底板錨固約束型隧道襯砌構造的製作方法
2023-08-02 15:32:51
本實用新型涉及隧道襯砌構造，特別涉及一種地下水發育的巖溶地區的可控制基底豎向變形的襯砌構造。
背景技術：
進入二十一世紀來，我國鐵路建設高速發展，時速200km以上高標準雙線鐵路修建越來越多，特別在西南山區，巖溶發育，且線路展線受曲線半徑大、地形地質條件複雜等多種因素的制約，巖溶隧道規模迅速增加。由於巖溶及巖溶水發育具有複雜性、多樣性及無規律性等特點，長大巖溶隧道修建風險特別是運營風險越來越高。
近年來，宜萬、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運營期間發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。
傳統雙線隧道襯砌一般採用曲牆帶仰拱的襯砌結構形式，如圖5所示。仰拱上採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築。隧道內設置中心水溝+雙側水溝，中心水溝置於仰拱之上的填充體內。地下水排放路徑為：圍巖→初期支護→排水盲管→側溝→橫向排水管→中心水溝，即隧道結構周邊的水通過初期支護滲透經由排水盲管引排進入隧道結構本體之內的中心水溝，最終排出洞外。傳統排水系統最大的缺陷在於：中心水溝設於隧道結構之內，主要引排主要引排拱牆範圍的周邊地下水，隧道仰拱以下的積水無法有效引排。尤其在地基水力聯繫緊密的區域，在連續降雨或暴雨天氣下，因地下水量驟增，傳統的排水體系往往無法及時引排至隧道結構體內的排水溝內，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，從而破壞道床結構。
因此，優化襯砌結構及排水系統，保證隧底排水通暢，減小隧底水壓， 增強隧底結構抗水壓能力，成為降低巖溶地區隧道水害風險，保證運營安全的迫切需要。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種底板錨固約束型隧道襯砌構造，以有效減小基底豎向變形，增加襯砌結構抗水壓及抗浮能力。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案如下：
本實用新型的底板錨固約束型隧道襯砌構造，包括拱牆初期支護結構、二次襯砌結構、防排水系統和中心排水槽，防排水系統設置於拱牆初期支護結構、二次襯砌結構之間，其特徵是：所述二次襯砌結構包括拱牆二次襯砌和底板，底板位於基底找平層之上，其兩端與拱牆二次襯砌兩端固結；所述底板下方的基底巖土層內橫向間隔和沿線路延伸方向間隔設置豎向約束構件，各豎向約束構件的下端延伸入穩定巖土層內，上端穿過基底找平層與底板固定連接。
本實用新型的有益效果是，採用豎向約束構件加底板形式取代傳統仰拱形式，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結構抗水壓及抗浮能力；隧底採用底板結構，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統曲牆帶仰拱襯砌由於地下水通過仰拱施工縫進入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導致軌道結構破壞；隧底採用板結構，開挖作業更方便，克服了傳統襯砌形式仰拱基礎開挖曲率不易控制導等問題；實現襯砌結構「體外排水」，拱牆二次襯砌背後地下水不穿過邊牆引入隧道側溝，而直接引入底板下設置的中心排水槽B，有效避免雨洪季節地下水過大側溝排水能力不足而湧入道床內；由於中心排水槽位於底板下，始終能保證地下水的順暢排洩而避免高水壓造成底板開裂隆起。
附圖說明
本說明書包括如下四幅附圖：
圖1是本實用新型底板錨固約束型隧道襯砌構造的斷面結構示意圖；
圖2是本實用新型底板錨固約束型隧道襯砌構造的斷面結構示意圖；
圖3是本實用新型底板錨固約束型隧道襯砌構造的斷面結構示意圖；
圖4是圖1中A局部的放大圖；
圖5是傳統曲牆帶仰拱襯砌結構示意圖。
圖中示出構件、部位名稱及所對應標記：中心排水槽B；拱牆初期支護結構10、拱牆噴射混凝土層10a、拱牆鋼架10b、拱牆系統錨杆10c；基底找平層11；防排水系統20、無紡土工布20a、環向排水盲管20b、防水板20c；洩水管21；拱牆二次襯砌30、底板31、槽板32；錨固樁40、錨杆或錨管41、錨索42。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
參照圖1，本實用新型的包括拱牆初期支護結構10、二次襯砌結構、防排水系統20和中心排水槽B，防排水系統20設置於拱牆初期支護結構10、二次襯砌結構之間。所述二次襯砌結構包括拱牆二次襯砌30和底板31，底板31位於基底找平層11之上，其兩端與拱牆二次襯砌30兩端固結。所述底板31下方的基底巖土層內橫向間隔和沿線路延伸方向間隔設置豎向約束構件，各豎向約束構件的下端延伸入穩定巖土層內，上端穿過基底找平層11與底板31固定連接。採用豎向約束構件加底板形式取代傳統仰拱形式，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結構抗水壓及抗浮能力。隧底採用底板結構，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統曲牆帶仰拱襯砌由於地下水通過仰拱施工縫進入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導致軌道結構破壞。
參照圖1、圖2和圖3，所述豎向約束構件為錨固樁40、錨杆或錨管41或者錨索42。
參照圖1，所述中心排水槽B由設置於底板31下方的槽板32形成，槽板32兩側壁的上端與底板31固結或鉸接。所述防排水系統20的底端與中心排水槽B的頂部相連通。所述槽板32兩側壁的上部沿線路延伸方向間隔埋設洩水管21，各洩水管21的內端與中心排水槽B相連通，外端則穿過基底找平層11至隧道基底。所述中心排水槽B設置於隧道中心底板31下，底板31上沿線路延伸方向間隔設置有與中心排水槽B相連通的檢查井口。拱牆二次襯砌30背後地下水不穿過邊牆引入隧道側溝，而 直接引入底板31下設置的中心排水槽B，有效避免雨洪季節地下水過大側溝排水能力不足而湧入道床內，實現襯砌結構「體外排水」。由於中心排水槽B位於底板31下，始終能保證地下水的順暢排洩而避免高水壓造成底板開裂隆起。
參照圖4，所述防排水系統20包括拱牆範圍鋪設的無紡土工布20a及拱牆範圍鋪設的防水板20c，以及沿隧道開挖方向間隔布設於無紡土工布20a與防水板20c間的環向排水盲管20b。參照圖1，所述環向排水盲管20b的兩端沿底板31下緣直接引入中心排水槽B。所述拱牆初期支護結構10包括覆蓋拱牆圍巖的拱牆噴射混凝土層10a及沿拱牆梅花形布置的拱牆系統錨杆10c。所述拱牆噴射混凝土層10a內沿隧道開挖方向間隔布設拱牆鋼架10b，拱牆噴射混凝土層10a內加設鋼筋網。
以上所述只是用圖解說明本實用新型底板錨固約束型隧道襯砌構造的一些原理，並非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結構和適用範圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬於本實用新型所申請的專利範圍。