管21;拱墻二次襯砌30、底板31、槽板32;錨固粧40、錨桿或錨管41、錨索42。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的包括拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)10、二次襯砌結(jié)構(gòu)、防排水系統(tǒng)20和中心排水槽B，防排水系統(tǒng)20設(shè)置于拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)10、二次襯砌結(jié)構(gòu)之間。所述二次襯砌結(jié)構(gòu)包括拱墻二次襯砌30和底板31，底板31位于基底找平層11之上，其兩端與拱墻二次襯砌30兩端固結(jié)。所述底板31下方的基底巖土層內(nèi)橫向間隔和沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置豎向約束構(gòu)件，各豎向約束構(gòu)件的下端延伸入穩(wěn)定巖土層內(nèi)，上端穿過(guò)基底找平層11與底板31固定連接。采用豎向約束構(gòu)件加底板形式取代傳統(tǒng)仰拱形式，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力。隧底采用底板結(jié)構(gòu)，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌由于地下水通過(guò)仰拱施工縫進(jìn)入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)破壞。
[0019]參照?qǐng)D1、圖2和圖3，所述豎向約束構(gòu)件為錨固粧40、錨桿或錨管41或者錨索42。
[0020]參照?qǐng)D1，所述中心排水槽B由設(shè)置于底板31下方的槽板32形成，槽板32兩側(cè)壁的上端與底板31固結(jié)或鉸接。所述防排水系統(tǒng)20的底端與中心排水槽B的頂部相連通。所述槽板32兩側(cè)壁的上部沿線(xiàn)路延伸方向間隔埋設(shè)泄水管21，各泄水管21的內(nèi)端與中心排水槽B相連通，外端則穿過(guò)基底找平層11至隧道基底。所述中心排水槽B設(shè)置于隧道中心底板31下，底板31上沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置有與中心排水槽B相連通的檢查井口。拱墻二次襯砌30背后地下水不穿過(guò)邊墻引入隧道側(cè)溝，而直接引入底板31下設(shè)置的中心排水槽B，有效避免雨洪季節(jié)地下水過(guò)大側(cè)溝排水能力不足而涌入道床內(nèi)，實(shí)現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)“體外排水”。由于中心排水槽B位于底板31下，始終能保證地下水的順暢排泄而避免高水壓造成底板開(kāi)裂隆起。
[0021]參照?qǐng)D4，所述防排水系統(tǒng)20包括拱墻范圍鋪設(shè)的無(wú)紡?fù)凉げ?0a及拱墻范圍鋪設(shè)的防水板20c，以及沿隧道開(kāi)挖方向間隔布設(shè)于無(wú)紡?fù)凉げ?0a與防水板20c間的環(huán)向排水盲管20b。參照?qǐng)D1，所述環(huán)向排水盲管20b的兩端沿底頂板31下緣直接引入中心排水槽B。所述拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)10包括覆蓋拱墻圍巖的拱墻噴射混凝土層1a及沿拱墻梅花形布置的拱墻系統(tǒng)錨桿10c。所述拱墻噴射混凝土層1a內(nèi)沿隧道開(kāi)挖方向間隔布設(shè)拱墻鋼架10b，拱墻噴射混凝土層1a內(nèi)加設(shè)鋼筋網(wǎng)。
[0022]以上所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造的一些原理，并非是要將本發(fā)明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(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專(zhuān)利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，包括拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)(10)、二次襯砌結(jié)構(gòu)、防排水系統(tǒng)(20)和中心排水槽(B)，防排水系統(tǒng)(20)設(shè)置于拱墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)(10)、二次襯砌結(jié)構(gòu)之間，其特征是:所述二次襯砌結(jié)構(gòu)包括拱墻二次襯砌(30)和底板(31)，底板(31)位于基底找平層(11)之上，其兩端與拱墻二次襯砌(30)兩端固結(jié);所述底板(31)下方的基底巖土層內(nèi)橫向間隔和沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置豎向約束構(gòu)件，各豎向約束構(gòu)件的下端延伸入穩(wěn)定巖土層內(nèi)，上端穿過(guò)基底找平層(11)與底板(31)固定連接。2.如權(quán)利要求1所述的底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，其特征是:所述豎向約束構(gòu)件為錨固粧(40)、錨桿或錨管(41)或者錨索(42)。3.如權(quán)利要求1所述的底板錨固約束型隧道襯砌構(gòu)造，其特征是:所述中心排水槽(B)由設(shè)置于底板(31)下方的槽板(32)形成，槽板(32)兩側(cè)壁的上端與底板(31)固結(jié)為一體；所述防排水系統(tǒng)(20)的底端與中心排水槽(B)的頂部相連通;所述槽板(22)兩側(cè)壁的上部沿線(xiàn)路延伸方向間隔埋設(shè)泄水管(21)，各泄水管(21)的內(nèi)端與中心排水槽(B)相連通，外端則穿過(guò)基底找平層(11)至隧道基底。4.如權(quán)利要求3所述的一種具有隧底疏水功能的隧道襯砌構(gòu)造，其特征是:所述中心排水槽(B)設(shè)置于隧道中線(xiàn)下，底板(31)上沿線(xiàn)路延伸方向間隔設(shè)置有與中心排水槽(A)相連通的檢查井口。5.如權(quán)利要求3所述的一種具有隧底疏水功能的隧道襯砌構(gòu)造，其特征是:所述防排水系統(tǒng)(20)包括拱墻范圍鋪設(shè)的無(wú)紡?fù)凉げ?20a)及拱墻范圍鋪設(shè)的防水板(20c)，以及沿隧道開(kāi)挖方向間隔布設(shè)于無(wú)紡?fù)凉げ?20a)與防水板(20c)間的環(huán)向排水盲管(20b)。6.如權(quán)利要求5所述的一種具有隧底疏水功能的隧道襯砌構(gòu)造，其特征是:所述環(huán)向排水盲管(20b)的兩端沿底頂板(31)下緣直接引入中心排水槽(B)。
【文檔編號(hào)】E21F16/02GK105927272SQ201610407642
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】林本濤, 卿偉宸, 鄭偉, 高楊, 張磊, 鐘昌桂, 朱勇, 陶偉明, 曾宏飛, 黃華, 孟祥磊, 吳華
【申請(qǐng)人】中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司