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CN105927272A - 底板锚固约束型隧道衬砌构造 - Google Patents

底板锚固约束型隧道衬砌构造 Download PDF

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Abstract

底板锚固约束型隧道衬砌构造，以有效减小基底竖向变形，增加衬砌结构抗水压及抗浮能力。包括拱墙初期支护结构、二次衬砌结构、防排水系统和中心排水槽，防排水系统设置于拱墙初期支护结构、二次衬砌结构之间。所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌和底板，底板位于基底找平层之上，其两端与拱墙二次衬砌两端固结。所述底板下方的基底岩土层内横向间隔和沿线路延伸方向间隔设置竖向约束构件，各竖向约束构件的下端延伸入稳定岩土层内，上端穿过基底找平层与底板固定连接。

Description

底板锚固约束型隧道衬砌构造
技术领域
本发明涉及隧道衬砌构造，特别涉及一种地下水发育的岩溶地区的可控制基底竖向变形的衬砌构造。
背景技术
进入二十一世纪来，我国铁路建设高速发展，时速200km以上高标准双线铁路修建越来越多，特别在西南山区，岩溶发育，且线路展线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，岩溶隧道规模迅速增加。由于岩溶及岩溶水发育具有复杂性、多样性及无规律性等特点，长大岩溶隧道修建风险特别是运营风险越来越高。
近年来，宜万、沪昆、贵广等高速铁路隧道运营期间发生了若干起无砟道床变形、仰拱隆起、衬砌渗漏水等水害事件，引起了铁路设计、施工、建设和运营各方的高度重视。
传统双线隧道衬砌一般采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，如图5所示。仰拱上采用混凝土填充作为道床基础，施工中仰拱与仰拱填充分开浇筑。隧道内设置中心水沟+双侧水沟，中心水沟置于仰拱之上的填充体内。地下水排放路径为：围岩→初期支护→排水盲管→侧沟→横向排水管→中心水沟，即隧道结构周边的水通过初期支护渗透经由排水盲管引排进入隧道结构本体之内的中心水沟，最终排出洞外。传统排水系统最大的缺陷在于：中心水沟设于隧道结构之内，主要引排主要引排拱墙范围的周边地下水，隧道仰拱以下的积水无法有效引排。尤其在地基水力联系紧密的区域，在连续降雨或暴雨天气下，因地下水量骤增，传统的排水体系往往无法及时引排至隧道结构体内的排水沟内，从而引起地下水位急剧升高。在高水压作用下，导致隧底仰拱或仰拱填充隆起，从而破坏道床结构。
因此，优化衬砌结构及排水系统，保证隧底排水通畅，减小隧底水压，增强隧底结构抗水压能力，成为降低岩溶地区隧道水害风险，保证运营安全的迫切需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种底板锚固约束型隧道衬砌构造，以有效减小基底竖向变形，增加衬砌结构抗水压及抗浮能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的底板锚固约束型隧道衬砌构造，包括拱墙初期支护结构、二次衬砌结构、防排水系统和中心排水槽，防排水系统设置于拱墙初期支护结构、二次衬砌结构之间，其特征是：所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌和底板，底板位于基底找平层之上，其两端与拱墙二次衬砌两端固结；所述底板下方的基底岩土层内横向间隔和沿线路延伸方向间隔设置竖向约束构件，各竖向约束构件的下端延伸入稳定岩土层内，上端穿过基底找平层与底板固定连接。
本发明的有益效果是，采用竖向约束构件加底板形式取代传统仰拱形式，既能增加底板承载能力，也能增加隧底结构抗水压及抗浮能力；隧底采用底板结构，其上不需施作混凝土填充体，有效避免了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏；隧底采用板结构，开挖作业更方便，克服了传统衬砌形式仰拱基础开挖曲率不易控制导等问题；实现衬砌结构“体外排水”，拱墙二次衬砌背后地下水不穿过边墙引入隧道侧沟，而直接引入底板下设置的中心排水槽B，有效避免雨洪季节地下水过大侧沟排水能力不足而涌入道床内；由于中心排水槽位于底板下，始终能保证地下水的顺畅排泄而避免高水压造成底板开裂隆起。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明底板锚固约束型隧道衬砌构造的断面结构示意图；
图2是本发明底板锚固约束型隧道衬砌构造的断面结构示意图；
图3是本发明底板锚固约束型隧道衬砌构造的断面结构示意图；
图4是图1中A局部的放大图；
图5是传统曲墙带仰拱衬砌结构示意图。
图中示出构件、部位名称及所对应标记：中心排水槽B；拱墙初期支护结构10、拱墙喷射混凝土层10a、拱墙钢架10b、拱墙系统锚杆10c；基底找平层11；防排水系统20、无纺土工布20a、环向排水盲管20b、防水板20c；泄水管21；拱墙二次衬砌30、底板31、槽板32；锚固桩40、锚杆或锚管41、锚索42。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的包括拱墙初期支护结构10、二次衬砌结构、防排水系统20和中心排水槽B，防排水系统20设置于拱墙初期支护结构10、二次衬砌结构之间。所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌30和底板31，底板31位于基底找平层11之上，其两端与拱墙二次衬砌30两端固结。所述底板31下方的基底岩土层内横向间隔和沿线路延伸方向间隔设置竖向约束构件，各竖向约束构件的下端延伸入稳定岩土层内，上端穿过基底找平层11与底板31固定连接。采用竖向约束构件加底板形式取代传统仰拱形式，既能增加底板承载能力，也能增加隧底结构抗水压及抗浮能力。隧底采用底板结构，其上不需施作混凝土填充体，有效避免了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏。
参照图1、图2和图3，所述竖向约束构件为锚固桩40、锚杆或锚管41或者锚索42。
参照图1，所述中心排水槽B由设置于底板31下方的槽板32形成，槽板32两侧壁的上端与底板31固结或铰接。所述防排水系统20的底端与中心排水槽B的顶部相连通。所述槽板32两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管21，各泄水管21的内端与中心排水槽B相连通，外端则穿过基底找平层11至隧道基底。所述中心排水槽B设置于隧道中心底板31下，底板31上沿线路延伸方向间隔设置有与中心排水槽B相连通的检查井口。拱墙二次衬砌30背后地下水不穿过边墙引入隧道侧沟，而直接引入底板31下设置的中心排水槽B，有效避免雨洪季节地下水过大侧沟排水能力不足而涌入道床内，实现衬砌结构“体外排水”。由于中心排水槽B位于底板31下，始终能保证地下水的顺畅排泄而避免高水压造成底板开裂隆起。
参照图4，所述防排水系统20包括拱墙范围铺设的无纺土工布20a及拱墙范围铺设的防水板20c，以及沿隧道开挖方向间隔布设于无纺土工布20a与防水板20c间的环向排水盲管20b。参照图1，所述环向排水盲管20b的两端沿底顶板31下缘直接引入中心排水槽B。所述拱墙初期支护结构10包括覆盖拱墙围岩的拱墙喷射混凝土层10a及沿拱墙梅花形布置的拱墙系统锚杆10c。所述拱墙喷射混凝土层10a内沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架10b，拱墙喷射混凝土层10a内加设钢筋网。
以上所述只是用图解说明本发明底板锚固约束型隧道衬砌构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (6)

1.底板锚固约束型隧道衬砌构造，包括拱墙初期支护结构(10)、二次衬砌结构、防排水系统(20)和中心排水槽(B)，防排水系统(20)设置于拱墙初期支护结构(10)、二次衬砌结构之间，其特征是：所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌(30)和底板(31)，底板(31)位于基底找平层(11)之上，其两端与拱墙二次衬砌(30)两端固结；所述底板(31)下方的基底岩土层内横向间隔和沿线路延伸方向间隔设置竖向约束构件，各竖向约束构件的下端延伸入稳定岩土层内，上端穿过基底找平层(11)与底板(31)固定连接。
2.如权利要求1所述的底板锚固约束型隧道衬砌构造，其特征是：所述竖向约束构件为锚固桩(40)、锚杆或锚管(41)或者锚索(42)。
3.如权利要求1所述的底板锚固约束型隧道衬砌构造，其特征是：所述中心排水槽(B)由设置于底板(31)下方的槽板(32)形成，槽板(32)两侧壁的上端与底板(31)固结为一体；所述防排水系统(20)的底端与中心排水槽(B)的顶部相连通；所述槽板(22)两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管(21)，各泄水管(21)的内端与中心排水槽(B)相连通，外端则穿过基底找平层(11)至隧道基底。
4.如权利要求3所述的一种具有隧底疏水功能的隧道衬砌构造，其特征是：所述中心排水槽(B)设置于隧道中线下，底板(31)上沿线路延伸方向间隔设置有与中心排水槽(A)相连通的检查井口。
5.如权利要求3所述的一种具有隧底疏水功能的隧道衬砌构造，其特征是：所述防排水系统(20)包括拱墙范围铺设的无纺土工布(20a)及拱墙范围铺设的防水板(20c)，以及沿隧道开挖方向间隔布设于无纺土工布(20a)与防水板(20c)间的环向排水盲管(20b)。
6.如权利要求5所述的一种具有隧底疏水功能的隧道衬砌构造，其特征是：所述环向排水盲管(20b)的两端沿底顶板(31)下缘直接引入中心排水槽(B)。
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