一種隧道沉降防護(hù)裝置及其施工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的第一目的在于提供一種隧道沉降防護(hù)裝置，包括防護(hù)單件；防護(hù)單件包括樁基礎(chǔ)、支撐梁、牽引裝置以及支撐構(gòu)件；支撐構(gòu)件的形狀與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁相適配；樁基礎(chǔ)包括設(shè)置在隧道襯砌結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一單件以及第二單件，支撐梁的兩端分別設(shè)置在第一單件以及第二單件上；第一單件以及第二單件到隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的最小垂直距離均為1-10米；牽引裝置的上端固定在支撐梁上，其下端貫穿隧道襯砌結(jié)構(gòu)固定在支撐構(gòu)件上。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)；能確保隧道襯砌結(jié)構(gòu)在開(kāi)孔時(shí)及后續(xù)運(yùn)營(yíng)中的整體穩(wěn)定性，有效解決隧道在軟弱土層地段長(zhǎng)期沉降的問(wèn)題，降低維護(hù)費(fèi)用。本發(fā)明的第二目的在于提供一種隧道沉降防護(hù)裝置的施工方法，施工方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地下工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地，涉及一種隧道沉降防護(hù)裝置及其施工方 法。 一種隧道沉降防護(hù)裝置及其施工方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)地不斷發(fā)展，隧道工程在現(xiàn)實(shí)生活中越來(lái)越常見(jiàn)，尤其是近幾年地鐵的 興起，越來(lái)越多的大城市均以地鐵作為核心交通運(yùn)輸。
[0003] 我國(guó)目前的隧道大多數(shù)建于軟弱土層地區(qū)，近年來(lái)，軟土地鐵隧道在運(yùn)行過(guò)程中 的沉降現(xiàn)象日益引起人們的重視。從營(yíng)運(yùn)上來(lái)說(shuō)，隧道沉降會(huì)影響軌道的平整、行車(chē)安全和 乘坐的舒適性，且隧道的差異沉降嚴(yán)重影響列車(chē)的行車(chē)安全。以建于軟土地基里的上海地 鐵I號(hào)線(xiàn)為例，自1995年4月正式建成投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的縱向沉降問(wèn)題， 最大累計(jì)沉降量超過(guò)30cm，年度最大差異沉降量可達(dá)3cm。因此，探討從根本上解決此類(lèi)問(wèn) 題的措施尤為迫切。
[0004] 現(xiàn)有的防止隧道沉降的措施如下：
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?00410015918. X的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《一種在運(yùn)營(yíng)隧道上方進(jìn)行深大基坑 施工方法及防變形結(jié)構(gòu)》公布了一種當(dāng)在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道上部進(jìn)行深大基坑開(kāi)挖時(shí)，通過(guò)在 運(yùn)營(yíng)隧道區(qū)間兩側(cè)打抗拔樁，開(kāi)挖到抗拔樁頂部時(shí)在抗拔樁排之間設(shè)置或澆筑結(jié)構(gòu)底板， 抗拔樁排和結(jié)構(gòu)底板有效連接防止隧道上方土體開(kāi)挖卸荷造成隧道變形的技術(shù)方案。該技 術(shù)方案主要針對(duì)局部開(kāi)挖卸荷引起的運(yùn)營(yíng)隧道變形，而對(duì)于處治軟弱土地區(qū)長(zhǎng)距離地鐵隧 道在列車(chē)循環(huán)荷載等因素引起的差異沉降尚無(wú)明顯效果；且該法中結(jié)構(gòu)底板只能在運(yùn)營(yíng)隧 道上方澆筑，且只能用明挖完成后，再澆筑底板，這導(dǎo)致工程量的增大的同時(shí)也增大了其卸 荷應(yīng)力值，對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道的安全與穩(wěn)定不利。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)枮?01210242059. 2的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《一種錨索法處治運(yùn)營(yíng)地鐵隧道沉降 的施工方法》提出一種在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道下方設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索體系構(gòu)建物，該方法屬于非開(kāi) 挖施工技術(shù)，工程量少，對(duì)周?chē)ㄖ锏鹊挠绊懶?，施工時(shí)也不會(huì)對(duì)地鐵隧道的正常運(yùn)行帶 來(lái)影響，但施工工藝相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)地鐵隧道底部控制的作用，需要嚴(yán) 格控制預(yù)應(yīng)力錨索與隧道底部的位置關(guān)系，且預(yù)應(yīng)力的損失因素顯著增多，因此，該方法對(duì) 于施工和對(duì)隧道長(zhǎng)期控制沉降的作用都有待探討。
[0007] 申請(qǐng)?zhí)枮?01210199845. 9的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《一種運(yùn)營(yíng)地鐵隧道沉降控制方法》公 開(kāi)了在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道兩側(cè)開(kāi)挖堅(jiān)向工作井至隧道底部高程，然后在兩側(cè)工作井內(nèi)進(jìn)行鉆孔 灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁施工，接著在隧道底高程處建成橫向鋼筋混凝土頂橫梁，該梁與兩側(cè) 的鉆孔灌注樁或者預(yù)應(yīng)力管樁一起形成運(yùn)營(yíng)地鐵隧道門(mén)形支撐結(jié)構(gòu)，最后回填工作井。申 請(qǐng)?zhí)枮?01310554187. 5的《一種軟土地基盾構(gòu)隧道沉降控制鋼套管注漿加固裝置》的中國(guó) 專(zhuān)利采用將盾構(gòu)隧道管片埋于土內(nèi)，注漿設(shè)備放在盾構(gòu)隧道管片內(nèi)，由多個(gè)ΤΑΜ單元串接 成的鋼套管的一端垂直埋設(shè)在土內(nèi)，所述鋼套管底端安裝有樁尖，鋼套管的上端穿過(guò)盾構(gòu) 隧道管片上的注漿孔與連接件連接，連接件固定在盾構(gòu)隧道管片內(nèi)壁上；注漿管的一端與 注漿設(shè)備連接，注漿管的另一端插入所述鋼套管內(nèi)。此兩種方式能一定程度地起到防沉降 效果，但是施工非常不便，成本高。
[0008] 隧道沉降受多方面因素影響，初步的分析研究表明，已建軟土地鐵區(qū)間隧道的沉 降影響因素主要包括以下幾個(gè)方面：（1)隧道下軟土層在長(zhǎng)期振動(dòng)荷載作用下軟化導(dǎo)致沉 降；（2)隧道鄰近建筑施工活動(dòng)的影響；（3)隧道上方增加地面荷載；（4)隧道所處地層的 水位變化；（5)隧道與工作井、車(chē)站連接處差異沉降；（6)區(qū)間隧道下土層水土流失造成破 壞性縱向變形。
[0009] 現(xiàn)有的技術(shù)尚無(wú)法有效控制軟弱土地區(qū)隧道運(yùn)營(yíng)差異沉降；若能從根本上提出一 種解決隧道差異沉降，同時(shí)也能改善軟、弱土層的承載能力，減小隧道上方地面荷載對(duì)隧道 的影響，具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、可加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)隧道附近軟土地基的承載 能力、可有效解決隧道在軟弱土層地段長(zhǎng)期沉降的問(wèn)題以及維護(hù)費(fèi)用低的隧道沉降防護(hù)裝 置，此裝置的施工屬于非開(kāi)挖技術(shù)，具體技術(shù)方案如下：
[0011] 一種隧道沉降防護(hù)裝置，包括單個(gè)或者至少兩個(gè)防護(hù)單件，相鄰兩個(gè)防護(hù)單件之 間相連或者相互獨(dú)立設(shè)置；
[0012] 所述防護(hù)單件包括樁基礎(chǔ)、支撐梁、牽引裝置以及支撐構(gòu)件；
[0013] 所述支撐構(gòu)件的形狀與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁相適配；在垂直于隧道襯砌結(jié)構(gòu)的軸 線(xiàn)的平面上，所述支撐構(gòu)件的投影所得長(zhǎng)度為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的投影所得長(zhǎng)度的五分 之一至二分之一;
[0014] 所述樁基礎(chǔ)包括設(shè)置在隧道襯砌結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一單件以及第二單件，所述支撐梁 的兩端分別設(shè)置在所述第一單件以及第二單件上；所述第一單件以及第二單件到隧道襯砌 結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的最小垂直距離均為1-10米；
[0015] 所述牽引裝置的上端固定在所述支撐梁上，其下端貫穿隧道襯砌結(jié)構(gòu)固定在所述 支撐構(gòu)件上；
[0016] 所述第一單件的中心位置與所述第二單件的中心位置的連線(xiàn)與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的 軸線(xiàn)之間的夾角為20-90°。
[0017] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，相鄰兩個(gè)所述防護(hù)單件之間的距離為10-500米。
[0018] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述支撐梁為預(yù)制支撐梁或現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐梁。
[0019] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第一單件與所述第二單件均為單樁或群樁，且兩者 與所述支撐梁之間的連接方式均為固接、鉸接以及半固接中的一種或多種。
[0020] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述牽引裝置為至少一根鋼絞線(xiàn)，所述鋼絞線(xiàn)的直徑為 10-50厘米。
[0021] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述牽引裝置的上端通過(guò)錨具固定在所述支撐梁上；所 述支撐構(gòu)件通過(guò)螺栓固定在隧道的內(nèi)壁上。
[0022] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述隧道襯砌結(jié)構(gòu)上設(shè)有第一通孔，所述支撐構(gòu)件上設(shè) 有與所述第一通孔相對(duì)應(yīng)的第二通孔，所述牽引裝置的下端通過(guò)第一固定部件依次貫穿所 述第一通孔以及第二通孔設(shè)置；所述第一固定部件包括第一錨具、變截面橡膠墊圈以及防 水砂漿層，所述第一錨具設(shè)置在所述牽引裝置的下端的端面上，所述第一錨具的上表面上 設(shè)有所述變截面橡膠墊圈，所述變截面橡膠墊圈與所述牽引裝置同軸心設(shè)置；所述牽引裝 置與所述支撐構(gòu)件之間以及所述牽引裝置與隧道襯砌結(jié)構(gòu)之間均設(shè)有所述防水砂漿層。
[0023] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述隧道襯砌結(jié)構(gòu)上設(shè)有第一通孔，所述支撐構(gòu)件上設(shè) 有朝向隧道襯砌結(jié)構(gòu)中心的墊座，所述支撐構(gòu)件與所述墊座為一體成型結(jié)構(gòu)；所述墊座位 于所述第一通孔的正下方，且其上設(shè)有與所述第一通孔相對(duì)應(yīng)的第三通孔，所述牽引裝置 的下端依次貫穿所述第一通孔以及第三通孔，且其末端設(shè)有第二錨具。
[0024] 應(yīng)用本發(fā)明的隧道沉降防護(hù)裝置，具有以下技術(shù)效果：
[0025] (1)本發(fā)明的隧道沉降防護(hù)裝置包括一個(gè)或者多個(gè)防護(hù)單件，多個(gè)防護(hù)單件可以 獨(dú)立設(shè)置也可以相互連接設(shè)置，滿(mǎn)足不同的需求，實(shí)用性強(qiáng)；防護(hù)單件包括樁基礎(chǔ)、支撐梁、 牽引裝置以及支撐構(gòu)件，整體結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)；支撐構(gòu)件固定在隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上，牽引裝置 的下端固定在支撐構(gòu)件上，上端固定在由樁基礎(chǔ)以及支撐梁相結(jié)合形成的承力部件上，承 力部件的設(shè)計(jì)及其位置的選擇，既可以承受牽引裝置的拉力，又可以加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)隧道附近軟 土地基的承載能力；支撐構(gòu)件與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁緊密貼合，結(jié)合其尺寸和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 可以保證隧道襯砌結(jié)構(gòu)在開(kāi)孔時(shí)以及后續(xù)運(yùn)營(yíng)中的整體穩(wěn)定性，從而有效解決隧道在軟弱 土層地段長(zhǎng)期沉降的問(wèn)題，大大降低其維護(hù)費(fèi)用。
[0026] (2)本發(fā)明中相鄰兩個(gè)防護(hù)單件之間的距離為10-500米，確保隧道整體的穩(wěn)定 性。
[0027] (3)本發(fā)明中支撐梁為預(yù)制支撐梁或現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐梁，可以根據(jù)實(shí)際情況 進(jìn)行選擇，方便施工，實(shí)用性強(qiáng)。
[0028] (4)本發(fā)明中第一單件與所述第二單件均為單樁或群樁，且其與支撐梁之間的連 接方式均為固接、鉸接以及半固接中的一種或多種，安裝方便，且牢固性好，實(shí)用性強(qiáng)。
[0029] (5)本發(fā)明中牽引裝置為至少一根直徑為10-50厘米的鋼絞線(xiàn)，部件容易獲得，且 承力效果好；牽引裝置的上端通過(guò)錨具固定在支撐梁上，支撐構(gòu)件通過(guò)螺栓固定在隧道的 內(nèi)壁上，安裝方便，且牢固性好。
[0030] (6)本發(fā)明中牽引裝置的下端進(jìn)行固定的方式可以選用多種方式進(jìn)行固定，比如 采用第一錨具、變截面橡膠墊圈以及防水砂漿層的結(jié)合或者帶有墊座的支撐構(gòu)件與第二錨 具的結(jié)合，既能防止地下水滲入隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部，又能承受牽引裝置的拉力和承受運(yùn)營(yíng) 隧道附近土體荷載對(duì)其的作用力，確保隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0031] 本發(fā)明的第二目的公開(kāi)了一種上述隧道沉降防護(hù)裝置的施工方法，包括以下幾個(gè) 步驟：
[0032] 第一步：施工樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)采用預(yù)制樁或灌注樁，具體為：探明隧道所在區(qū)域 的地面位置，確定施工位置，在隧道兩側(cè)施工灌注樁至設(shè)計(jì)深度或者打入預(yù)制樁至設(shè)計(jì)深 度；
[0033] 第二步：固定支撐構(gòu)件，將帶有第二通孔或者第三通孔的支撐構(gòu)件固定在隧道襯 砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上；
[0034] 第三步：隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)第一通孔，將隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)第一通孔，所述第一通 孔位于所述第二通孔或者第三通孔的正上方；
[0035] 第四步：牽引裝置施工，將牽引裝置的上端貫穿所述支撐梁，將其下端依次貫穿 第一通孔以及第二通孔，且通過(guò)第一錨具以及變截面橡膠墊圈進(jìn)行固定，將第一通孔以及 第二通孔中注漿進(jìn)行填充形成防水砂漿層，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn) 定后，通過(guò)錨具將牽引裝置的上端固定在所述支撐梁上，或者將其下端依次貫穿第一通孔 以及第三通孔，且通過(guò)第二錨具進(jìn)行固定，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定 后，通過(guò)錨具將牽引裝置的上端固定在所述支撐梁上。
[0036] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第三步中隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)第一通孔之前還包括導(dǎo)向 孔的施工，具體為：探明支撐構(gòu)件上的第二通孔或者第三通孔所對(duì)應(yīng)的地面位置，平整場(chǎng) 地，測(cè)量放線(xiàn)，架設(shè)鉆機(jī)并從上往下開(kāi)始鉆孔，得到導(dǎo)向孔；依據(jù)導(dǎo)向孔的位置對(duì)將隧道襯 砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)第一通孔。
[0037] 采用本發(fā)明的施工方法，施工周期短；整個(gè)施工屬于非開(kāi)挖技術(shù)，不需要進(jìn)行大量 的開(kāi)挖，工程量少，可操作性強(qiáng)，既能保持隧道附近原有的結(jié)構(gòu)，又能起到沉降防護(hù)作用，實(shí) 用性強(qiáng)；導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)，使得隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)孔的精確度容易控制，且安全性能高。
[0038] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0040] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的隧道沉降防護(hù)裝置在使用中的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖2是圖1的C向視圖；
[0042] 圖3是圖1中的B放大圖；
[0043] 圖4是圖1中牽引裝置的下端進(jìn)行固定的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 11-樁基礎(chǔ)，111-第一單件，112-第二單件，12-支撐梁，13-牽引裝置，14-支撐構(gòu) 件，141-第二通孔，142-墊座，143-第三通孔，144-第二錨具，151-第一錨具，152-變截面 橡膠墊圈，153-防水砂漿層，01-隧道襯砌結(jié)構(gòu)，011-第一通孔，02-水平面。

【具體實(shí)施方式】
[0045] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限 定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0046] 實(shí)施例1 :
[0047] 一種隧道沉降防護(hù)裝置，詳見(jiàn)圖1、圖2以及圖3,具體包括多個(gè)相互獨(dú)立設(shè)置防護(hù) 單件，相鄰兩個(gè)所述防護(hù)單件之間的距離為10-500米，能夠確保隧道整體的穩(wěn)定性。還可 以根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)置單個(gè)防護(hù)單件或者至少兩個(gè)相互串聯(lián)或者采用其他方式相互連 接的防護(hù)單件，滿(mǎn)足不同的需求，實(shí)用性強(qiáng)。
[0048] 所述防護(hù)單件包括樁基礎(chǔ)11、支撐梁12、牽引裝置13以及支撐構(gòu)件14,整體結(jié)構(gòu) 精簡(jiǎn)，詳見(jiàn)圖1，所述牽引裝置13采用單根或者多根直徑為10-50厘米的鋼絞線(xiàn)，部件容易 獲得，且承力效果好；所述支撐梁12為預(yù)制支撐梁，還可以根據(jù)實(shí)際情況選用現(xiàn)澆鋼筋混 凝土支撐梁，現(xiàn)澆時(shí)預(yù)留容牽引裝置13穿越的孔洞和注漿用孔洞，所述支撐梁12的上表面 最好與水平面02處于同一平面上，但是，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)成略高于或者低于水平 面02,方便施工，實(shí)用性強(qiáng)。
[0049] 所述支撐構(gòu)件14的形狀與隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁相適配；在垂直于隧道襯砌結(jié) 構(gòu)的軸線(xiàn)L2的平面上，所述支撐構(gòu)件14的投影所得長(zhǎng)度為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的投影所 得長(zhǎng)度的五分之一至二分之一，即垂直于隧道襯砌結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)L2的同一橫截面上，所述支 撐構(gòu)件14的長(zhǎng)度為所述襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的長(zhǎng)度的五分之一至二分之一；所述支撐構(gòu)件14 通過(guò)螺栓固定在隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁上，安裝方便，且牢固性好，還可以根據(jù)實(shí)際需求 選用其他可以實(shí)現(xiàn)支撐構(gòu)件14在隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁上固定后穩(wěn)定性好的固定方式。 支撐構(gòu)件14與隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁緊密貼合，結(jié)合其尺寸和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一方面可以將 牽引裝置13的拉力相對(duì)均勻的分布到隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁上，同時(shí)也對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu) 01在縱、橫兩個(gè)方向起到加強(qiáng)的作用，可以保證隧道襯砌結(jié)構(gòu)01在開(kāi)孔時(shí)以及后續(xù)運(yùn)營(yíng)中 的整體穩(wěn)定性，從而有效解決隧道在軟弱土層地段長(zhǎng)期沉降的問(wèn)題，大大降低了維護(hù)費(fèi)用。
[0050] 所述樁基礎(chǔ)11包括設(shè)置在隧道襯砌結(jié)構(gòu)01兩側(cè)的第一單件111以及第二單件 112,詳見(jiàn)圖1，所述第一單件111與所述第二單件112均為單樁或群樁，可以根據(jù)實(shí)際需求 采用預(yù)制樁或者灌注樁，穩(wěn)定性好，實(shí)用性強(qiáng)；所述支撐梁12的兩端分別設(shè)置在所述第一 單件111以及第二單件112上，所述第一單件111以及第二單件112與所述支撐梁12的連 接方式均可以采用固接、鉸接以及半固接中的一種或多種，既方便安裝，又具有很好的牢固 性。由樁基礎(chǔ)11以及支撐梁12相結(jié)合形成的承力部件上，承力部件的設(shè)計(jì)及其位置的選 擇，既可以承受牽引裝置的拉力，又可以加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)隧道附近軟土地基的承載能力；所述第一 單件111以及第二單件112到隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁的最小垂直距離均為1-10米，確保 整體的穩(wěn)定性。相鄰兩個(gè)支撐梁12或者所有的支撐梁12還可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成一體 成型結(jié)構(gòu)。
[0051] 所述牽引裝置13的上端通過(guò)錨具固定在所述支撐梁12上，其下端貫穿隧道襯砌 結(jié)構(gòu)01固定在所述支撐構(gòu)件14上，詳見(jiàn)圖1和圖3。
[0052] 所述第一單件111的中心位置與所述第二單件112的中心位置的連線(xiàn)L1與隧道 襯砌結(jié)構(gòu)01的軸線(xiàn)L2之間的夾角A為20-90° (最好是第一單件111以及第二單件112 上承受作用力的中心部位的連線(xiàn)，鑒于隧道襯砌結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)L2不一定完全與水平面平行 以及所述第一單件111以及所述第二單件112在垂直于水平面上的高度不一定完全相同， 因此，夾角A主要指連線(xiàn)L1在水平面上的投影所得直線(xiàn)與軸線(xiàn)L2在水平面上的投影所得 直線(xiàn)之間的夾角），即第一單件111與第二單件112所在位置和隧道可以垂直設(shè)置也可以設(shè) 置成一定的角度，詳見(jiàn)圖2(圖2為圖1的俯視圖），這樣設(shè)計(jì)的好處是：即能滿(mǎn)足穩(wěn)定性需 求，又能盡可能地避開(kāi)隧道附近地面上的建筑物、構(gòu)筑物等等而使其保持原樣。
[0053] 所述牽引裝置13的下端所采用的具體固定方式詳見(jiàn)圖3,具體為：所述隧道襯砌 結(jié)構(gòu)01上設(shè)有第一通孔011，所述支撐構(gòu)件14上設(shè)有與所述第一通孔011相對(duì)應(yīng)的第二 通孔141，所述牽引裝置13的下端通過(guò)第一固定部件依次貫穿所述第一通孔011以及第二 通孔141設(shè)置；所述第一固定部件包括第一錨具151、變截面橡膠墊圈152以及防水砂漿層 153,所述第一錨具151設(shè)置在所述牽引裝置13的下端的端面上，所述第一錨具151的上表 面上設(shè)有所述變截面橡膠墊圈152,所述變截面橡膠墊圈152的材質(zhì)最好采用三元乙丙橡 膠，其下端的直徑比第二通孔141的直徑大2-20厘米，密封性能好；所述變截面橡膠墊圈 152與所述牽引裝置13同軸心設(shè)置；所述牽引裝置13與所述支撐構(gòu)件14之間以及所述牽 引裝置13與隧道襯砌結(jié)構(gòu)01之間均設(shè)有所述防水砂漿層153,還可以增設(shè)一個(gè)厚度不小于 5毫米的金屬墊圈，金屬墊圈的材質(zhì)為鐵或銅，金屬墊圈位于變截面橡膠墊圈152的外側(cè)， 且與第一錨具151的上表面以及支撐構(gòu)件14的內(nèi)表面相接觸，實(shí)現(xiàn)密封，確保地下水不會(huì) 滲入隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
[0054] 除此之外，所述牽引裝置13的下端所采用的具體固定方式還可以為另外一種結(jié) 構(gòu)，詳見(jiàn)圖4,具體為：所述隧道襯砌結(jié)構(gòu)01上設(shè)有第一通孔011，所述支撐構(gòu)件14上設(shè)有 朝向隧道襯砌結(jié)構(gòu)01中心的墊座142,所述支撐構(gòu)件14與所述墊座142為一體成型結(jié)構(gòu)； 所述墊座142位于所述第一通孔011的正下方，且其上設(shè)有與所述第一通孔011相對(duì)應(yīng)的 第三通孔143,所述牽引裝置13的下端依次貫穿所述第一通孔011以及第三通孔143,且其 末端設(shè)有第二錨具144。
[0055] 上述隧道沉降防護(hù)裝置的施工方法，具體包括以下幾個(gè)步驟：
[0056] 第一步：施工樁基礎(chǔ)11步驟，此處的樁基礎(chǔ)11采用預(yù)制樁或者灌注樁，具體為： 探明軟弱土層運(yùn)營(yíng)隧道區(qū)域沉降變形較大所對(duì)應(yīng)的地面位置，根據(jù)上部建筑物（含擬建）、 構(gòu)筑物和構(gòu)建物分布情況、地質(zhì)勘查報(bào)告、地下管道及電纜埋設(shè)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)造等多方 面的信息，確定施工位置，測(cè)量放線(xiàn)，在隧道兩側(cè)l-l〇m處施工鉆孔所述灌注樁至設(shè)計(jì)深度 或者靜壓打入所述預(yù)制樁至設(shè)計(jì)深度；
[0057] 第二步：固定支撐構(gòu)件14步驟，具體為：將帶有第二通孔141或者第三通孔143 的支撐構(gòu)件14通過(guò)多個(gè)螺栓在隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁上，所述第二通孔141或者第三通 孔143可以是位于隧道襯砌結(jié)構(gòu)01的內(nèi)壁最高處，也可以根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的其他 位置，固定支撐構(gòu)件14的選擇滿(mǎn)足以下條件即可：a、對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)孔時(shí)，能夠保 證隧道襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；b、鋼絞線(xiàn)張拉預(yù)應(yīng)力后，能夠避免局部出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，同 時(shí)，也能將鋼絞線(xiàn)的集中力分散到隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上；c、采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng) 低于C25 ;
[0058] 第三步：隧道襯砌結(jié)構(gòu)01開(kāi)第一通孔011步驟，具體過(guò)程如下：
[0059] (1)導(dǎo)向孔的施工，具體為：探明支撐構(gòu)件14上的第二通孔141或者第三通孔143 所對(duì)應(yīng)的地面位置（即鉆孔位置），平整場(chǎng)地，測(cè)量放線(xiàn)，先穿定心孔，將鉆頭前端的導(dǎo)向桿 深入定心孔，然后進(jìn)行方位的校正，邊轉(zhuǎn)動(dòng)鉸龍邊頂進(jìn)套管，以此規(guī)避特殊的地層條件，對(duì) 穿路的偏差進(jìn)行糾正；結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告穿越地段的地層詳情進(jìn)行充分了解，準(zhǔn)備把握穿 越的位置，探明穿越地段是否存在管道、電纜等地下配套設(shè)施，避免穿越時(shí)破壞這些配套設(shè) 施，做出標(biāo)記，架設(shè)鉆機(jī)，用小鉆頭打定位孔，根據(jù)鉆孔軌跡和記錄數(shù)據(jù)，確認(rèn)導(dǎo)向用孔的軸 向偏斜率是否小于錨桿長(zhǎng)度的2%，從而確認(rèn)此導(dǎo)向用孔是否可用（必要時(shí)采取一定的防 護(hù)措施防滲和防塌孔）；然后換反轉(zhuǎn)擴(kuò)孔鉆頭，通過(guò)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)擴(kuò)孔（在不穩(wěn)定的土層 中，宜采用套管護(hù)壁鉆孔，可有效防止鉆孔時(shí)塌孔現(xiàn)象等），得到導(dǎo)向孔；
[0060] (2)采用水鉆或者鉆心取樣機(jī)對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)01進(jìn)行開(kāi)孔，可以采用以下方式 進(jìn)行開(kāi)孔：預(yù)先在支撐構(gòu)件14上安裝作業(yè)平臺(tái)，該作業(yè)平臺(tái)允許鉆心取樣機(jī)和千斤頂?shù)陌?置，邊開(kāi)啟鉆心取樣機(jī)邊頂進(jìn)千斤頂（鉆心取樣機(jī)的鉆頭對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向孔），這樣來(lái)完成對(duì)隧道 襯砌結(jié)構(gòu)的開(kāi)設(shè)第一通孔011 ;第一通孔011的尺寸為牽引裝置13直徑的1. 05-1. 5倍；所 述第一通孔011位于所述第二通孔141或者第三通孔143的正上方，且第一通孔011的孔 壁最好進(jìn)行鑿毛處理，清洗干凈，保持濕潤(rùn)，刷水泥漿后粘貼遇水膨脹的膠條；
[0061] 第四步：牽引裝置13施工步驟，具體如下：將鋼絞線(xiàn)的上端貫穿所述支撐梁12,其 下端穿越導(dǎo)向孔、隧道襯砌結(jié)構(gòu)01上的第一通孔o(hù)il以及支撐構(gòu)件14上的第二通孔141， 將變截面橡膠墊圈152套在鋼絞線(xiàn)的下端上，然后采用第一錨具151夾在鋼絞線(xiàn)的最下端 并初步將其固定在支撐構(gòu)件14的內(nèi)壁上；將第一通孔011以及第二通孔141中注漿進(jìn)行填 充形成防水砂漿層153,然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)錨具將牽 引裝置13的上端固定在所述支撐梁12上，或者將其下端依次貫穿第一通孔011以及第三 通孔143,且通過(guò)第二錨具144夾在鋼絞線(xiàn)的最下端并初步將其固定在支撐構(gòu)件14的內(nèi)壁 上，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)錨具將鋼絞線(xiàn)的上端固定在所 述支撐梁12上。此處的牽引裝置13還可以根據(jù)實(shí)際需求選用多跟鋼絞線(xiàn)并列設(shè)置、一束 鋼絞線(xiàn)組或者多束鋼絞線(xiàn)組并列設(shè)置。
[0062] 完成上述施工后，在所有錨具位置采用封端混凝土保護(hù)或鋼罩（錨具罩的材質(zhì)最 好采用鋼材或塑料）保護(hù)（鋼罩內(nèi)可涂防腐油脂）。
[0063] 重復(fù)第一步至第四步，在沿運(yùn)營(yíng)隧道方向軟弱土層沉降較大的地段區(qū)域每隔 10-500m依次施工該隧道沉降防護(hù)裝置，最后完成軟弱土地區(qū)運(yùn)營(yíng)隧道沉降控制的整體施 工。
[0064] 以上工序中，如果導(dǎo)向孔周?chē)叵滤惠^高，那么當(dāng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)孔后的一段 時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)向孔的孔壁和/或孔底有可能會(huì)有水的滲入，這樣就會(huì)給施工或者地鐵隧道帶 來(lái)不利的影響，因此，可以采用以下方式進(jìn)行：導(dǎo)向孔的孔深最下端控制在距離隧道襯砌結(jié) 構(gòu)上方20-50cm范圍；然后對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)孔，于此同時(shí)，采用冷凍法（液氮冷凍 法）對(duì)導(dǎo)向孔的孔底或孔壁進(jìn)行局部或全部?jī)鼋Y(jié)，達(dá)到隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)孔處的地下水因被 凍結(jié)起來(lái)而無(wú)法滲透至隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部的目的，再將隧道開(kāi)孔和導(dǎo)向孔打通（打通剩下 的20到50cm的土層），立馬施工牽引裝置，并采取一定的防水措施。
[0065] 采用上述施工方法，施工周期短；整個(gè)施工屬于非開(kāi)挖技術(shù)，不需要進(jìn)行大量的開(kāi) 挖，工程量少，可操作性強(qiáng)，既能保持隧道附近原有的結(jié)構(gòu)，又能起到沉降防護(hù)作用，實(shí)用性 強(qiáng)。
[0066] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：包括單個(gè)或者至少兩個(gè)防護(hù)單件，相鄰兩個(gè) 防護(hù)單件之間相連或者相互獨(dú)立設(shè)置； 所述防護(hù)單件包括樁基礎(chǔ)（11)、支撐梁（12)、牽引裝置（13)以及支撐構(gòu)件（14); 所述支撐構(gòu)件（14)的形狀與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁相適配；在垂直于隧道襯砌結(jié)構(gòu)的 軸線(xiàn)（L2)的平面上，所述支撐構(gòu)件（14)的投影所得長(zhǎng)度為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的投影所 得長(zhǎng)度的五分之一至二分之一； 所述樁基礎(chǔ)（11)包括設(shè)置在隧道襯砌結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一單件（111)以及第二單件 (112)，所述支撐梁（12)的兩端分別設(shè)置在所述第一單件（111)以及第二單件（112)上；所 述第一單件（111)以及第二單件（112)到隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的最小垂直距離均為1-10 米； 所述牽引裝置（13)的上端固定在所述支撐梁（12)上，其下端貫穿隧道襯砌結(jié)構(gòu)固定 在所述支撐構(gòu)件（14)上； 所述第一單件（111)的中心位置與所述第二單件（112)的中心位置的連線(xiàn)（L1)與隧 道襯砌結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)（L2)之間的夾角（A)為20-90°。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：相鄰兩個(gè)所述防護(hù)單件之 間的距離為10-500米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述支撐梁（12)為預(yù)制支 撐梁或現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐梁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述第一單件（111)與所 述第二單件（112)均為單樁或群樁，且兩者與所述支撐梁（12)之間的連接方式均為固接、 鉸接以及半固接中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述牽引裝置（13)為至少 一根鋼絞線(xiàn)，所述鋼絞線(xiàn)的直徑為10-50厘米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述牽引裝置（13)的上端 通過(guò)錨具固定在所述支撐梁（12)上；所述支撐構(gòu)件（14)通過(guò)螺栓固定在隧道襯砌結(jié)構(gòu)的 內(nèi)壁上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述隧道襯砌結(jié)構(gòu)上設(shè) 有第一通孔（011)，所述支撐構(gòu)件（14)上設(shè)有與所述第一通孔（011)相對(duì)應(yīng)的第二通孔 (141)，所述牽引裝置（13)的下端通過(guò)第一固定部件依次貫穿所述第一通孔（011)以及第 二通孔（141)設(shè)置；所述第一固定部件包括第一錨具（151)、變截面橡膠墊圈（152)以及防 水砂漿層（153)，所述第一錨具（151)設(shè)置在所述牽引裝置（13)的下端的端面上，所述第一 錨具（151)的上表面上設(shè)有所述變截面橡膠墊圈（152)，所述變截面橡膠墊圈（152)與所述 牽引裝置（13)同軸心設(shè)置；所述牽引裝置（13)與所述支撐構(gòu)件（14)之間以及所述牽引裝 置（13)與隧道襯砌結(jié)構(gòu)之間均設(shè)有所述防水砂漿層（153)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道沉降防護(hù)裝置，其特征在于：所述隧道襯砌結(jié)構(gòu)上設(shè)有 第一通孔（011)，所述支撐構(gòu)件（14)上設(shè)有朝向隧道襯砌結(jié)構(gòu)中心的墊座（142)，所述支撐 構(gòu)件（14)與所述墊座（142)為一體成型結(jié)構(gòu)；所述墊座（142)位于所述第一通孔（011)的 正下方，且其上設(shè)有與所述第一通孔（011)相對(duì)應(yīng)的第三通孔（143)，所述牽引裝置（13)的 下端依次貫穿所述第一通孔（011)以及第三通孔（143)，且其末端設(shè)有第二錨具（144)。
9. 一種如權(quán)利要求7或8所述的隧道沉降防護(hù)裝置的施工方法，其特征在于：包括以 下幾個(gè)步驟： 第一步：施工樁基礎(chǔ)（11)，樁基礎(chǔ)（11)采用預(yù)制樁或灌注樁，具體為：探明隧道所在區(qū) 域的地面位置，確定施工位置，在隧道兩側(cè)施工灌注樁至設(shè)計(jì)深度或者打入預(yù)制樁至設(shè)計(jì) 深度； 第二步：固定支撐構(gòu)件（14)，將帶有第二通孔（141)或者第三通孔（143)的支撐構(gòu)件 (14)固定在隧道襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上； 第三步：隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)第一通孔（011)，將隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)第一通孔（011)，所 述第一通孔（011)位于所述第二通孔（141)或者第三通孔（143)的正上方； 第四步：牽引裝置（13)施工，將牽引裝置（13)的上端貫穿所述支撐梁（12)，將其下端 依次貫穿第一通孔（011)以及第二通孔（141)，且通過(guò)第一錨具（151)以及變截面橡膠墊圈 (152) 進(jìn)行固定，將第一通孔（011)以及第二通孔（141)中注漿進(jìn)行填充形成防水砂漿層 (153) ，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)錨具將牽引裝置（13)的上 端固定在所述支撐梁（12)上，或者將其下端依次貫穿第一通孔（011)以及第三通孔（143)， 且通過(guò)第二錨具（144)進(jìn)行固定，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，待張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò) 錨具將牽引裝置（13)的上端固定在所述支撐梁（12)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的隧道沉降防護(hù)裝置的施工方法，其特征在于：所述第三步中 隧道襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)第一通孔（011)之前還包括導(dǎo)向孔的施工，具體為：探明支撐構(gòu)件（14)上 的第二通孔（141)或者第三通孔（143)所對(duì)應(yīng)的地面位置，平整場(chǎng)地，測(cè)量放線(xiàn)，架設(shè)鉆機(jī) 并從上往下開(kāi)始鉆孔，得到導(dǎo)向孔；依據(jù)導(dǎo)向孔的位置對(duì)將隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)第一通孔 (011)。
【文檔編號(hào)】E21D9/00GK104120731SQ201410367620
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】黃俊文, 黃易平, 姚庚明, 陳智敏, 易琛, 張亮, 蔡龍 申請(qǐng)人:黃俊文