专利名称：一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩土工程施工技术领域，具体为一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构。
背景技术：
在铁路隧道施工中，常遇到未成砂岩地质结构，其工程地质特征为无水松散，有水胶结、塑变、且不透水，无水开挖流干沙，有水开挖涌泥状，注浆、降水困难，施工怕扰动， 修建的初期支护结构不稳定，安全隐患较大，施工进度极度缓慢。由于开挖支护存在漏 (涌)砂，拱顶围岩下沉和水平收敛值较大，隧道初支垮塌事件时有发生，施工处处受阻，曾采用围岩固结、真空降水、盾构、快速流水作业的施工，但收效甚微，目前被铁道部称之为 “国内罕见、世界难题”的隧道施工技术。目前我国铁路隧道软弱围岩的施工以新奥法技术为主，多种方法配套施工一、采用三台阶七部开挖是软弱围岩隧道施工的主要方法，但隧道跨度大，围岩下沉、收敛较大， 初期支护开裂变形，支护结构不稳定，安全隐患大。二、双侧壁导坑和CRD开挖方法，但初支拆换工序多，进度慢，拆换临时支护时，易发生垮塌。三、冷冻法施工，将开挖掌子面的岩面进行冻结后开挖，方法可行，但隧道断面大、成本高，且没有成功的经验可以借鉴。四、盾构施工法，场地受限，没有安装TBM设备的条件。五、帷幕注浆开挖法，注浆效果差，只是将管内浆液注实，管外浆液不扩散。六、水平旋喷桩技术加固围岩法，但该方法不仅将岩体搅拌破坏，存在短时间的安全风险，而且工艺循环周期长，进度慢。七、初期支护措施加强是我国高铁隧道大断面施工中常用的方法，但仍不能避免隧道围岩下沉与收敛，安全、质量、工期不能保证的问题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，采用该结构后，隧道在地下箱式框架结构内建成，克服了新奥法超前预加固效果差、系统锚杆扰动岩体、拱顶围岩下沉与水平收敛不可控制、初期支护变形失稳等技术难题，解决了弱胶结未成砂岩，开挖后即成粉细砂、有水松散、有水胶结塑变的施工问题。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其特征在于在新建隧道顶部并排设立3个临时洞室，在左、右两个临时洞室中施打混凝土的钻孔护壁桩，中间临时洞室施工钢筋混凝土顶板，左右两侧面钻孔护壁桩和钢筋混凝土顶板形成混凝土制地下箱式框架结构，隧道在地下箱式框架结构内建成。本实用新型所述的临时洞室是从斜井内适当位置引出支洞到隧道洞顶水位线以上，3个临时洞室先施工左、右2个洞室，后施工中间洞室。所述的左、右洞室大小须满足桩机长、宽、高的作业范围，用以施打混凝土钻孔护壁桩，来挡护隧道左、右两侧的围岩压力。[0009]所述的钻孔护壁桩是需选用600cm (长)X 180cm (宽)X 600cm (高)的钻孔桩机， 钻孔桩长度18m，钻孔护壁桩桩长伸入仰拱底面以下5m。所述的钢筋混凝土顶板，其厚度为lm，是采用钻孔置筋的办法将3个临时洞室的底板连成共同的受力结构，作为地下箱式框架结构的顶板。左右两侧面钻孔护壁桩和钢筋混凝土顶板形成地下箱式框架结构，隧道的土方开挖在地下箱式框架结构内进行。所述土方开挖时，按三台阶方法，上台阶按左、右半幅开挖，并及时在钻孔护壁桩与钢筋混凝土顶板间安装工字钢斜撑，连接处采用锁脚锚杆分别固定在钻孔护壁桩与钢筋混凝土顶板上，并在工字钢斜撑的空挡内挂钢筋网，喷混凝土。下台阶开挖之后，在隧道的底部设置混凝土地梁，以防止护壁桩向内侧移动，地梁的中间部位设计为隧道仰拱的圆弧状，框架底角底板上砌筑砖体矮边墙，留出隧道仰拱外露连接筋的空间。本实用新型一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，隧道在该结构内建成后，该结构的临时洞室采用原土回填，小型机具夯实。本实用新型一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其有益效果在于 修建隧道不受未成砂岩降水困难、围岩下沉收敛、初支变形失稳和涌(漏)砂塌方的影响， 且该地下箱式框架结构，支护体系稳定，变形小，减少地下水，施工安全，可以按部就班的组织施工，开挖由上至下，衬砌由下至上，类似在地面上施工，可以精工细做。
附图为一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构的结构示意图。图中临时洞室1、钻孔护壁桩2，钢筋混凝土顶板3，隧道洞身开挖4，工字钢斜撑 5、钢筋混凝土底梁6、仰拱防水板7、仰拱钢筋混凝土 8，仰拱混凝土填充9，一次混凝土拱圈 10，拱圈防水板11，二次浇筑拱圈钢筋混凝土 12，临时洞室回填13。
具体实施方式
实施例1、本实施例为兰渝铁路修建期间，桃树坪未成砂岩隧道施工工程。如图所示，一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其特征在于在新建隧道顶部并排设立3个临时洞室1，在左、右两个临时洞室中施打钻孔护壁桩2，中间的临时洞室1中施工钢筋混凝土顶板3，左右两侧面钻孔护壁桩2和钢筋混凝土顶板3形成混凝土制地下箱式框架结构，隧道在地下箱式框架结构内建成。本实用新型在实施时所采用的技术方案为(一)、根据隧道拱顶以上无水的地质情况，在新建隧道顶部修建同样大小并排的3个临时洞室1，洞室净高715X630cm，其中左、右两侧的临时洞室1须满足桩机 600cm (长)X 180cm (宽)X 600cm (高)的作业范围，用以施打0100cm混凝土的钻孔护壁桩2，来挡护隧道左、右两侧的围岩压力，中间洞室是施工隧道钢筋混凝土顶板3，钢筋混凝土顶板3是采用钻眼置筋的方法，将3个临时洞室1的底板连成共同的受力结构形成的，其作为地下箱式框架结构的顶板，厚度为100cm，( 二 )、当隧道侧面的钻孔护壁桩2和钢筋混凝土顶板3形成不小于50m的地下箱式框架结构后，即可在框架内进行隧道洞身开挖4，开挖按三台阶方法，上台阶按左、右半幅开挖，及时在钻孔护壁桩2与钢筋混凝土顶板3间安装工字钢斜撑5，连接处采用锁脚锚杆分别固定在钻孔护壁桩2与钢筋混凝土顶板3上，并在工字钢斜撑5的空挡内挂钢筋网，喷 C25混凝土。下台阶开挖之后，在隧道的底部设置厚60cm的钢筋混凝土底梁6，以防止钻孔护壁桩2向内侧移动，地梁的中间部位设计为隧道仰拱的圆弧状，框架底角砌筑MlO高1. 5m 的砖体矮边墙，留出隧道仰拱外露连接筋的空间。后按照以下步骤进行隧道施工第一部分，铺设仰拱防水板7 —绑扎仰拱钢筋一浇筑仰拱钢筋混凝土 8 —仰拱混凝土填充9 ；第二部分，一次衬砌台车就位一浇筑一次混凝土拱圈10 ；第三部分，铺设隧道拱圈防水板11 — 绑扎拱圈钢筋一二次衬砌台车就位一二次浇筑拱圈钢筋混凝土 12。在隧道建成后，3个临时洞室1采用原土回填，小型机具夯实。
权利要求1.一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其特征在于在新建隧道顶部并排设立3个临时洞室(1)，在左、右两个临时洞室⑴中施打混凝土制钻孔护壁桩(2)，中间临时洞室施工钢筋混凝土顶板(3)，左右两侧面钻孔护壁桩(2)和钢筋混凝土顶板(3)形成地下箱式框架结构。
2.如权利要求1所述的一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其特征在于所述钻孔护壁桩(2)桩长伸入仰拱底面以下5m;所述的钢筋混凝土顶板(3)，其厚度为 lm，是采用钻孔置筋的办法将3个临时洞室的底板连成共同的受力结构，作为地下箱式框架结构的顶板。
3.如权利要求1或2所述的一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构，其特征在于在钢筋混凝土顶板(3)与钻孔护壁桩(2)间设置工字钢斜撑(5)。
专利摘要本实用新型涉及岩土工程施工技术领域，具体为一种弱胶结未成砂岩隧道施工地下箱式框架结构。其特征在于在新建隧道顶部并排设立3个临时洞室，在左、右两个临时洞室中施打混凝土钻孔护壁桩，中间临时洞室施工钢筋混凝土顶板，左右两侧面钻孔护壁桩和钢筋混凝土顶板形成混凝土制地下箱式框架结构，隧道在地下箱式框架结构内建成。本实用新型的有益效果在于修建隧道不受未成砂岩降水困难、围岩下沉收敛、初支变形失稳和涌(漏)砂塌方的影响，且该结构支护体系稳定，变形小，减少了地下水，施工安全。
文档编号E21D9/00GK202144740SQ201120063918
公开日2012年2月15日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者董勤银, 董洋 申请人:董勤银