[发明专利]一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构及施工方法，本发明的仰拱结构在仰拱本体端部设置暗梁，两个暗梁之间设置有预应力拉索，预应力拉索中间设置有连接调节器，施工时连接调节器用于对预应力拉索施加设计所需的预拉力，后期也可用于对预应力拉索中的预应力进行进一步调节，以使仰拱结构更好的发挥其自稳性能。本发明制作简单、也易采购，安装方便，能够实现标准化和流水化作业。

技术领域

本发明属于高速铁路隧道工程技术领域，具体涉及一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构及施工方法。

背景技术

仰拱是组成隧道衬砌的重要组成部分，它与隧道二次衬砌组成闭合的环形受力体系，能够有效约束隧道外部围岩位移、抵抗外部围岩压力，保持隧道结构的整体稳定性。仰拱结构既要将上部地层压力和高速列车重力传递给地下，又要承受拱底地层传来的反作用力，因此，隧道中仰拱结构一旦出现损伤或破坏将严重影响列车的安全运行，但在高地应力、高水压及软岩地区经常会产生仰拱中心向上隆起变形，造成仰拱结构开裂，导致隧道底板出现底鼓现象，引起隧道道床底板不平顺，给高速列车的安全运营带来了极大的危险。

隧道底鼓是一个极其复杂的物理、力学过程，它与隧道围岩性质、应力状态、地质条件及维护方式密切相关，为了防止隧道道床底板出现底鼓现象，工程中一般采取支护加固法、加大仰拱曲率、应力控制法、增加仰拱刚度等措施。根据已有大量研究成果分析，现有改善仰拱结构开裂的技术措施存在一定不足，主要有：

（1）施工成本高，支护加固法是对具有起鼓趋势的基底围岩通过锚杆和注浆来提高其强度，需要消耗大量的混凝土和锚杆材料；加大仰拱曲率会使得开挖深度加大，增大开挖工作量和仰拱回填量；同样增大仰拱刚度也会增加混凝土用量，增加成本。

（2）施工工艺复杂、工期长，向隧道基底围岩打入锚杆及注浆会使得施工工艺变复杂，施工工期增加；加大仰拱曲率会使得开挖深度加大，仰拱回填量增加，引起施工时间延长。

（3）施工质量不易控制，应力控制法是通过切缝、钻孔等措施使隧道周围的高应力向围岩深部转移，如对仰拱基底防治水不利，会导致基底围岩软化产生膨胀，从而引起仰拱中心隆起；隧道基底围岩锚杆和注浆能否有效控制起鼓，不仅与基底围岩性质、破碎程度及应力状态有关，而且与锚杆支护形式、注浆材料、注浆压力、注浆深度及注浆时间等参数有关，变量太多不易控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构及施工方法，能够在施工时调节暗梁之间的预应力拉索间的预应力，后期也能够对预应力进行调节。

为了达到上述目的，一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构，包括仰拱本体，仰拱本体两端设置有暗梁，两个暗梁纵向均设置有若干预应力拉索，预应力拉索均穿过管沟侧壁伸入管沟内部，相对位置上的预应力拉索通过连接调节器连接，仰拱本体呈弧形，从管沟底部通过，管沟固定在仰拱本体中部上表面。

管沟侧壁上部开设有预应力孔道，预应力拉索从预应力孔道中穿过。

暗梁上开设有暗梁预应力孔道，预应力拉索通过暗梁预应力孔道穿出暗梁，预应力拉索穿出暗梁的部位通过固定端固定在暗梁上。

固定端包括预埋在暗梁外侧的锚垫板，锚垫板外侧设置有工作锚板，工作锚板内设置有预应力夹片，预应力夹片用于固定预应力拉索端部。

连接调节器包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座间设置有液压分离千斤顶，第一底座和第二底座上均开设有用于固定预应力拉索的若干锚杯孔以及用于固定液压分离千斤顶的圆形底槽，锚杯孔内固定有锚板，锚板用于固定预应力拉索端部，液压分离千斤顶的两端分别固定在第一底座和第二底座上的圆形底槽内。

一种弓形自稳式高速铁路隧道仰拱结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在仰拱本体两端各设置一个暗梁，仰拱本体中部上表面设置管沟；