[发明专利]一种交叉隧道近接区域桥跨式承载结构及计算方法

说明书

本发明特别涉及一种交叉隧道近接区域桥跨式承载结构及计算方法。承载结构位于新建隧道和既有隧道之间，包含上部结构和下部结构，所述上部结构用于支撑所述新建隧道，所述下部结构支撑所述上部结构，所述下部结构包含拱结构，所述拱结构横跨所述既有隧道，所述拱结构的跨度方向沿所述新建隧道的纵向设置，所述上部结构和下部结构之间填充有回填混凝土，所述上部结构和回填混凝土的连接处、所述回填混凝土和下部结构的连接处以及所述上部结构和下部结构的连接处均连接有预埋钢筋。能有效隔离上下隧道，分散交叉隧洞的荷载，削弱对既有隧道的影响，将新建隧道运营期荷载分散传递至周边围岩，有效保证既有隧道的运营安全。

技术领域

本发明涉及交叉隧道工程结构技术领域，特别涉及一种交叉隧道近接区域桥跨式承载结构及拱结构拱轴线的计算方法。

背景技术

近年来，随着基础建设的逐步完善，近接工程不断增多，近接交叉隧道工点层出不穷。近接交叉隧道施工过程中，因隧道开挖、地层损失、爆破震动等因素，新建隧道开挖会对围岩造成二次扰动，引起既有隧道支护结构的应力重分布，加之岩体松动范围扩大，上部隧道荷载叠加围岩自重直接传递至下方既有隧道，必然对既有隧道结构安全产生诸多不利影响。

目前的应对技术中，一般根据近接隧道之间净距采取相应的针对性措施。当隧道净距满足d＜2m时，上下隧道通常采取整体式结构设计；当隧道净距满足2m＜d＜0.5D(D为隧道洞径)时，通常综合采用地层注浆加固、上部隧道采用桩板结构跨越；当隧道净距满足0.5D＜d＜D时，通常采用加强支护及地层注浆加固等方法。

当隧道净距为2m～0.5D时，工程面临的挑战最多，处置难度最大，现有处置技术存在以下不足：围岩注浆加固通过改变岩层力学参数提升近接区域围岩的承载能力，但注浆效果往往难以达到预期，无法确保施工及运营安全；上部隧道采用桩板结构跨越对既有隧道能起到一定保护作用，但桩板结构施工对既有隧道扰动较大，当下部隧道跨度较大时，桩板结构会承受较大荷载，导致板结构挠度过大，失去承载功能进而影响下部隧道结构安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有近接交叉隧道施工中，采用注浆加固和桩板结构均难以达到预期效果，无法确保施工及运营安全的上述不足，提供一种交叉隧道近接区域桥跨式承载结构及拱结构拱轴线的计算方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种交叉隧道近接区域桥跨式承载结构，位于新建隧道和既有隧道之间，包含上部结构和下部结构，所述上部结构支撑用于所述新建隧道，所述下部结构支撑所述上部结构，所述下部结构包含拱结构，所述拱结构横跨所述既有隧道，所述拱结构的跨度方向沿所述新建隧道的纵向设置，所述上部结构和下部结构之间填充有回填混凝土，所述上部结构和回填混凝土的连接处、所述回填混凝土和下部结构的连接处以及所述上部结构和下部结构的连接处均连接有预埋钢筋。

采用本发明所述的一种交叉隧道近接区域桥式承载结构，所述承载结构设于新建隧道和既有隧道之间，通过所述下部结构支承所述上部结构，所述上部结构支撑所述新建隧道，所述下部结构包含拱结构，所述上部结构、下部结构通过所述回填混凝土以及相应连接面的预埋钢筋连接成整体，采用本结构受力效果好，有效隔离上下隧道，分散交叉隧洞的荷载，削弱了上部隧道内附加荷载波动对下部既有隧道的影响，能有效将新建隧道的荷载尤其是运营期荷载分散传递至周边围岩，避免了上部载荷直接作用于下方既有隧道，起到保护下部结构的作用，有效保证既有隧道的运营安全。

优选的，所述拱结构包含2-3个拱梁，所述拱梁的宽度为1-2m，相邻两个所述拱梁的间距为3-5m，所述拱结构与既有隧道的间距为2-5m。

采用上述设置方式，有利于减少工程量，降低施工成本，降低施工安全风险。

进一步优选的，所述拱结构还包含拱脚基础，所述拱脚基础的连接面和所述拱梁的连接面分别具有适配连接的凹槽和凸台，所述凹槽和凸台之间具有橡胶垫块。