一种富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，包括隧道，隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护和第一层二次衬砌，在第一层二次衬砌的拱圈对应的第一层二次衬砌和初期支护之间设置有轻质缓冲层，在边墙及仰拱对应的第一层二次衬砌和初期支护之间设置有活动填补层；在仰拱下表面分布有基桩，基桩上端与仰拱固定连接，下端穿过初期支护固定在初期支护下方的稳定地层内；第一层二次衬砌内设有第二层二次衬砌，在第一层二次衬砌和第二层二次衬砌之间设有防水层；本发明专利技术内净空、线型和防水性能可得到充分保证，且隧道结构不承受由于地层固结沉降而产生的巨大上覆土柱荷载；适用性广，可适用于具有地基软弱和后期沉降量大的各种不良地质条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道领域，具体涉及富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构。
技术介绍
在富水未固结地层中，周围地层固结时，隧道结构将随之产生沉降，隧道内净空和线路线型将受到严重影响，为此在设计中多在仰拱底部设置桩基来维持隧道结构的相对稳定，从而保证线路的稳定。而复合式隧道结构二衬与初期支护密贴，两者共同变形，共同受力，当地层发生沉降，而隧道结构底部设置桩基保持相对稳定时，二衬与初支将承受上覆土柱荷载和附加的被动土压力，当埋深较深时，这两部分竖向荷载将十分巨大，结构将难于承受而产生破坏，或造价非常高昂，在设计上不是十分合理。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，具体技术方案如下：一种富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护(2)和第一层二次衬砌(3)，其关键在于：所述第一层二次衬砌(3)包括拱圈(3-1)、边墙(3-2)和仰拱(3-3)，在所述拱圈(3-1)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有轻质缓冲层(1)，在所述边墙(3-2)及仰拱(3-3)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有活动填补层(5)；在所述仰拱(3-3)下表面分布有基桩(6)，该基桩(6)上端与所述仰拱(3-3)固定连接，下端穿过所述初期支护(2)固定在该初期支护(2)下方的稳定地层内；所述第一层二次衬砌(3)内设有第二层二次衬砌(4)，在所述第一层二次衬砌(3)和第二层二次衬砌(4)之间设有防水层。本专利技术是这样实现的：在初期支护和第一层二次衬砌之间设置轻质缓冲层和活动填补层，使初期支护和第一层二次衬砌脱离，并在第一层二次衬砌的下部设置基桩支撑第一层二次衬砌；这样，在未固结回填土地层中，初期支护随地层固结沉降，初期支护与基桩相对滑动，并压缩轻质缓冲层而不接触第一层二次衬砌，同时活动填补层将初期支护相对第一层二次衬砌位移的空间填补上，并且基桩下端固定设置在稳定地层，从而使第一层二次衬砌保持稳定；当施工阶段和使用阶段随地层发生固结而沉降时，初期支护主要承担施工阶段围岩应力重分布的主要荷载，由于初期支护与基桩分离，避免初期支护承担其与基桩固结而可能承受的过大荷载(上覆土柱重和被动地层压力)，使第一层二次衬砌只承担其上所覆盖的轻质缓冲层材料压力和被动附加侧面夹持荷载；第一层二次衬砌的仰拱与基桩一体化连接处防水是薄弱环节，防水难度较大，因此在第一层二次衬砌相对平整的内壁上铺设全包防水层，并在全包防水层上施作第二层二次衬砌，可有效增强隧道结构的防水能力。为更好的实现本专利技术，可进一步为：所述基桩(6)设有钢管护壁，在该钢管护壁内为钢筋混凝土结构；所述基桩(6)上端设置有桩头(6-1)并与所述仰拱(3-3)一体化连接；所述初期支护(2)下部开设有用于穿设所述基桩(6)的孔，在该孔内壁上设有钢圈(7)，该钢圈(7)与所述初期支护(2)内铺设的钢拱架(8)固定连接；这样，钢管护壁使基桩更坚固，基桩上部设置的桩头扩大基桩与第一层二次衬砌一体化连接的面积，使第一层二次衬砌更稳定地连接在基桩上，另外在初期支护上与基桩接触的部分设置钢圈，用来隔离初期支护和基桩，并且两者之间有滑动材料，该滑动材料减小两者摩擦的同时，还保护初期支护不受基桩的损坏；所述轻质缓冲层(1)为乒乓球缓冲层，该乒乓球缓冲层呈月牙形，所述乒乓球采用PE材料，厚度为0.5～3mm，其中，该乒乓球缓冲层的厚度可根据固结沉降经验公式估算沉降值，并确保一定的富余度，施工时用监测结果进行验证和评估，从而可以确保在初期支护随地层整体沉降时不接触二次衬砌，避免二次衬砌承受过大的荷载；所述轻质缓冲层(1)为充气枕缓冲层，该充气枕缓冲层呈月牙形，所述充气枕采用PE材料，这样，充气枕可根据其所处位置调整内部充气量，保证与衬砌间的密贴；所述初期支护(2)设置有至少一层，设置多层初期支护可增大本身的承载能力；所述防水层为自粘式防水层，在第一层二次衬砌的内壁上铺设自粘式全包防水层，防水效果更好；所述活动填补层为豆粒石层，在初期支护随地层沉降而与第一层二次衬砌的仰拱产生空隙时，豆粒石将能随水力滚落填补第一层二次衬砌底部的空隙。本专利技术的有益效果为：初期支护和第一层二次衬砌脱离设置，使隧道衬砌受力更加合理，多道安全储备、设防措施、隧道内净空、线型和防水性能可得到充分保证，而且避免隧道结构承受由于地层固结沉降而产生的巨大上覆土柱荷载和被动土压力；隧道衬砌设置基桩支撑，且在第一层二次衬砌内依次设置全包防水层和第二层二次衬砌，可适应各种不同水位和土体固结情况，具有良好的防水性能，且受力相对较小，衬砌结构劣化更加缓慢，运营维护也更加方便；本专利技术适用性广，可适用于具有地基软弱和后期沉降量大的各种不良地质条件。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为第一层二次衬砌的结构示意图；图3为本专利技术的隧道截面图；图4为本专利技术下部结构的截面图；图5为初期支护与基桩接触部分的结构放大图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1至图5所示：一种富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护2和第一层二次衬砌3，初期支护2设置有两层，第一层二次衬砌3包括拱圈3-1、边墙3-2和仰拱3-3，在拱圈3-1对应的第一层二次衬砌3和初期支护2之间设置有轻质缓冲层1，轻质缓冲层1厚度可根据固结沉降经验公式计算确定，确保有足够的富余度，并通过施工期监测验证和评估，在边墙3-2及仰拱3-3对应的第一层二次衬砌3和初期支护2之间设置有活动填补层5，活动填补层5为豆粒石层；在仰拱3-3下表面分布有基桩6，基桩6上端与仰拱3-3固定连接，下端穿过初期支护2固定在初期支护2下方的稳定地层内；第一层二次衬砌3内设有第二层二次衬砌4，在第一层二次衬砌3和第二层二次衬砌4之间设有自粘式防水层；基桩6设有钢管护壁，在钢管护壁内为钢筋混凝土结构；基桩6上端设置有桩头6-1并与仰拱3-3一体化连接；初期支护2下部开设有用于穿设基桩6的孔，在孔内壁上设有钢圈7，该钢圈7与初期支护2内铺设的钢拱架8固定连接。轻质缓冲层1为乒乓球缓冲层，乒乓球缓冲层呈月牙形，乒乓球缓冲层中为PE材料的乒乓球，乒乓球的厚度为1mm，月牙形的乒乓球缓冲层开口与仰拱3-3的开口相对，乒乓球缓冲层的厚度可根据经验固结沉降经验公式估算，并通过施工时监测验证和评估。本专利技术由两层初期支护2和两层二次衬砌组成，初期支护2和二次衬砌脱离并在两者之间设有缓冲层，基桩6和第一层二次衬砌3连接，并与初期支护2隔离；施工期荷载由初期支护2承担；初期支护2可随回填层沉降而沉降，二次衬砌结构由设于稳定地层或基岩中的基桩6支撑而保持相对稳定，二次衬砌内净空及线路线型能得到保证；轻质缓冲层1可避免初期支护2对二次衬砌的冲击作用，兼具减震层；基桩6同时作为抗拔桩，确保结构抗浮；防水层和第二层二次衬砌4确保二次衬砌结构的防水性能，在第一层二次衬砌3平整的内壁铺设自粘式全包防水层，使结构的防水性更加可靠；第一层二次衬砌3纵向按跨度4m(也可根据断面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护(2)和第一层二次衬砌(3)，其特征在于：所述第一层二次衬砌(3)包括拱圈(3‑1)、边墙(3‑2)和仰拱(3‑3)，在所述拱圈(3‑1)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有轻质缓冲层(1)，在所述边墙(3‑2)及仰拱(3‑3)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有活动填补层(5)；在所述仰拱(3‑3)下表面分布有基桩(6)，该基桩(6)上端与所述仰拱(3‑3)固定连接，下端穿过所述初期支护(2)固定在该初期支护(2)下方的稳定地层内；所述第一层二次衬砌(3)内设有第二层二次衬砌(4)，在所述第一层二次衬砌(3)和第二层二次衬砌(4)之间设有防水层。
【技术特征摘要】
1.一种富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，包括隧道，该隧道内表面上由外向内依次设置有初期支护(2)和第一层二次衬砌(3)，其特征在于：所述第一层二次衬砌(3)包括拱圈(3-1)、边墙(3-2)和仰拱(3-3)，在所述拱圈(3-1)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有轻质缓冲层(1)，在所述边墙(3-2)及仰拱(3-3)对应的第一层二次衬砌(3)和初期支护(2)之间设置有活动填补层(5)；在所述仰拱(3-3)下表面分布有基桩(6)，该基桩(6)上端与所述仰拱(3-3)固定连接，下端穿过所述初期支护(2)固定在该初期支护(2)下方的稳定地层内；所述第一层二次衬砌(3)内设有第二层二次衬砌(4)，在所述第一层二次衬砌(3)和第二层二次衬砌(4)之间设有防水层。2.根据权利要求1所述富水未固结地层抗浮抗沉抗水压减震隧道结构，其特征在于：所述基桩(6)设有钢管护壁，在该钢管护壁内为钢筋混凝土结构；所述基桩(6)上端设置有桩头...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇文革，郑余朝，龚伦，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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