[发明专利]一种控制隧道沉降的桩基预加固支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种控制隧道沉降的桩基预加固支护结构及施工方法，属于土木工程隧道工程施工技术领域，包括灌注桩、支护结构和连接节点，所述连接节点包括拱肩连接节点和拱脚连接节点，通过连接节点将灌注桩与支护结构连接成整体，所述灌注桩由地表打设钻孔至基岩后在拱肩连接节点设计标高以下钻孔中灌注钢管混凝土形成，可为支护结构提供有效的竖向支撑，有效地控制了施工阶段中初期支护钢拱架封闭成环前的沉降和运营阶段隧道支护结构的沉降。本发明采用先地表上施做桩基后隧道内开挖支护、且桩基和开挖支护流水作业的方法，有效地降低了施工工期和工程造价。

技术领域

本发明属于土木工程隧道工程技术领域，具体涉及一种控制隧道沉降的桩基预加固支护结构及施工方法。

背景技术

在我国，广泛分布着多种类型的深厚松软土层，这种土层通常强度较低，且固结沉降仍未完成。在这种土层中新建隧道工程时，容易出现隧道围岩和支护结构变形和沉降问题，为隧道支护结构在施工和运营阶段的安全带来了极大的威胁。

为了解决这种松软土地层中下穿隧道的变形和沉降问题，普遍采用隧道内内桩基加固方法，即隧道仰拱开挖完成后在仰拱处施工桩基础至下部基岩。虽然这类工法能够保证隧道衬砌结构施工和运营阶段的安全，但是，考虑到洞内作业空间的有限性，洞内桩基加固工序势必会延缓隧道内的开挖、支护等工序的施工进程，进而延长了施工工期、增加了工程造价。此外，从隧道断面开挖到初期支护封闭成环并架设于下面桩基之上的这个过程，必然会耗费一定的时间才能完成，而在这段时间差内，隧道围岩的变形和沉降往往发展较快。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种控制隧道沉降的桩基预加固支护结构及施工方法，在提高施工效率的前提下，有效地控制了松软土层中新建隧道时围岩和支护结构变形和沉降问题，提高了隧道施工和运营阶段的安全性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：包括灌注桩、支护结构和连接节点；所述灌注桩沿隧道轴线在两侧平行布置；

所述支护结构的两端通过所述连接节点与所述灌注桩连接。

进一步，所述连接节点包括拱肩连接节点和拱脚连接节点。

进一步，所述灌注桩自地表向下钻孔至基岩，所述拱肩连接节点设计标高以下部分灌注钢管混凝土形成，所述拱肩连接节点设计标高以上的钻孔中回填砂石料，所述钻孔在平面上成两列平行间断布置。

进一步，所述支护结构包括初期支护和二次衬砌，所述初期支护设置于外围，所述初期支护的两端通过所述拱肩连接节点与所述灌注桩连接，所述二次衬砌设置于所述初期支护内侧，并且所述二次衬砌两端经过所述拱肩连接节点向下延伸拱脚连接节点。

进一步，所述拱肩连接节点由拱肩处初期支护与灌注桩桩顶相搭接形成，搭接方式为拱肩处初期支护的钢拱架通过钢垫板搭接在凿除部分混凝土的钢管混凝土桩顶上，桩端预留钢筋穿过钢垫板后与钢拱架焊接在一起，然后再喷射混凝土覆盖拱肩连接节点。

进一步，所述横梁设置于所述隧道的底部，包括横梁工字钢、纵筋、箍筋、混凝土。

进一步，所述拱脚连接节点由横梁中的工字钢与灌注桩上的预制牛腿通过螺栓连接形成，并且所述拱脚连接节点浇注混凝土覆盖。

一种控制隧道沉降的桩基预加固支护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)在开挖隧道之前，根据设计坐标，放样出两排灌注桩在地表上的位置，然后在放样位置开挖灌注桩孔至稳定的基岩内；

2)吊放预制完成的钢管、箍筋、纵筋和牛腿至灌注桩孔内设计位置，然后，在桩孔内灌注混凝土至拱肩连接节点的设计标高，待混凝土达到初凝强度后在设计标高以上灌注桩孔中回填砂石料至地表；