一种分离式可维修隧道衬砌构造制造技术

一种分离式可维修隧道衬砌构造，以有效避免雨洪季节地下水剧增但排泄能力不足造成边墙结构开裂破坏，增加衬砌结构抗水压及抗浮能力，减小雨洪季节地下水对衬砌结构特别是隧底结构的破坏风险。包括由外而内设置的拱墙初期支护结构、防排水系统和衬砌结构。所述衬砌结构包括拱部二次衬砌、边墙框支结构及填充墙，以及隧底桩板结构。所述隧底桩板结构包括铺设于基底封闭层之上的底板，以及沿隧道纵向、横向间隔设置的锚固桩，锚固桩的上端与底板固结。所述防排水系统的环向两端引向设置在底板横向两侧的纵向排水沟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道衬砌构造，特别涉及一种运用于地下水发育的硬质岩隧道或岩溶地区的分离式可维修隧道衬砌构造。
技术介绍
进入二十一世纪来，随着我国铁路建设高速发展，时速200km以上高标准双线铁路修建越来越多，特别在西部山区，线路展线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，隧道长度、规模迅速增加。特别在岩溶地区，由于岩溶及地下水发育具有复杂性、多样性及无规律性等特点，长大隧道运营水害风险越来越高。近年来，宜万、沪昆、贵广等高速铁路隧道运营期间发生了若干起无砟道床变形、仰拱及填充隆起、衬砌边墙(一般为边墙基底至向上两米范围以内)开裂等水害事件，引起了铁路设计、施工、建设和运营各方的高度重视。传统双线隧道衬砌一般采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，仰拱上采用混凝土填充作为道床基础，施工中仰拱与仰拱填充分开浇筑。隧道内设置中心水沟+双侧水沟，中心水沟置于仰拱之上的填充体内。地下水排放路径为：围岩→初期支护→排水盲管→侧沟→横向排水管→中心水沟，即隧道结构周边的水通过初期支护渗透经由排水盲管引排进入隧道结构本体之内的中心水沟，最终排出洞外。传统排水系统最大的缺陷在于：首先，中心水沟设于隧道结构之内，主要引排主要引排拱墙范围的周边地下水，隧道仰拱以下的积水无法有效引排。其次，在地基水力联系紧密的区域，在连续降雨或暴雨天气下，因地下水量骤增，传统的排水体系往往无法及时引排至隧道结构体内的排水沟内，从而引起地下水位急剧升高。在高水压作用下，导致隧底仰拱或仰拱填充隆起。再次，传统排水系统环向排水盲管沿纵向每隔10m左右设置一道，由于种种原因部分地段排水盲管可能堵塞，一旦雨季，由于衬砌背后地下水不能及时排泄，水压急剧升高，导致仰拱隆起、边墙开裂。因此，优化衬砌结构及排水系统，保证排水通畅，减小甚至消除边墙衬砌背后及隧底水压，成为降低岩溶地区隧道水害风险，保证运营安全的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种分离式可维修隧道衬砌构造，以有效避免雨洪季节地下水剧增但排泄能力不足造成边墙结构开裂破坏，增加衬砌结构抗水压及抗浮能力，减小雨洪季节地下水对衬砌结构特别是隧底结构的破坏风险。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种分离式可维修隧道衬砌构造，包括由外而内设置的拱墙初期支护结构、防排水系统和衬砌结构，其特征是：所述衬砌结构包括拱部二次衬砌、边墙框支结构及填充墙，以及隧底桩板结构；所述隧底桩板结构包括铺设于基底封闭层之上的底板，以及沿隧道纵向、横向间隔设置的锚固桩，锚固桩的上端与底板固结；所述防排水系统的环向两端引向设置在底板横向两侧的纵向排水沟。本专利技术的有益效果是，采用框架结构作为拱部二次衬砌的承载结构，替代传统衬砌中边墙二次衬砌模筑混凝土，既能节省混凝土，又有利于边墙背后地下水排泄；框架内设置由轻质砌体材料砌筑的填充墙，不但可减小结构自重，而且一旦某段边墙后排水系统破坏、堵塞失效，便于局部拆换维修。隧底采用与拱墙分离的桩板结构，实现“动静荷载”分开，受力明晰，避免传统衬砌中特别是由于仰拱底部存在地下水情况下在列车动荷载作用下对边墙脚造成的疲劳挤压破坏；隧底采用于桩板结构，既能增加底板承载能力，也能增加隧底结构抗水压及抗浮能力；隧底采用底板结构，其上不需施作混凝土填充体，有效避免了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏；隧底采用桩板结构，开挖作业更方便，克服了传统衬砌形式仰拱基础开挖曲率不易控制导等问题；由于水沟排泄面位于底板下，始终能保证地下水的顺畅排除而避免高水压造成底板开裂隆起。附图说明本说明书包括如下三幅附图：图1是本专利技术一种分离式可维修隧道衬砌构造的断面结构示意图；图2是图1中A局部的放大图；图3是沿图1中I-I线的剖面图。图中示出构件、部位名称及所对应标记：拱墙初期支护结构10、拱墙喷射混凝土层10a、拱墙钢架10b、拱墙系统锚杆10c；基底封闭层11；防排水系统20、无纺土工布20a、环向排水盲管20b、防水板20c；泄水孔21、第二泄水孔22；拱部二次衬砌30、填充墙31、底板32；边墙框支结构40、框支基础梁41、框支柱42、框支顶梁42；锚固桩50；纵向排水沟60。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1，本专利技术的一种分离式可维修隧道衬砌构造，包括由外而内设置的拱墙初期支护结构10、防排水系统20和衬砌结构。所述衬砌结构包括拱部二次衬砌30、边墙框支结构40及填充墙31，以及隧底桩板结构，采用框架结构作为拱部二次衬砌的承载结构，替代传统衬砌中边墙二次衬砌模筑混凝土，既能节省混凝土，又有利于边墙背后地下水排泄。参照图1，所述隧底桩板结构包括铺设于基底封闭层11之上的底板32，以及沿隧道纵向、横向间隔设置的锚固桩50，锚固桩50的上端与底板32固结。隧底采用与拱墙分离的桩板结构，实现“动静荷载”分开，受力明晰，避免传统衬砌中特别是由于仰拱底部存在地下水情况下在列车动荷载作用下对边墙脚造成的疲劳挤压破坏；隧底采用于桩板结构，既能增加底板承载能力，也能增加隧底结构抗水压及抗浮能力。隧底采用底板结构，其上不需施作混凝土填充体，有效避免了传统曲墙带仰拱衬砌由于地下水通过仰拱施工缝进入仰拱与仰拱填充缝隙间挤压破坏填充体，导致轨道结构破坏；隧底采用桩板结构，开挖作业更方便，克服了传统衬砌形式仰拱基础开挖曲率不易控制导等问题；由于水沟排泄面位于底板下，始终能保证地下水的顺畅排除而避免高水压造成底板开裂隆起。参照图1，所述防排水系统20的环向两端引向设置在底板32横向两侧的纵向排水沟60，由于水沟排泄面位于底板下，始终能保证地下水的顺畅排除而避免高水压造成底板开裂隆起。参照图1、图2，所述拱墙初期支护10包括拱墙系统锚杆10c、覆盖拱墙围岩的喷射混凝土层10a，喷射混凝土层10a内可沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架10b。参照图1和图3，所述边墙框支结构40作为拱部二次衬砌30的承载结构，包括埋设于隧底基础中沿隧道纵向设置的框支基础梁41、沿隧道开挖方向间隔布设的框支柱42及沿隧道纵向设置且连接框支柱42顶的框支顶梁43。参照图3，所述边墙框支结构40的框格内设置由轻质砌体材料砌筑的填充墙31，填充墙31底部沿隧道纵向间隔布设泄水孔21，填充墙31不但可减小结构自重，而且一旦某段边墙后排水系统破坏、堵塞失效，便于局部拆换维修。参照图1和图2，所述排水系统20包括拱墙范围铺设的无纺土工布20a及拱墙范围铺设的防水板20c，以及沿隧道开挖方向间隔布设于无纺土工布20a与防水板20c间的环向排水盲管20b。所述环向排水盲管20b的两端直接引至填充墙31泄水孔21处。参照图1，所述纵向排水沟60靠底板32侧沿隧道纵向间隔设置第二泄水孔22，第二泄水孔22位置位于底板32底面高程。以上所述只是用图解说明本专利技术一种分离式可维修隧道衬砌构造的一些原理，并非是要将本专利技术局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本专利技术所申请的专利范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离式可维修隧道衬砌构造，包括由外而内设置的拱墙初期支护结构(10)、防排水系统(20)和衬砌结构，其特征是：所述衬砌结构包括拱部二次衬砌(30)、边墙框支结构(40)及填充墙(31)，以及隧底桩板结构；所述隧底桩板结构包括铺设于基底封闭层(11)之上的底板(32)，以及沿隧道纵向、横向间隔设置的锚固桩(50)，锚固桩(50)的上端与底板(32)固结；所述防排水系统(20)的环向两端引向设置在底板(32)横向两侧的纵向排水沟(60)。

【技术特征摘要】
1.一种分离式可维修隧道衬砌构造，包括由外而内设置的拱墙初期支护结构(10)、防排水系统(20)和衬砌结构，其特征是：所述衬砌结构包括拱部二次衬砌(30)、边墙框支结构(40)及填充墙(31)，以及隧底桩板结构；所述隧底桩板结构包括铺设于基底封闭层(11)之上的底板(32)，以及沿隧道纵向、横向间隔设置的锚固桩(50)，锚固桩(50)的上端与底板(32)固结；所述防排水系统(20)的环向两端引向设置在底板(32)横向两侧的纵向排水沟(60)。2.如权利要求1所述的一种分离式可维修隧道衬砌构造，其特征是：所述边墙框支结构(40)作为拱部二次衬砌(30)的承载结构，包括埋设于隧底基础中沿隧道纵向设置的框支基础梁(41)、沿隧道开挖方向间隔布设的框支柱(42)及沿隧道纵向设置且连接框支柱(42)顶的框支顶梁(43)。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿伟宸，林本涛，曾宏飞，高杨，郑伟，朱勇，张磊，孟祥磊，黄华，钟昌桂，李泽龙，郑尚峰，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51