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申请/专利权人：西南交通大学;中铁二局第二工程有限公司

摘要：本发明提供了一种软弱地层隧道衬砌结构，涉及高铁隧道施工技术领域，其包括设置于拱顶上的一次初期支护拱，一次初期支护拱朝向地层的一侧均匀间隔固定有呈辐射状分布的锚杆，一次初期支护拱下端的两侧分别通过平行于拱墙的导坑填充墙延伸到拱墙根，导坑填充墙的底部通过桩基础固定于基岩上；一次初期支护拱与导坑填充墙的内侧固定有两端延伸到拱墙根的二次初期支护拱，二次初期支护拱与仰拱的内侧固定有二次衬砌拱。解决了现有技术中在深厚软弱地层中修建的隧道支护困难、容易产生沉降和变形的问题。

主权项：1.一种软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，包括设置于拱顶上的一次初期支护拱（1），所述一次初期支护拱（1）朝向地层的一侧均匀间隔固定有呈辐射状分布的锚杆（2），所述一次初期支护拱（1）下端的两侧分别通过平行于拱墙的导坑填充墙（3）延伸到拱墙根，所述导坑填充墙（3）的底部通过桩基础（4）固定于基岩上；所述一次初期支护拱（1）与所述导坑填充墙（3）的内侧固定有两端延伸到拱墙根的二次初期支护拱（5），所述二次初期支护拱（5）与仰拱的内侧固定有二次衬砌拱（6）；所述导坑填充墙（3）的内侧面与所述一次初期支护拱（1）的内侧面齐平，且所述导坑填充墙（3）的内侧面为底部远离所述桩基础（4）的斜面；所述导坑填充墙（3）的厚度大于所述一次初期支护拱（1）的厚度；所述导坑填充墙（3）的外侧面与地层之间固定有导坑支护拱（31）。

全文数据：一种软弱地层隧道衬砌结构技术领域本发明涉及高铁隧道施工技术领域，特别是涉及一种软弱地层隧道衬砌结构。背景技术由于高铁速度快，穿越隧道时引起的空气动力学效应明显，空气动力学效应会降低乘客和乘务人员的舒适性，使隧道口附近的建筑物发生振动，产生扰民的问题，且行车阻力增大，增加能耗。增加隧道的断面尺寸能够有效降低高铁穿越隧道时引起的空气动力学效应，以及现有高铁隧道多采用单洞双线的形式，进一步增大了隧道的断面尺寸。高铁隧道的断面通常是由拱顶、两侧的拱墙以及底部的仰拱共同合围而成的马蹄形状。我过地域广阔、地质条件复杂，对于在软弱地层中修建断面尺寸较大的隧道，隧道通常面临支护困难，支护难以收敛稳定，即使隧道支护稳定，常常出现隧道沉降较大，或者仰拱容易隆起，或者隧道两腰椭变较大，甚至隧道建成以后通车不久，隧道出现严重的不均匀沉降，严重影响行车安全，威胁人们的生命财产安全。发明内容针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种软弱地层隧道衬砌结构，解决了现有技术中在软弱地层中修建的隧道支护困难、容易产生沉降和变形的问题。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：提供一种软弱地层隧道衬砌结构，其包括设置于拱顶上的一次初期支护拱，一次初期支护拱朝向地层的一侧均匀间隔固定有呈辐射状分布的锚杆，一次初期支护拱下端的两侧分别通过平行于拱墙的导坑填充墙延伸到拱墙根，导坑填充墙的底部通过桩基础固定于基岩上；一次初期支护拱与导坑填充墙的内侧固定有两端延伸到拱墙根的二次初期支护拱，二次初期支护拱与仰拱的内侧固定有二次衬砌拱。进一步地，导坑填充墙的内侧面与一次初期支护拱的内侧面齐平，导坑填充墙的厚度大于一次初期支护拱的厚度。进一步地，导坑填充墙的外侧面与地层之间固定有导坑支护拱。进一步地，桩基础的顶端嵌于导坑填充墙中，桩基础的底端嵌于基岩中。进一步地，桩基础呈柱状，若干根桩基础沿隧道纵向间隔设置。进一步地，二次初期支护拱的厚度不小于一次初期支护拱的厚度。进一步地，二次衬砌拱的厚度大于一次初期支护拱或二次初期支护拱的厚度。进一步地，锚杆沿隧道纵向交错分布。进一步地，锚杆为玻纤注浆锚杆。进一步地，二次衬砌拱包括位于二次初期支护拱内侧且等厚设置的衬砌拱身段和位于仰拱内侧且等厚设置的衬砌仰拱段，衬砌仰拱段与衬砌拱身段一体成型。本发明的有益效果为：在一次初期支护拱底部的两端固定导坑填充墙，导坑填充墙通过桩基础固定于基岩上，桩基础能够承托土层施加在整个一次初期支护拱上的作用力，能够防止隧道产生过大的沉降，导坑填充墙与隧道的拱墙平行，在桩基础的固定作用下，施加给隧道的拱墙一个水平阻力，限制拱墙的水平位移。导坑填充墙与桩基础连为一体，为一次初期支护拱提供较大的支座反力，限制一次初期支护拱的竖向位移，桩基础以及导坑填充墙的刚度较大，不易发生变形，可以限制隧道两腰的水平位移，防止隧道结构发生较大的椭变。导坑填充墙所处的导坑与隧道的轮廓开挖同步进行，相比于隧道轮廓导坑的尺寸更小，导坑支护拱在软弱地层中更易于收敛稳定，导坑开挖的进尺远超过隧道轮廓的开挖，能够起到超前地质预报的作用，保障后续施工的安全。通过在隧道内侧依次施工初期支护拱和二次初期支护拱，达到分步限制软弱地层围岩变形的目的；且一次初期支护拱和二次初期支护拱与导坑填充墙直接作用，支护更加稳定。在二次初期支护拱收敛稳定后，通过将二次衬砌拱与隧道的仰拱浇筑成一个整体结构，密封性好，且能够使隧道仰拱下部土层的作用力分散到二次衬砌拱中，减轻仰拱受到的作用力，能够有效避免仰拱的隆起，保障铁轨的稳定性和列车运行的安全；二次衬砌能够进一步加固两层初期支护拱，减小围岩的沉降和水平位移，且使隧道的内壁更加美观，方便照明、通讯设施的安装。附图说明图1为软弱地层隧道衬砌结构的结构示意图。其中，1、一次初期支护拱；2、锚杆；3、导坑填充墙；31、导坑支护拱；4、桩基础；5、二次初期支护拱；6、二次衬砌拱；61、衬砌拱身段；62、衬砌仰拱段。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。如图1所示，该软弱地层隧道衬砌结构包括设置于拱顶上的一次初期支护拱1，一次初期支护拱1朝向地层的一侧均匀间隔固定有呈辐射状分布的锚杆2，锚杆6沿隧道纵向交错分布，即后排的锚杆6从断面上看位于前排锚杆6的空隙中。一次初期支护拱1下端的两侧分别通过平行于拱墙的导坑填充墙3延伸到拱墙根，导坑填充墙3的底部通过桩基础4固定于基岩上。导坑填充墙3的内侧面与一次初期支护拱1的内侧面齐平，导坑填充墙3的厚度大于一次初期支护拱1的厚度。导坑填充墙3的外侧面与地层之间固定有导坑支护拱31。桩基础4的顶端嵌于导坑填充墙3中，桩基础4的底端嵌于基岩中。桩基础4呈柱状，若干根桩基础4沿隧道纵向间隔设置。锚杆6为玻纤注浆锚杆。一次初期支护拱1与导坑填充墙3的内侧固定有两端延伸到拱墙根的二次初期支护拱5，二次初期支护拱5底部的两端与隧道拱墙根对齐。二次初期支护拱5的厚度不小于一次初期支护拱1的厚度。在二次初期支护拱5收敛稳定以后，在二次初期支护拱5与隧道轮廓仰拱的内侧固定二次衬砌拱6。二次衬砌拱6的厚度大于一次初期支护拱1或二次初期支护拱5的厚度。二次衬砌拱6包括位于二次初期支护拱5内侧且等厚设置的衬砌拱身段61，和位于仰拱内侧且等厚设置的衬砌仰拱段62，衬砌仰拱段62与衬砌拱身段61一体成型。施工时，同时开挖出隧道拱墙轮廓和左、右导坑，并在导坑内壁施工导坑支护拱31。在隧道轮廓外的左、右导坑底部开挖桩孔，并在桩孔中浇筑桩基础4，桩基础4顶端适当伸出导坑底面，桩基础4的底端需延伸到基岩或其它能够给桩基础4提供较大摩擦阻力的地方。在导坑纵向上每间隔一定距离需浇筑一根桩基础4，间隔距离根据软弱地层的地质情况确定，一般地质情况越差，相邻桩基础4之间的间隔越小。桩基础4施工完成以后，向位于隧道轮廓外的导坑中浇筑混凝土形成导坑填充墙3，并在导坑填充墙3的顶部使用型钢架与混凝土施工一次初期支护拱1位于底部的两端，使该部分能够与导坑填充墙3固定为一体。开挖出隧道拱顶轮廓，并沿拱顶轮廓的径向或垂直于岩壁的方向向地层中打入锚杆2，然后沿拱顶轮廓架设钢拱架，喷射混凝土将拱钢架填平完成一次初期支护拱1剩余部分的施工，使一次初期支护拱1剩余部分与导坑内的一次初期支护拱1连为一体。所架设的钢拱架由若干段预制型钢钢架通过接头连接，型钢钢架各单元在隧道外预制，隧道内组装。采用台阶法开挖隧道内部剩余土体，当一次初期支护拱1的变形达到其变形限定值时，立即施工二次初期支护拱5，同样采用架设钢拱架和喷射混凝土将钢拱架填平的方式施工。待二次初期支护拱5收敛稳定以后，采用模板台车施工二次衬砌拱6，二次衬砌拱6包含与隧道轮廓拱顶、拱墙平行的拱身部分，以及平行于隧道轮廓仰拱部分，使二次衬砌与仰拱形成一个整体，将供列车通行的隧道内部与软弱地层完全隔离开。

权利要求：1.一种软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，包括设置于拱顶上的一次初期支护拱1，所述一次初期支护拱1朝向地层的一侧均匀间隔固定有呈辐射状分布的锚杆2，所述一次初期支护拱1下端的两侧分别通过平行于拱墙的导坑填充墙3延伸到拱墙根，所述导坑填充墙3的底部通过桩基础4固定于基岩上；所述一次初期支护拱1与所述导坑填充墙3的内侧固定有两端延伸到拱墙根的二次初期支护拱5，所述二次初期支护拱5与仰拱的内侧固定有二次衬砌拱6。2.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述导坑填充墙3的内侧面与所述一次初期支护拱1的内侧面齐平，所述导坑填充墙3的厚度大于所述一次初期支护拱1的厚度。3.根据权利要求1或2所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述导坑填充墙3的外侧面与地层之间固定有导坑支护拱31。4.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述桩基础4的顶端嵌于所述导坑填充墙3中，所述桩基础4的底端嵌于基岩中。5.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述桩基础4呈柱状，若干根所述桩基础4沿隧道纵向间隔设置。6.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述二次初期支护拱5的厚度不小于所述一次初期支护拱1的厚度。7.根据权利要求1或6所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述二次衬砌拱6的厚度大于所述一次初期支护拱1或所述二次初期支护拱5的厚度。8.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述锚杆2沿隧道纵向交错分布。9.根据权利要求1或8所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述锚杆2为玻纤注浆锚杆。10.根据权利要求1所述的软弱地层隧道衬砌结构，其特征在于，所述二次衬砌拱6包括位于所述二次初期支护拱5内侧且等厚设置的衬砌拱身段61和位于仰拱内侧且等厚设置的衬砌仰拱段62，所述衬砌仰拱段62与所述衬砌拱身段61一体成型。

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