[发明专利]基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构及其施工方法

说明书

本发明公开了基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构及其施工方法。既有轨道交通结构受外部作业影响程度较大时，会对既有隧道结构的安全性产生严重影响，因此，如何基于外部竖井/基坑方式对既有结构进行补强已是迫在眉睫。本发明在既有隧道外新建竖井，并在破损区域处浇筑盖帽结构进行隧道修补；在竖井内采用异型荷载转换结构，转换结构下方设置褥垫层，竖井内回填土以轻质混凝土为主，最大程度减少竖井回填土竖向荷载对下方既有隧道的作用，确保既有隧道安全与长期稳定。本发明工艺简单、施工简便，在城市轨道交通、铁路、市政隧道等既有隧道跨越工程中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构及其施工方法。

背景技术

目前，随着各地城市轨道交通沿线各类市政工程的建设与TOD站城一体化的发展，在既有城市轨道交通结构周边或临近区域新建工程的案例比比皆是。因此，各地陆续出台了一些既有城市轨道交通设施的保护条例或控制措施，但由于地下工程的隐蔽性与地面作业人员的职业素养问题，各类轨道交通结构受外部作业影响而导致裂缝或变形超限的情况非常普遍，甚至是既有轨道交通隧道结构被外部作业打穿的情况也屡见不鲜。

一般情况下，如果既有轨道交通结构受外部作业影响程度较大时，如被地质钻孔击穿，不但影响正常运营，而且会对既有隧道结构的安全性产生严重影响，此时应采取措施尽快恢复列车正常运行，随后再从结构安全性与耐久性方面考虑构件修复方案。因此，如何基于外部竖井/基坑方式对既有结构进行补强，并最大程度减少竖井/基坑回填土荷载对既有隧道的影响已是迫在眉睫需要突破的一项重大技术难题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构及其施工方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构，包括在既有隧道外侧及地表位置处施做竖井，所述竖井沿高度方向分为标准段和扩挖段，所述扩挖段设置于所述标准段下方，所述扩挖段外径尺寸比标准段外径尺寸大500-600mm；所述竖井的标准段底部设置大管棚，所述大管棚长度超出地层潜在破裂面1m-2m；

所述竖井顶部设置圈梁，竖井洞身采用格栅钢架与锚杆支护；

所述既有隧道上的破损区域位于所述竖井的中心位置处；

所述破损区域位置处浇筑盖帽结构，所述盖帽结构外形尺寸比所述破损区域外形尺寸单边大300-400mm；

所述盖帽结构下部通过钢筋与管片衬砌的齿形接触面连接，新旧混凝土界面涂刷水泥基渗透结晶防水涂料，盖帽结构上方回填轻质混凝土；

竖井底部设置有褥垫层，所述褥垫层上方设置有拱形荷载转换结构；所述拱形荷载转换结构下底面为圆弧状，上底面为三角状，两侧拱脚与所述竖井的扩挖边垂直接触；

所述竖井内，拱形荷载转换结构上方采用竖井回填用轻质混凝土回填；

所述竖井在地表以下3m范围内结构凿除处理，并采用粘性土回填。

基于荷载转换与盖帽型式的隧道修补结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：管片衬砌临时封堵与竖井开挖

1.1在既有隧道内部，针对外部作业的破损区域，采用钢板进行临时封堵；

1.2以破损区域为中心，确定竖井半径及轮廓，竖井中心轴线位于破损区域位置；

1.3施工降水，在地表施做圈梁，沿所述圈梁内侧开挖土层，基于随撑随挖的原则，及时架设第一榀格栅钢架、打设锚杆，在所述锚杆内压注水泥浆；对所述第一榀格栅钢架表面进行喷混封闭，将所述第一榀格栅钢架与所述圈梁下方的纵向连接钢筋进行焊接；