[实用新型]隧道仰拱拆换施工时控制既有拱部衬砌变形的加固结构

说明书

本实用新型公开了一种隧道仰拱拆换施工时控制既有拱部衬砌变形的加固结构，包括：打入围岩的钢管桩，钢管桩在隧道拱脚处沿纵向依次设置、环向根据围岩及地质条件多排设置，以形成隧道拱脚的锁止机构；环向第二排及后续排钢管桩分别对应设有加固筋，加固筋内嵌于既有拱脚衬砌内，且沿隧道纵向延伸，同一排的钢管桩通过与对应的加固筋的连接而形成整体以联合承载。本实用新型加固结构中，采用多排设置的钢管桩为隧道仰拱病害段的二次衬砌拱脚部位形成基础结构，从而利用多排钢管桩及拱脚注浆加固区配合形成的高抗剪承载能力结构体，以承担上部衬砌及围岩的荷载，避免仰拱拆换期间拱部衬砌产生开裂、破损等次生病害，减少经济损失。

技术领域

本实用新型涉及山岭隧道领域，特别地，涉及一种隧道仰拱拆换施工时控制既有拱部衬砌变形的加固结构。

背景技术

现阶段，国内公路、铁路隧道运营里程达42000km，而且仍在持续增长，部分隧道在建设或运营期间，因地质、施工质量、运营车辆重复荷载等原因，出现了仰拱隆起、开裂、翻浆等病害，不符合隧道安全运营要求；或在施工阶段，因高地应力或活动断层的构造作用，导致已施工完成的部分仰拱出现不能继续承载或影响使用的情况。

在隧道仰拱拆换时，若不对上部衬砌结构进行拱脚支撑，易导致二次衬砌变形、开裂等次生病害，从而带来附加经济损失，造成施工安全风险，特别是在高地应力段，围岩横向主应力作用于隧道支护结构的荷载较大，未成环的隧道支护结构极易因荷载作用导致结构开裂、变形。

实用新型内容

本实用新型提供了一种隧道仰拱拆换施工时控制既有拱部衬砌变形的加固结构，以解决隧道仰拱拆换时存在的易导致二次衬砌变形、开裂等次生病害，从而带来附加经济损失，造成施工安全风险的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种隧道仰拱拆换施工时控制既有拱部衬砌变形的加固结构，包括：由隧道拱脚处分别穿设隧道两侧的既有拱脚衬砌后打入围岩的钢管桩，钢管桩在隧道拱脚处沿纵向依次设置、环向根据围岩及地质条件多排设置，以形成隧道拱脚的锁止机构，并通过钢管桩注浆以在围岩内形成拱脚注浆加固区；环向第二排及后续排钢管桩分别对应设有加固筋，加固筋内嵌于既有拱脚衬砌内，且沿隧道纵向延伸，同一排的钢管桩通过与对应的加固筋的连接而形成整体以联合承载。

进一步地，每排多根钢管桩沿待拆换仰拱段的长度方向均匀间隔设置；相邻两排钢管桩组中多根钢管桩一一错位布设。

进一步地，用于安装钢管桩的桩基孔包括贯穿既有拱脚衬砌厚度方向设置的第一段孔，及内嵌于围岩内的第二段孔；钢管桩的外置端位于既有拱脚衬砌的内侧，其相对的嵌入端依次穿设第一段孔和第二段孔。

进一步地，钢管桩包括沿桩基孔的纵向延伸设置的钢花管、套设于钢花管外的钢套管，及充填于钢套管与钢花管之间、钢花管内的混凝土层；钢套管设置于第一段孔内；钢花管上位于第二段孔内的部分设有溢流孔，以供充填浆液外溢进入围岩形成拱脚注浆加固区。

进一步地，第一段孔为由水磨钻机钻削形成的光孔，且钢套管与第一段孔配合设置；第二段孔为由普通钻孔设备钻削形成的盲孔，且钢花管与第二段孔配合设置。

进一步地，钢花管包括沿桩基孔纵向延伸设置的花管体，及用于增强钢管桩整体结构强度的钢筋笼；花管体上位于第二段孔内的部分开设有溢流孔；钢筋笼沿纵向布设于花管体内。

进一步地，钢筋笼包括沿周向间隔设置且沿纵向延伸的多根钢筋，及沿纵向依次设置且同时连接多根钢筋的钢环。

进一步地，既有拱脚衬砌的内侧壁面上开设有内凹、且沿待拆换仰拱段长度方向延伸的内抠槽；加固筋沿内抠槽的长度方向布设于内抠槽中。

进一步地，加固筋包括沿内抠槽的长度方向延伸布设的钢条，及浇筑于内抠槽中形成的混凝土条；钢管桩穿设钢条后伸入桩基孔，且钢管桩与钢条焊接固定。