高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造的製作方法

2023-10-19 08:54:52

專利名稱：高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高速鐵路，特別涉及高速鐵路超大斷面富水黃土隧道的襯砌構造。
背景技術：
近些年來我國在黃土地區修建了大量公路、鐵路隧道，其中一些黃土隧道土體含 水量較大，如寶蘭二線新松樹灣隧道，黃延高速公路道南隧道等，為黃土隧道的修建技積累 了一些經驗。但這些已經建成的黃土隧道由於運營期間線路及路面對結構下沉要求不高， 採用普通的噴錨網和鋼架組成的初期支護體系，重點在於保證施工過程的安全，不太重視 隧道修建好後運營階段的結構下沉問題。而實際上以往公路、鐵路黃土隧道運營期間均有 不同的結構下沉問題，而這種情況在高速鐵路隧道中是必須避免的。 鄭州至西安鐵路客運專線，線路全長458. 8km，是我國在黃土地區新建的運營速度 為350km/h的第一條鐵路客運專線。全線隧道共計38座，總長約77km，其中黃土隧道總長 50km。該客運專線隧道內鋪設無砟軌道，要求隧道內線路有高度的平順性，工後沉降要求不 大於15mm，不同結構物間的差異沉降不應大於5mm，沉降控制標準高，必須採用有效的襯砌 結構，避免因為運營期間基底受擾動後產生較大的工後沉降。 富水黃土屬於典型的黏質粉土。在天然條件下處於硬塑/堅硬狀態，承載力較高， 壓縮變形較小，工程性質良好。但在開挖後，隨著黃土圍巖孔隙水的逐漸滲出，圍巖的鬆弛、 軟化現象非常明顯，強度大大衰減。特別是在隧道開挖施工機械反覆碾壓下，基底黃土泥 化、軟化非常嚴重，甚至成流塑狀態。這種狀態會引起初期支護過大的沉降，給隧道的施工 和安全帶來不利影響，難以滿足高速鐵路對線下結構工後沉降、變形和長期穩定性的嚴格 要求。在高速列車動荷載長期作用下，富水黃土隧道基底是否軟化、泥化以及對隧底長期穩 定產生的後果是困擾鄭西客專建設的關鍵問題之一。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯 砌構造，襯砌構造能有效地控制隧道結構工後沉降並保持長期穩定，從而滿足高速鐵路的 運營要求。 本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是高速鐵路黃土隧道襯砌構造， 包括外襯和內襯，襯由封閉黃土圍巖的拱頂段、拱牆段和仰拱段構成，其特徵是所述拱頂 段的拱腳部橫向加寬，其內埋設有周向延伸的拱頂鋼架，拱頂鋼架由鎖腳錨杆錨固在黃土 圍巖上。
所述仰拱段下設置有混凝土保護層。 本實用新型的有益效果是，解決了在富水黃土地質條件下大斷面黃土隧道施工的 技術難題，能有效地控制隧道結構工後沉降並保持長期穩定，模擬高速列車運行的現場激 振試驗表明，高速列車運行20年後隧道內仰拱填充面累計沉降不大於0. 5mm，遠遠小於高
3速鐵路安全運營對隧道結構工後沉降的要求(《15mm)。
本說明書包括如下三幅附圖 圖1是本實用新型高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造的斷面結構示意圖； 圖2是圖1中A局部的放大示意圖； 圖3是圖1中B局部的放大示意圖。 圖中示出構件、部位名稱及所對應的標記外襯10、拱頂段11、拱腳部11a、拱頂鋼 架11b、鎖腳錨杆11c、拱牆段12、拱牆鋼架12a、仰拱段13、仰拱鋼架13a、混凝土保護層14、 內襯20。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 參照圖l，本實用新型高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，包括外襯10和 內襯20，外襯10由封閉黃土圍巖的拱頂段11、拱牆段12和仰拱段13構成。參照圖2，所述 拱頂段11的拱腳部lla橫向加寬，其內埋設有周向延伸的拱頂鋼架llb，拱頂鋼架lib由鎖 腳錨杆llc錨固在黃土圍巖上。即在隧道上臺階開挖後，兩側拱腳分別向外擴挖一定寬度， 架設型鋼鋼架14，並用鎖腳錨杆13錨固後立即噴射混凝土封閉黃土圍巖形成拱頂段11。由 於加寬的拱腳部lla增大了拱腳受力面積，拱頂鋼架11b、鎖腳錨杆llc的設置提高了腳承 的承載力，因此能有效地控制拱部初期支護下沉。 參照圖2，為有效地控制黃土圍巖的變形和增強初期支護的穩定性，所述拱頂段
11為其內加設鋼筋網的噴射混凝土層。參照圖1和圖2，所述拱牆段12內埋設有周向延伸
的拱牆鋼架12a，仰拱段13內埋設有周向延伸的仰拱鋼架13a，拱頂鋼架lib與拱牆鋼架
12a、拱牆鋼架12a與仰拱鋼架13a對接，形成環繞黃土圍巖周壁的全環鋼架。 參照圖3，所述仰拱段13下設置有混凝土保護層14，即開挖至隧底時，應及時噴射
混凝土形成混凝土保護層14對隧底進行封底處理，儘量減小在仰拱施作時基礎反覆碾壓
造成的基底軟化、泥化和破壞。混凝土保護層14的厚度為15 20cm。為確保大斷面黃土
隧道襯砌構造的永久穩定性，所述內襯20採用整體式鋼筋混凝土襯砌。 以上所述只是用圖解說明本實用新型高速鐵路大斷面黃土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。
權利要求高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，包括外襯(10)和內襯(20)，外襯(10)由封閉黃土圍巖的拱頂段(11)、拱牆段(12)和仰拱段(13)構成，其特徵是所述拱頂段(11)的拱腳部(11a)橫向加寬，其內埋設有周向延伸的拱頂鋼架(11b)，拱頂鋼架(11b)由鎖腳錨杆(11c)錨固在黃土圍巖上。
2. 如權利要求1所述高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，其特徵是所述仰拱 段(13)下設置有混凝土保護層(14)。
3. 如權利要求2所述高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，其特徵是所述拱牆 段(12)內埋設有周向延伸的拱牆鋼架(12a)，仰拱段(13)內埋設有周向延伸的仰拱鋼架 (13a)，拱頂鋼架(lib)與拱牆鋼架(12a)、拱牆鋼架(12a)與仰拱鋼架(13a)對接形成全環 鋼架。
4. 如權利要求3所述高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，其特徵是所述拱頂 段(11)為其內加設鋼筋網的噴射混凝土層。
5. 如權利要求1、2或3所述高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，其特徵是所 述內襯(20)為整體式鋼筋混凝土襯砌。
專利摘要本實用新型公開了一種高速鐵路超大斷面富水黃土隧道襯砌構造，旨在有效地控制隧道結構工後沉降並保持長期穩定。它包括外襯(10)和內襯(20)，外襯(10)由封閉黃土圍巖的拱頂段(11)、拱牆段(12)和仰拱段(13)構成，所述拱頂段(11)的拱腳部(11a)橫向加寬，其內埋設有周向延伸的拱頂鋼架(11b)，拱頂鋼架(11b)由鎖腳錨杆(11c)錨固在黃土圍巖上。本實用新型的有益效果是，解決了在富水黃土地質條件下大斷面黃土隧道施工的技術難題，能有效地控制隧道結構工後沉降並保持長期穩定，模擬高速列車運行的現場激振試驗表明，高速列車運行20年後隧道內仰拱填充面累計沉降不大於0.5mm。
文檔編號E21D11/00GK201486564SQ20092008212
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者喻渝, 方錢寶, 楊建民, 薛富春, 趙華峰, 馬建林, 鮑海榮, 黃棋 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司