控制偏压变形的组合支挡结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种偏压隧道防偏压变形的组合支挡结构及其施工方法，其包括设置于所述偏压隧道沿线山体一侧的钢管桩，所述钢管桩用于对所述山体一侧的岩体进行加固。本发明专利技术中主要通过微型钢管桩来减小偏压隧道所受的偏压荷载，避免因隧道处于严重偏压状态而导致的隧道结构发生病害、失稳的状况。

【技术实现步骤摘要】
控制偏压变形的组合支挡结构及其施工方法
本专利技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种控制偏压变形的组合支挡结构及其施工方法。
技术介绍
偏压隧道是指隧道支护结构两侧的围岩压力相差较大或不对称荷载作用的隧道。如公路隧道断面一般呈马蹄形，由于地形不对称、地质岩层、施工等因素，造成隧道结构两面荷载不对称，就形成了偏压。偏压作用是隧道变形、坍塌的主要原因之一，因此隧道处于严重偏压状态时，应采取措施避免隧道结构发生病害、失稳。施工期间的病害主要是偏压一侧压力大，容易产生大变形，围岩不稳定容易塌方，喷混凝土会产生开裂、掉快、严重的发生坍塌。运营阶段，由于受偏压荷载的影响，隧道结构容易产生开裂、渗漏等病害。目前国内外对偏压边坡加固处理的方法主要有以下几种：(1)削坡排水法该方法通过消弱偏压边坡以减轻下滑力，从而降低边坡偏压对隧道稳定性的影响。但该方法的治理效果与开挖范围密切相关。倘若开挖范围小，则一方面无法起到很好的治理效果，另一方面则可能引起新一轮边坡滑移的隐患；倘若开挖范围过大，则不但增加了工程造价，而且大大影响了周围环境。(2)地表注浆法当隧道浅埋且地层非常松散破碎、易发生大规模坍塌或失稳时，可采用地表注浆加固。这种方法方便、及时，投入的工作量相对较小。但是，注浆量估算和控制比较难以把握，实际治理效果有限。(3)支挡措施根据偏压坡体的性质，支挡措施可采用抗滑挡墙、抗滑桩、预应力锚索(杆)、钢管桩以及锚索桩、格构锚固等支挡构造物，对偏压坡体进行整治，控制偏压。如抗滑桩具有抗滑能力大的优点，但污工数量大，造价相对较高，影响施工进度。因此，有必要提供一种能有效防止偏压隧道变形的组合结构和方法，并且能简化施工步骤、加快施工速度、降低经济成本。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述缺陷，提供一种控制偏压变形的组合结构及其施工方法，其主要通过微型钢管桩、预应力锚索以及挡墙的组合来减小偏压隧道所受的偏压荷载，避免因隧道处于严重偏压状态而导致的隧道结构发生病害、失稳的状况。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种控制偏压变形的组合支挡结构，其包括设置于对偏压隧道施加较大偏压载荷的一侧山体内的钢管桩，所述钢管桩用于对所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体进行加固。优选的，所述钢管桩包括：钢花管；设置于所述钢花管内部、且与所述钢花管同轴的至少一个固定环；以及设置于所述钢花管内部、且与所述固定环外表面固定连接的至少一根钢筋。优选的，所述钢花管上开设有若干注浆孔，用于对周边岩体进行注浆加固。优选的，所述组合结构还包括设置于所述山体一侧的岩体内的冠梁；所述钢管桩的顶部固定于所述冠梁内。优选的，所述支挡结构还包括至少一根预应力锚索，每一所述预应力锚索的一端与所述冠梁固定连接，另一端与所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体固定连接。优选的，所述冠梁包括：混凝土主体；以及与所述混凝土主体上表面固定连接的锚墩；所述预应力锚索的一端穿过所述混凝土主体与锚墩，通过钢垫墩与所述锚墩固定连接。优选的，所述组合结构还包括设置于施加较小偏压载荷的一侧山体的边坡上的挡墙，所述挡墙用于增大所述施加较小偏压载荷的一侧山体的土压力，以及平衡所述偏压隧道左右两侧的土压力。另一方面，还提供一种控制偏压变形的施工方法，其包括如下步骤：S1、预制钢管桩；S2、将所述钢管桩设置于对所述偏压隧道施加较大偏压载荷的一侧山体内；并对所述钢管桩周边岩体进行注浆加固；S3、在施加较小偏压载荷的一侧山体的边坡上设置挡墙，所述挡墙用于增大所述施加较小偏压载荷的一侧山体的土压力，以及平衡偏压隧道左右两侧的土压力。优选的，步骤S2中包括：S21、在所述山体一侧的岩体内设置冠梁，将所述钢管桩的顶部固定于所述冠梁内，以此将所述钢管桩设置于所述偏压隧道沿线山体一侧；S22、第一次注浆：将第一次注浆用的水泥浆从下向上进行灌注；S23、二次注浆：第一次注浆10-12小时后，预制劈裂注浆管，并将所述劈裂注浆管伸入到所述钢管桩内，并对所述钢管桩进行劈裂注浆。优选的，还包括S3、将预应力锚索的一端与所述冠梁固定连接，另一端与所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体固定连接。本专利技术技术方案的有益效果在于：(1)本专利技术采用微型钢花管桩、预应力锚索以及挡墙组成组合结构，可以支档隧道山体一侧的岩土层，减小隧道偏压荷载，防止隧道出现偏压变形和破坏；(2)本专利技术采用的微型钢花管桩，本身具有较高的强度和刚度，具有抗滑桩的作用，同时钢花管可以对周边岩土层进行注浆加固，使钢花管和周边岩土层共同组成一个抗滑整体，显著提高的加固效果；(3)本专利技术采用的技术方案，工法简洁，施工速度快，经济成本较低。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的实施例一中控制偏压变形的组合支挡结构的结构示意图；图2是本专利技术的实施例一中钢管桩的横剖面示意图；图3是本专利技术的实施例一中钢管桩的纵剖面示意图；图4是本专利技术的实施例一中冠梁的结构示意图；图5是本专利技术的实施例一中预应力锚索与冠梁的连接的结构示意图；图6是本专利技术的实施例一中预应力锚索的结构示意图；图7是本专利技术的实施例一中隔离架的结构示意图；图8本专利技术的实施例一中钢垫墩的剖视图；图9本专利技术的实施例一中钢垫墩的俯视图；图10本专利技术的实施例二中防止偏压隧道偏压变形的组合结构的施工流程图；图11本专利技术的实施例二中劈裂注浆管的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一：图1示出了本专利技术的控制隧道偏压变形的钢花管桩支挡结构，其包括钢管桩1，所述钢管桩1设于所述偏压隧道100沿线、且对于所述偏压隧道100施加较大偏压载荷的一侧山体内，所述钢管桩1用于在开挖前对所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体进行加固。本实施例中，所述钢管桩1的直径、间距、长度、壁厚等参数可根据隧道埋深、围岩条件、地下水状态、山体稳定性等影响因素确定，只要能确保隧道山体一侧岩体的稳定即可。在此，所述钢管桩1直径为50-1000mm，采用梅花形或方格型方式进行布置，且布置的横、纵间距均为0.3-5m(优选间距均为1.0m)。具体的，如图2-3所示，所述钢管桩1包括：钢花管10(可优选为无缝钢管)；设置于所述钢花管10内部、且与所述钢花管10同轴(如图3所示，即所述固定环12与所述钢花管10具有相同的竖直中心轴线Y)的至少一个固定环12，所述固定环12优选为圆形固定环，直径为40-45mm(优选直径为42mm)；且固定环12有多个时，其按照间距(如图3所示，此处“间距”为相邻两固定环12水平中心轴线X之间的距离，所述水平中心轴线X与所述竖直中心轴线Y’垂直)80-120mm(优选间距为100mm)均匀间隔设置在所述钢花管10内部；以及设置于所述钢花管10内部、且与所述固定环12外表面固定连接的至少一根钢筋11；本实施例中，所述钢筋11直径为10-50mm(优选直径为30mm)，且围绕所述固定环12的外表面均匀间隔设置，所述钢筋11的竖直中心轴线Y’均与所述钢花管10的竖直中心轴线Y平行，且钢筋11均通过焊接方式与所述固定环12的外表面固定连接。此外，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制偏压变形的组合支挡结构，其特征在于，包括设置于对偏压隧道施加较大偏压载荷的一侧山体内的钢管桩，所述钢管桩用于对所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体进行加固。

【技术特征摘要】
1.一种控制偏压变形的组合支挡结构，其特征在于，包括设置于对偏压隧道施加较大偏压载荷的一侧山体内的钢管桩，所述钢管桩用于对所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体进行加固。2.如权利要求1所述的组合支挡结构，其特征在于，所述钢管桩包括：钢花管；设置于所述钢花管内部、且与所述钢花管同轴的至少一个固定环；以及设置于所述钢花管内部、且与所述固定环外表面固定连接的至少一根钢筋。3.根据权利要求2所述的组合支挡结构，其特征在于，所述钢花管上开设有若干注浆孔，用于对周边岩体进行注浆加固。4.根据权利要求1所述的组合支挡结构，其特征在于，所述组合支挡结构还包括设置于所述山体一侧的岩体内的冠梁；所述钢管桩的顶部固定于所述冠梁内。5.根据权利要求4所述的组合支挡结构，其特征在于，所述支挡结构还包括至少一根预应力锚索，每一所述预应力锚索的一端与所述冠梁固定连接，另一端与所述施加较大偏压载荷的一侧山体的岩体固定连接。6.根据权利要求5所述的组合支挡结构，其特征在于，所述冠梁包括：混凝土主体；以及与所述混凝土主体上表面固定连接的锚墩；所述预应力锚索的一端穿过所述混凝土主体与锚墩，通过钢垫墩与所述锚墩固定连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚武孝，徐建宁，刘旭东，雍金柱，李建华，高金龙，夏海军，曾凡福，文小永，谭学敏，
申请(专利权)人：中铁一局集团厦门建设工程有限公司，中铁一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35