超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密樁加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密樁加固結(jié)構(gòu)，其特征是：針對超淺埋濕陷性黃土隧道采用三臺階臨時(shí)仰拱開挖形成開挖面，三臺階是指在隧道掘進(jìn)過程中，逐級依次形成的上臺階、中臺階和下臺階，在上臺階初期支護(hù)鋼架的上臺階拱腳的外側(cè)設(shè)置擴(kuò)大拱腳，上臺階拱腳往上間隔設(shè)置勁性連接；首先施工仰拱初期支護(hù)，在仰拱初期支護(hù)中安設(shè)擠密樁位預(yù)留管，在擠密樁位預(yù)留管中施工水泥土擠密樁，形成水泥土擠密樁加固結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型采用擴(kuò)大拱腳及增加上臺階初期支護(hù)鋼架之間的勁性連接，有效抵抗圍巖變形，達(dá)到初期支護(hù)整體受力；先施工仰拱初期支護(hù)，在初期支護(hù)間安設(shè)擠密樁位預(yù)留管，達(dá)到先封閉初期支護(hù)，減緩圍巖變形，能確保圍巖安全。
【專利說明】
超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密樁加固結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及在超淺埋濕陷性黃土隧道內(nèi)，對于地基進(jìn)行加固處理的加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，高速鐵路的建設(shè)更加發(fā)展迅猛。線路的沉降變形直接影響旅客的舒適度，以及高速鐵路的運(yùn)營安全及發(fā)展。
[0003]濕陷性黃土在我國分部很廣，主要分部在山西、陜西、甘肅大部分地區(qū)以及河南西部。結(jié)合以上地區(qū)受地理?xiàng)l件限制，道路多以隧道過渡，隧道內(nèi)的基地濕陷性是影響鐵路后期運(yùn)營安全的重要因素。在有限的施工空間，如何控制圍巖變形，加快水泥土擠密粧加固施工進(jìn)度是濕陷性黃土隧道施工亟待解決的一項(xiàng)重要課題。
[0004]五星坪隧道出口段，下穿當(dāng)?shù)匾晦r(nóng)戶果園，隧道頂部覆土埋深為2.4?11.3m，原狀土地基承載力為140?220KP。隧道出口端砂質(zhì)黃土具有很嚴(yán)重的IV級自重濕陷性，濕陷土層厚度約為32m。該段隧道圍巖等級為Ve，設(shè)計(jì)采用三臺階臨時(shí)仰拱工法進(jìn)行施工，隧道洞口采用百米雙層管棚進(jìn)行超前支護(hù)，初期支護(hù)采用I25a+網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。
[0005]隧道內(nèi)136m范圍內(nèi)需采用水泥土擠密粧對地基進(jìn)行加固處理，根據(jù)設(shè)計(jì)其常規(guī)施工方法為，下臺階施工完畢后，即采用電動洛陽鏟配合沖錘進(jìn)行水泥土擠密粧基施工。但因隧道內(nèi)空間受限，干擾較多；電動洛陽鏟施工時(shí)震動較大，功效很慢;并且超淺埋地段施工，圍巖變形較大，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型是為避免上述技術(shù)存在的不足之處，提供一種超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)，以期有效抵抗圍巖變形、提高施工效率、降低震動，滿足隧道空間要求。
[0007]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0008]本實(shí)用新型超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:針對超淺埋濕陷性黃土隧道采用三臺階臨時(shí)仰拱開挖形成開挖面，所述三臺階是指在隧道掘進(jìn)過程中，逐級依次形成的上臺階、中臺階和下臺階，在上臺階初期支護(hù)鋼架的上臺階拱腳的外側(cè)設(shè)置擴(kuò)大拱腳，上臺階拱腳往上間隔設(shè)置勁性連接;首先施工仰拱初期支護(hù)，在仰拱初期支護(hù)中安設(shè)擠密粧位預(yù)留管，在所述擠密粧位預(yù)留管中施工水泥土擠密粧，形成水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)。
[0009]本實(shí)用新型超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)也在于:所述上臺階初期支護(hù)鋼架的外側(cè)擴(kuò)大拱腳外偏0.8m，并與所述上臺階初期支護(hù)鋼架的外沿相切。
[0010]本實(shí)用新型超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)也在于:在仰拱初期支護(hù)中完成擠密粧位預(yù)留管的安設(shè)之后，采用土體回填形成施工平臺，再利用所述施工平臺進(jìn)行水泥土擠密粧的施工。
[0011]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0012]1、本實(shí)用新型在仰拱初期支護(hù)施工時(shí)，在鋼架間按照試粧間距設(shè)置預(yù)埋粧位;將仰拱隧道初期支護(hù)先施工，使初期支護(hù)形成環(huán)體，整體受力，抵抗圍巖變形，確保隧道安全。
[0013]2、本實(shí)用新型采用擴(kuò)大拱腳，及在上臺階鋼架間設(shè)置勁性連接的方法以控制圍巖變形，使初期支護(hù)整體受力，確保圍巖的穩(wěn)定。
[0014]3、本實(shí)用新型采用履帶式螺桿鉆機(jī)，并設(shè)置內(nèi)接長鉆桿，滿足了施工場所空間高度的要求，確保了地基處理深度，減少了粧基施工過程中的振動，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型中隧道初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型中上臺階初期支護(hù)鋼架間勁性連接示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型中水泥土擠密粧粧位立面布置示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型中水泥土擠密粧粧位平面布置示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型中三臺階臨時(shí)仰拱開挖方式示意圖。
[0020]圖6為本實(shí)用新型中內(nèi)接長鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為圖6局部放大不意圖；
[0022]圖8為本實(shí)用新型中內(nèi)接長鉆桿使用狀態(tài)示意圖；
[0023]圖中標(biāo)號:I下臺階，2中臺階，3上臺階，4上臺階初期支護(hù)鋼架，5擴(kuò)大拱腳，6勁性連接，7仰拱初期支護(hù)鋼架，8水泥土擠密粧粧位，9仰拱填充層頂面標(biāo)高，11第一段位，12第二段位，13第三段位，21螺旋鉆桿，2Ia螺旋葉片，22內(nèi)接桿，22a內(nèi)接桿頂部銷孔，22b內(nèi)接桿上部銷孔，22c內(nèi)接桿下部銷孔，23螺桿鉆機(jī)，23a動力輸出軸。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實(shí)施例中超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)，其特征是:針對超淺埋濕陷性黃土隧道采用三臺階臨時(shí)仰拱開挖形成開挖面，所述三臺階是指在隧道掘進(jìn)過程中，逐級依次形成的上臺階3、中臺階2和下臺階I，在上臺階初期支護(hù)鋼架4的上臺階拱腳的外側(cè)設(shè)置擴(kuò)大拱腳5，上臺階拱腳往上間隔設(shè)置勁性連接6;首先施工仰拱初期支護(hù)，在仰拱初期支護(hù)中安設(shè)擠密粧位預(yù)留管，再以土體回填形成施工平臺，利用所述施工平臺在所述擠密粧位預(yù)留管中施工水泥土擠密粧，形成水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)。超淺埋黃土隧道多為新黃土，土質(zhì)較為松散，地基承載力偏低，設(shè)置擴(kuò)大拱腳可以有效增大拱腳的受力面積，抵抗圍巖變形，鋼架間設(shè)置勁性連接，提高了鋼架整體性，確保鋼架整體受力。
[0025]如圖1和圖2所示，具體實(shí)施中，上臺階初期支護(hù)鋼架4的外側(cè)擴(kuò)大拱腳5外偏0.8m，并與上臺階初期支護(hù)鋼架4的外沿相切;在上臺階初期支護(hù)鋼架4的兩側(cè)各有四道勁性連接6，勁性連接6采用工字鋼，勁性連接6沿縱向并呈水平設(shè)置，相鄰勁性連接6之間間隔50cm。
[0026]本實(shí)施例中超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固施工方法是:
[0027]針對超淺埋濕陷性黃土隧道采用三臺階臨時(shí)仰拱開挖形成開挖面，三臺階是指在隧道掘進(jìn)過程中，逐級依次形成的上臺階3、中臺階2和下臺階1，在上臺階初期支護(hù)鋼架4的上臺階拱腳的外側(cè)設(shè)置擴(kuò)大拱腳5，上臺階拱腳往上間隔設(shè)置勁性連接6;按如下步驟在隧道地基中施工水泥土擠密粧，形成水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu):
[0028]步驟a:在各道仰拱初期支護(hù)鋼架7之間按照試粧間距預(yù)留水泥土擠密粧粧位8，并進(jìn)行第一次仰拱初期支護(hù)混凝土施工，如圖5中第一段位11所示。
[0029]將上臺階初期支護(hù)鋼架4的間距設(shè)置為60cm，水泥土擠密粧粧位8的布設(shè)采用粧直徑為40cm，粧間距70cm X 70cm，呈等邊三角形布設(shè);施工時(shí)先安裝仰拱初期支護(hù)鋼架7，然后采用(i>45cmX8mm的PVC管在相鄰仰拱初期支護(hù)鋼架7之間成排，按照試粧間距設(shè)置預(yù)留粧位，通過仰拱初期支護(hù)鋼架7之間的連接鋼筋將粧位護(hù)筒固定牢固。
[0030]步驟b:在第一次仰拱初期支護(hù)混凝土施工完畢后，回填土體至仰拱填充層頂面標(biāo)高9，形成施工平臺，填筑過程中采用挖掘機(jī)進(jìn)行碾壓夯實(shí)，避免粧基施工過程中出現(xiàn)塌孔。
[0031]步驟c:在所述施工平臺上，首先采用履帶式螺桿鉆機(jī)并設(shè)置內(nèi)接長鉆桿在各粧位處按設(shè)計(jì)粧長成型粧孔，再利用夯機(jī)針對各粧孔成型水泥土擠密粧，完成對基底的加固處理，所述水泥土擠密粧的有效粧頂面處于仰拱初期支護(hù)鋼架7的底部。采用兩臺夯機(jī)和一臺履帶式螺桿鉆機(jī)組合施工，避免鄰近孔位坍塌，隔孔施工;施工時(shí)，仰拱回填長度要滿足6米，既要確保留有設(shè)備施工空間又要縮短地基加固處理后的二次襯砌施工距離開挖面的距離。
[0032]步驟d:二次開挖所填充的土體，在所述預(yù)留水泥土擠密粧粧位8中填注初期支護(hù)混凝土，完成仰拱初期支護(hù)混凝土施工，如圖5中第二段位12所示;二次開挖所填充土體的長度控制在6m，開挖后即可對預(yù)留水泥土擠密粧粧位填注初期支護(hù)混凝土，及后續(xù)的仰拱二次襯砌及混凝土填充層的施工。
[0033]步驟e:施工仰拱二次襯砌及混凝土填充層至設(shè)計(jì)標(biāo)高，如圖5中第三段位13所示。
[0034]施工中，為了有效減緩圍巖變形及確保仰拱初期支護(hù)混凝土的強(qiáng)度，控制開挖步距、仰拱初期支護(hù)后間隔時(shí)間及初期支護(hù)封閉時(shí)間，包括:仰拱開挖每次控制在1.2?1.Sm進(jìn)尺，在第一次仰拱初期支護(hù)混凝土施工完畢后5?7天進(jìn)行水泥土擠密粧施工;控制施工進(jìn)度使得隧道能夠在12天內(nèi)達(dá)到初期支護(hù)封閉成環(huán);仰拱初期支護(hù)距上臺階掌子面的進(jìn)深為15?20m，上臺階掌子面距二襯成環(huán)距離不超過55m。
[0035]具體實(shí)施中，因隧道內(nèi)最低有效作業(yè)高度6.5m，水泥土擠密粧設(shè)計(jì)長度為9.0m，鉆機(jī)采用6.0m長螺旋式鉆頭，鉆徑為0.35m，設(shè)置內(nèi)接長鉆桿不小于3m，以滿足設(shè)計(jì)粧長及洞孔空間要求。
[0036]本實(shí)用新型通過采用擴(kuò)大拱腳、增加上臺階初期支護(hù)鋼架之間的勁性連接，有效抵抗圍巖變形，達(dá)到初期支護(hù)整體受力;采用先施工仰拱初期支護(hù)，在初期支護(hù)間安設(shè)擠密粧位預(yù)留管，達(dá)到先封閉初期支護(hù)，減緩圍巖變形，確保圍巖安全。
[0037]參見圖6、圖7和圖8本實(shí)施例中內(nèi)接長鉆桿的結(jié)構(gòu)形式是:
[0038]設(shè)置螺桿鉆機(jī)的螺旋鉆桿21為套筒式鉆桿，在套筒式鉆桿中套裝一段內(nèi)接桿22;內(nèi)接桿22是與螺旋鉆桿21間隙配合的光桿，內(nèi)接桿22能夠在螺旋鉆桿21中自由插拔。
[0039]本實(shí)施例中以內(nèi)接桿22與螺桿鉆機(jī)的動力輸出軸相連接;套裝在內(nèi)接桿22上的螺旋鉆桿21能夠利用螺旋鉆桿21的上部銷孔與內(nèi)接桿上部銷孔22b進(jìn)行銷接，形成如圖6和圖7所示的非接長桿;螺旋鉆桿21或是利用螺旋鉆桿21的上部銷孔與內(nèi)接桿下部銷孔22c進(jìn)行銷接，形成如圖8所示的接長桿;其中，內(nèi)接桿上部銷孔22b處在內(nèi)接桿22的上端，即處在近動力輸出軸23a所在的一端，內(nèi)接桿下部銷孔22c處在內(nèi)接桿22的下端，在內(nèi)接桿22與螺桿鉆機(jī)2 3的動力輸出軸2 3 a之間也同樣采用銷接。
[0040]為了避免干擾易于操作，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式為:設(shè)置在內(nèi)接桿22上的內(nèi)接桿頂部銷孔22a與內(nèi)接桿上部銷孔22b在水平投影面上呈“十”字，其內(nèi)接桿頂部銷孔22a是用于在內(nèi)接桿2 2與螺桿鉆機(jī)2 3的動力輸出軸2 3 a之間進(jìn)行銷接的銷孔。
[0041]施工中:
[0042]首先，在螺旋鉆桿21的上部銷孔與內(nèi)接桿22的上部銷孔之間進(jìn)行銷接，使內(nèi)接桿22保持套裝在螺旋鉆桿21的套筒內(nèi)，啟動鉆機(jī);當(dāng)螺旋鉆桿21達(dá)到成孔深度時(shí)，保持螺旋鉆桿21在孔底位置，解除螺旋鉆桿21與內(nèi)接桿22之間的連接。
[0043]隨后，自螺旋鉆桿21中拔出內(nèi)接桿22，并利用螺旋鉆桿21的上部銷孔與內(nèi)接桿22的下部銷孔進(jìn)行銷接，形成接長桿，再次啟動鉆機(jī)實(shí)施鉆進(jìn)。
[0044]由于內(nèi)接桿22為光桿，無排土用螺旋葉片21a，在每鉆進(jìn)一定深度后，提升鉆桿至螺旋鉆桿21上的螺旋葉片高出孔口，利用螺旋鉆桿21的旋轉(zhuǎn)將螺旋葉片21a上的土體排出，如此循環(huán)作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)粧底位置。
[0045]本實(shí)用新型利用履帶式螺桿鉆機(jī)及內(nèi)接長鉆桿滿足了隧道內(nèi)最低有效作業(yè)高度的要求，有效降低粧基施工過程中振動對圍巖的影響，提高了施工效率，確保了隧道的施工安全;通過調(diào)整隧道安全步距及初期支護(hù)封閉成環(huán)時(shí)間，為隧道施工提供安全的施工環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)，其特征是:針對超淺埋濕陷性黃土隧道采用三臺階臨時(shí)仰拱開挖形成開挖面，所述三臺階是指在隧道掘進(jìn)過程中，逐級依次形成的上臺階(3)、中臺階(2)和下臺階(I)，在上臺階初期支護(hù)鋼架(4)的上臺階拱腳的外側(cè)設(shè)置擴(kuò)大拱腳(5)，上臺階拱腳往上間隔設(shè)置勁性連接(6);首先施工仰拱初期支護(hù)，在仰拱初期支護(hù)中安設(shè)擠密粧位預(yù)留管，在所述擠密粧位預(yù)留管中施工水泥土擠密粧，形成水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)，其特征是:所述上臺階初期支護(hù)鋼架(4)的外側(cè)擴(kuò)大拱腳(5)外偏0.Sm，并與所述上臺階初期支護(hù)鋼架(4)的外沿相切。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超淺埋濕陷性黃土隧道地基水泥土擠密粧加固結(jié)構(gòu)，其特征是:在仰拱初期支護(hù)中完成擠密粧位預(yù)留管的安設(shè)之后，采用土體回填形成施工平臺，再利用所述施工平臺進(jìn)行水泥土擠密粧的施工。
【文檔編號】E02D3/08GK205688426SQ201620640806
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月23日 公開號201620640806.1, CN 201620640806, CN 205688426 U, CN 205688426U, CN-U-205688426, CN201620640806, CN201620640806.1, CN205688426 U, CN205688426U
【發(fā)明人】邵正輝, 彭小兵, 吳韓飛, 張湘, 周再升
【申請人】中鐵四局集團(tuán)有限公司