浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法

摘要

本发明实施例提供一种浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法，涉及隧道施工技术领域，通过支撑骨架固定后，回填砼层充填于填充腔的下半部分并拉毛处理，以初步预埋支撑骨架，再使钢管桩依次钻设回填砼层和基底岩体，回填砼层拉毛处理能够更好地与浇筑砼体结合，以使最终构成刚性好的墙体以直接作用于仰拱填充层、和中隔墙，墙体受力还可以通过钢管桩直接传递至基底岩体，以抵抗山体偏压，从而能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险，增强隧道在山体偶然作用下对隧道结构的剪切破坏约束，保障隧道结构安全，进而减免和杜绝因隧道结构破坏的返工和修葺问题，保障运营畅通，节约处治费用。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法。

背景技术

在山区浅埋偏压连拱隧道施工中,隧道衬砌结构产生裂缝带有一定普遍性，且荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,处理困难且不易根治，已经引起了广大工程技术人员的重视。隧道衬砌结构在洞内施工作业期间和后期运营在安全方面起到关键作用。裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。其中围岩变形、荷载不匀，高地应力，不良接触带等易使衬砌结构产生裂缝；裂缝不仅影响美观，还给结构留下了隐患；这就要求施工中必须采取有效合理的工程技术措施，控制减少和避免裂缝产生。浅埋偏压无中导洞连拱隧道中隔墙连拱部位初支结构及衬砌混凝土受力最为突出，易产生裂缝。

现有技术通常是被动地待裂缝产生不再发展后通过注入特殊浆液(环氧树脂类)材料进行加固，但此技术并不能彻底杜绝裂缝产生，随着时间推移或雨季周期进行，地质灾害突发，地震等客观因素频繁作用，裂缝还有延续和再生可能。

因此，目前急需一种能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险的技术方案。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法，能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种浅埋偏压连拱隧道加固墙，用于设置在浅埋侧隧洞内的中隔墙处，其中，所述前埋侧隧洞的仰拱填充层和所述中隔墙的底部之间形成有填充腔，所述浅埋偏压连拱隧道加固墙包括：

支撑骨架，固定于所述中隔墙，且所述支撑骨架的底部伸入所述填充腔内；

回填砼层，充填于所述填充腔的下半部分，且经拉毛处理；

钢管桩，钻设于所述回填砼层，且所述钢管桩的底端伸入基底岩体；

浇筑砼体，覆盖所述填充腔的上半部分和所述支撑骨架以及所述钢管桩的顶端。

在可选的实施方式中，所述支撑骨架包括背拱钢、斜撑钢和连接钢，多个所述连接钢呈竖向间隔固定在所述中隔墙，每个所述连接钢纵向延伸，每个所述连接钢的两端分别连接有所述背拱钢，所述背拱钢呈竖向固定于所述中隔墙，且与所述中隔墙的形状相适配，所述斜撑钢的一端固定于所述仰拱填充层和所述背拱钢的底端，所述斜撑钢的另一端固定于所述背拱钢的中部。

在可选的实施方式中，在所述中隔墙的同一横断面上有两个所述钢管桩，两个所述钢管桩分为第一钢管桩和第二钢管桩，所述第一钢管桩竖向布置，所述第二钢管桩位于所述第一钢管桩远离所述中隔墙的一侧，且所述第二钢管桩相对于所述第一钢管桩倾斜，其中，沿竖直向下方向，所述第一钢管桩和所述第二钢管桩的间距逐渐增大。

在可选的实施方式中，所述钢管桩包括钢花管和多个钢筋束，多个钢筋束穿设于所述钢花管内，并通过注浆实现固定。

在可选的实施方式中，所述浅埋偏压连拱隧道加固墙还包括：

加强骨架，具有横向、竖向和纵向的多个钢筋条，被所述浇筑砼体包裹；

和/或，

排水管，被所述回填砼层包裹，以用于排水；

和/或，

锚筋，植入所述中隔墙，且端部与所述支撑骨架固定连接。

第二方面，本发明提供一种浅埋偏压连拱隧道加固墙的施工方法，用于在浅埋侧隧洞内的中隔墙处形成加固墙，其中，所述浅埋侧隧洞的仰拱填充层和中隔墙的底部之间形成有填充腔，所述方法包括：

将支撑骨架固定在所述中隔墙，且所述支撑骨架的底部伸入所述填充腔内；

利用混凝土将所述填充腔的下半部分进行回填，以形成回填砼层并拉毛处理；

将钢管桩钻设于所述回填砼层，且所述钢管桩的底端伸入基底岩体；

进行砼浇筑，以将所述支撑骨架、所述填充腔的上半部分和所述钢管桩的顶端覆盖，形成浇筑砼体。

在可选的实施方式中，所述将钢管桩钻设于所述回填砼层，且所述钢管桩的底端伸入基底岩体的步骤包括：

利用钻孔机由所述回填砼层向下钻孔，直至钻入基底岩体，形成安装孔并清理；

将钢管桩固定于所述安装孔。

在可选的实施方式中，所述钢管桩包括钢花管和多个钢筋束，所述将钢管桩固定于所述安装孔的步骤包括：

将所述钢花管穿进所述安装孔内；

将多个钢筋束穿进所述钢花管内；

对所述钢花管进行注浆。

在可选的实施方式中，所述进行砼浇筑的步骤包括采用钢模板进行砼浇筑，浇筑完成后拆模，其中，所述钢模板用钢管斜撑固定，在所述钢模板的内部采用砼垫块和方木支撑，混凝土采用泵送方式分层浇筑。

在可选的实施方式中，在所述利用混凝土将所述填充腔的下半部分进行回填的步骤之前，所述施工方法还包括将排水管布置在所述填充腔的底部；

和/或，

在所述进行砼浇筑的步骤之前，所述施工方法还包括在所述中隔墙和所述填充腔设置具有横向、竖向和纵向的多个钢筋条的加强骨架；和/或，将锚筋植入所述中隔墙，且端部与所述支撑骨架固定连接。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例的浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法，通过支撑骨架固定后，回填砼层充填于填充腔的下半部分并拉毛处理，以初步预埋支撑骨架，再使钢管桩依次钻设回填砼层和基底岩体，回填砼层拉毛处理能够更好地与浇筑砼体结合，以使最终构成刚性好的墙体以直接作用于仰拱填充层、和中隔墙，墙体受力还可以通过钢管桩直接传递至基底岩体，以抵抗山体偏压，从而能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险，增强隧道在山体偶然作用下对隧道结构的剪切破坏约束，保障隧道结构安全，进而减免和杜绝因隧道结构破坏的返工和修葺问题，保障运营畅通，节约处治费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为设有本发明实施例浅埋偏压连拱隧道加固墙的隧道横断示意图；

图2为图1中加固墙的具体示意图；

图3为图2中支撑骨架的示意图；

图4为图2中钢管桩的横断示意图；

图5为本发明浅埋偏压连拱隧道加固墙的施工方法的示意图。

图标：1-钢管桩；11-钢筋束；12-钢花管；2-锚筋；3-斜撑钢；4-背拱钢；5-连接钢；6-浇筑砼体；7-回填砼层；8-排水管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

经发明人研究发现，偏压连拱隧道中的浅埋侧隧洞相对于偏压侧隧洞远离山体中心，因此中隔墙受到的压力偏向于该浅埋侧隧洞，从而易产生裂缝。为此，发明人设计了一种在该浅埋侧隧洞内对中隔墙起到支撑作用的加固墙，以提高中隔墙的刚性，进而减轻裂缝产生的风险。下面对发明实施例进行具体说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种浅埋偏压连拱隧道加固墙，该加固墙用于设置在浅埋侧隧洞内的中隔墙处，其中，浅埋侧隧洞的仰拱填充层和中隔墙的底部之间形成有填充腔，浅埋偏压连拱隧道加固墙包括支撑骨架、回填砼层7、钢管桩1和浇筑砼体6。支撑骨架固定于中隔墙，且支撑骨架的底部伸入填充腔内。回填砼层7充填于填充腔的下半部分，且经拉毛处理。钢管桩1钻设于回填砼层7，且钢管桩1的底端伸入基底岩体。浇筑砼体6覆盖填充腔的上半部分和支撑骨架以及钢管桩1的顶端。

由此，通过支撑骨架固定后，回填砼层7充填于填充腔的下半部分，以初步预埋支撑骨架，钢管桩1依次钻设回填砼层7和基底岩体，同时回填砼层7拉毛处理能够更好地与浇筑砼体6结合，以使最终构成刚性好的墙体以直接作用于仰拱填充层、和中隔墙，墙体受力还可以通过钢管桩1直接传递至基底岩体，以抵抗山体偏压，从而能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险，增强隧道在山体偶然作用下对隧道结构的剪切破坏约束，保障隧道结构安全，进而减免和杜绝因隧道结构破坏的返工和修葺问题，保障运营畅通，节约处治费用。

结合图3，在本实施例中，支撑骨架包括背拱钢4、斜撑钢3和连接钢5，背拱钢4可以是I25b工字钢、斜撑钢3可以是I18以上任意型号的工字钢，连接钢5可以是I18工字钢，多个连接钢5呈竖向间隔固定在中隔墙，每个连接钢5纵向延伸，每个连接钢5的两端分别连接有背拱钢4，背拱钢4呈竖向固定于中隔墙，且与中隔墙的形状相适配，斜撑钢3的一端固定于仰拱填充层和背拱钢4的底端，斜撑钢3的另一端固定于背拱钢4的中部。

在中隔墙的同一横断面上有两个钢管桩1，两个钢管桩1分为第一钢管桩1和第二钢管桩1，第一钢管桩1竖向布置，第二钢管桩1位于第一钢管桩1远离中隔墙的一侧，且第二钢管桩1相对于第一钢管桩1倾斜，其中，沿竖直向下方向，第一钢管桩1和第二钢管桩1的间距逐渐增大，从而提高钢管桩1对加固墙的支撑力，进一步提高加固墙的刚性。

结合图4，钢管桩1包括钢花管12和多个钢筋束11，多个钢筋束11穿设于钢花管12内，由此注浆时的浆料能够通过钢花管12上的孔与回填砼层7和基底岩体结合，从而通过注浆实现钢花管12本身的固定以及钢筋束11与钢花管12的固定，从而使得整个钢管桩1的刚性高。其中，钢筋束11的直径可以为32mm，钢花管12的直径可以是108mm，钢花管12和钢筋束11的长度可以是15m，以保证钢管桩1能够穿过支衬结构伸入基底岩体。注浆过程的注浆压力初压可以是0.5～1Mpa，持压2～3min。在隧道长度方向的纵向上，钢管桩1的设置间距可以是3m。

在本实施例中，浅埋偏压连拱隧道加固墙还包括加强骨架排水管8和锚筋2，加强骨架具有横向、竖向和纵向的多个钢筋条，被浇筑砼体6包裹，依次提高墙体的刚性，其中，多个钢筋条可以是五种类型和尺寸，即N1：φ22@10，N2：φ16@15，N3:φ16@15，N4:φ10@15，N5：φ16@20。

排水管8可以是φ250mmHDPE双壁打孔波纹管，其纵向延伸，纵向即为隧道的长度方向，被回填砼层7包裹，以用于排水。

锚筋2呈横向由中隔墙远离山体中心的一侧植入中隔墙，且端部与支撑骨架固定连接，其中，横向即为隧道的横断方向，锚筋2的端部与支撑骨架的背拱钢4采用双面焊接的形式实现固定连接。由此充分保证中隔墙衬砌结构的整体性，从而增强中隔墙的抗裂缝能力。锚筋2的直径可以是32mm，多个锚筋2呈竖向以80cm间隔布置，而在隧道纵向上每隔100cm设置锚筋2。

请参考图5，本发明实施例还提供了一种浅埋偏压连拱隧道加固墙的施工方法，该施工方法用于在浅埋侧隧洞内的中隔墙处形成上述实施例的埋偏压连拱隧道加固墙，方法包括如下步骤：

将支撑骨架固定在中隔墙，且支撑骨架的底部伸入填充腔内；

利用混凝土将填充腔的下半部分进行回填，以形成回填砼层7并拉毛处理；

将钢管桩1钻设于回填砼层7，且钢管桩1的底端伸入基底岩体；

进行砼浇筑，以将支撑骨架、填充腔的上半部分和钢管桩1的顶端覆盖，形成浇筑砼体6。

在利用混凝土将填充腔的下半部分进行回填，以形成回填砼层7并拉毛处理的步骤中，利用C40混凝土对填充腔的下半部分进行回填，振捣密实，以形成回填砼层7，在使回填砼层7的上表面进行拉毛处理。

在将将钢管桩1钻设于回填砼层7，且钢管桩1的底端伸入基底岩体的步骤中，其包括：

利用钻孔机由回填砼层7向下钻孔，直至钻入基底岩体，形成安装孔并清理；

将钢管桩1固定于安装孔。

在将钢管桩1固定于安装孔的步骤中，其包括：

将钢花管12穿进安装孔内；

将多个钢筋束11穿进钢花管12内；

对钢花管12进行压力注浆。

在进行砼浇筑的步骤中，采用钢模板进行砼浇筑，浇筑完成后拆模，其中，钢模板用钢管斜撑固定，在钢模板的内部采用砼垫块和方木支撑，混凝土采用泵送方式分层浇筑并振捣密实，拆模后即使洒水养护。

在利用混凝土将填充腔的下半部分进行回填的步骤之前，施工方法还包括将排水管8布置在填充腔的底部；

在进行砼浇筑的步骤之前，施工方法还包括在中隔墙和填充腔设置具有横向、竖向和纵向的多个钢筋条的加强骨架。

在进行砼浇筑的步骤之前，施工方法还包括将锚筋2植入中隔墙，并与支撑骨架固定连接。

综上，本发明实施例的浅埋偏压连拱隧道加固墙及其施工方法，通过支撑骨架固定后，回填砼层7充填于填充腔的下半部分并拉毛处理，以初步预埋支撑骨架，再使钢管桩1依次钻设回填砼层7和基底岩体，回填砼层7拉毛处理能够更好地与浇筑砼体6结合，以使最终构成刚性好的墙体以直接作用于仰拱填充层、和中隔墙，墙体受力还可以通过钢管桩1直接传递至伸出基底岩体，以抵抗山体偏压，从而能够减少中隔墙的衬砌结构产生裂缝风险，增强隧道在山体偶然作用下对隧道结构的剪切破坏约束，保障隧道结构安全，进而减免和杜绝因隧道结构破坏的返工和修葺问题，保障运营畅通，节约处治费用。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。