[发明专利]一种下穿既有建筑物的隧道支护结构及施工方法

权利要求书

1.一种下穿既有建筑物的隧道支护结构，包括承载抗滑桩（1）、钢管混凝土横梁（2）和伸缩装置（3），其特征在于：承载抗滑桩（1）为钢筋混凝土灌注桩；钢管混凝土横梁（2）由渗浆钢管（8）、渗浆内套连接钢管（9）、圆形钢板（10）、辅助钢管（11）、辅助内套连接钢管（12）和螺栓（17）组成；渗浆内套连接钢管（9）两端带螺栓孔（18），通过螺栓（17）将吊入工作井（4）内的渗浆内套连接钢管（9）与渗浆钢管（8）依次相连组成外渗钢管（6）并推送至接收井（5）内，辅助钢管（11）与辅助内套连接钢管（12）螺栓相连，依次推入外渗钢管（6）内形成内封闭钢管（7），圆形钢板（10）通过螺栓（17）固定在外渗钢管（6）两端，通过圆形钢板（10）的注浆孔（20）向两根钢管间隙内压力注浆，待砂浆满足强度要求后，拆除注浆端圆形钢板（10）和内封闭钢管（7），再注入混凝土构成钢管混凝土横梁（2）；伸缩装置（3）由角钢（13）、内正丝钢管（14）、内倒丝钢管（15）和丝杆（16）构成，角钢（13）与内正丝钢管（14）一端焊接相连，内正丝钢管（14）和内倒丝钢管（15）通过丝杆（16）套丝连接；伸缩装置（3）带角钢（13）一端与建筑物底端通过膨胀螺栓连接，另一端焊接在外渗钢管（6）上，将承载抗滑桩（1）顶部预留钢筋插入钢管混凝土横梁（2）两端开设的小孔内并锚固，对锚固点浇筑形成隧道支护结构。

2.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的钢管混凝土横梁（2）长度比既有建筑物横向长，钢管混凝土横梁（2）的注浆压强为0.5MPa～0.8MPa。

3.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的工作井（4）宽度与渗浆钢管（8）长度相同，采用跳槽人工挖孔的方式开挖。

4.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的渗浆钢管（8）内每隔预设长度沿圆周方向均匀布置5～8个三角支撑架，渗浆钢管（8）外每隔预设长度沿圆周方向均匀布置10～12个出浆孔（19），渗浆钢管（8）两端的螺栓孔（18）与渗浆内套连接钢管（9）的螺栓孔（18）相对应。

5.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的渗浆内套连接钢管（9）外直径等于渗浆钢管（8）的内直径。

6.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的辅助钢管（11）的内直径等于辅助内套连接钢管（12）的外直径，辅助钢管（11）的外直径比渗浆钢管（8）的内直径小。

7.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的圆形钢板（10）分为直径与渗浆钢管（8）的外直径相同，围绕圆心均匀布置10～12个螺栓孔（18）的两种钢板，一种圆形钢板（10）位于工作井（4）端，表面设有注浆孔（20）和排气孔（21），其中注浆孔（20）形状为圆形，直径为0.05m～0.1m，位于圆形钢板（10）正上方，注浆孔（20）圆心与圆形钢板（10）圆心的距离为0.35m～0.45m，排气孔（21）形状为圆形，直径为20mm～30mm，位于注浆孔（20）的正上方，两孔的圆心距为0.1m～0.2m；另一种圆形钢板（10）位于接收井（5）端，表面封闭。

8.根据权利要求1所述的下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：所述的伸缩装置（3）分为两类，其中一类伸缩装置（3）倾斜角度为50^o～70^o ，一端焊接在外渗钢管（6）端头上部，另一端与角钢（13）的侧面焊接相连；另一类伸缩装置（3）倾斜角度为90^o，一端焊接在距离外渗钢管（6）端头预设长度的外渗钢管（6）上部，另一端与角钢（13）的底端焊接相连。

9.根据权利要求1所述的一种下穿既有建筑物的隧道支护结构，其特征在于：内正丝钢管（14）和内倒丝钢管（15）的长度和外直径均相同，内直径与丝杆（16）直径相同。

10.一种下穿既有建筑物的隧道支护结构的施工方法，其特征在于，其步骤为：

（1）预制所需构件：根据工程设计要求，确定渗浆钢管（8）、渗浆内套连接钢管（9）、圆形钢板（10）、辅助钢管（11）、辅助内套连接钢管（12）、内正丝钢管（14）、内倒丝钢管（15）和丝杆（16）的直径、长度、厚度及数量；螺栓（17）和角钢（13）的长度和数量；

（2）放线及定位：根据设计要求用测量仪器在平行于隧道走向的建筑物两侧进行放线，定位承载抗滑桩（1）的位置；

（3）施工承载抗滑桩（1）：采用人工开挖的方法开挖工作井（4）和接收井（5），由中间向两边，两侧对称同时开挖至持力层，将绑扎完成的钢筋笼吊入孔内，浇筑混凝土至设计桩顶并养护；

（4）安装渗浆钢管（8）：在工作井（4）地下设计标高处进行横向人工挖孔，每次挖孔长度等于渗浆钢管（8）长度时，将下一段渗浆钢管（8）通过渗浆内套连接钢管（9）与前段渗浆钢管（8）螺栓相连，推入孔内，继续下一段长度开挖，直到挖至接收井（5）处，对连接成的外渗钢管（6）内部进行清理，采用同样的连接方法，将表面涂刷脱模剂的内封闭钢管（7）推入外渗钢管（6）内；

（5）安装伸缩装置（3）：将角钢（13）通过膨胀螺栓固定在建筑物底端，内正丝钢管（14）分别焊接在角钢（13）的侧面和底面，内倒丝钢管（15）分别以50^o～70^o的倾角焊接在外渗钢管（6）端头上部和以90^o的倾角焊接在距离外渗钢管（6）端头预设长度的外渗钢管（6）上部，通过丝杆（16）套丝连接内正丝钢管（14）和内倒丝钢管（15），转动丝杆（16）使装置生效受力；

（6）注浆及混凝土浇筑：将圆形钢板（10）通过螺栓（17）固定在外渗钢管（6）两端，通过圆形钢板（10）的注浆孔（20）向两根钢管间隙内压力注浆，待砂浆满足强度要求后，拆除注浆端圆形钢板（10）和内封闭钢管（7），再注入混凝土并养护；

（7）桩梁联结处施工：将钢管混凝土横梁（2）两端钢管根据承载抗滑桩（1）钢筋的数量和尺寸开设小孔，把承载抗滑桩（1）钢筋插入钢管混凝土横梁（2）内，浇筑混凝土并养护；

（8）按照步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）、步骤（7）的步骤施工下一个支护结构直至完成所有的支护施工。