[实用新型]富水砂层FRP夹层拱-钢管混凝土柱暗挖主体结构

说明书

本实用新型提供了一种适用于富水砂层FRP夹层拱‑钢管混凝土柱暗挖主体结构，属于暗挖主体领域。为了解决现有暗挖主体利用钢筋混凝土外部结构不适用富水砂层地质，主体耐腐蚀性能较低，使用寿命相对较短的问题。本实用新型包括开挖成型的暗挖主体结构，顶部为第一拱段、第二拱段和第三拱段依次连接，拱部侧段下端与仰拱连接，第一钢管混凝土柱和第二钢管混凝土沿暗挖主体结构纵向长度方向依次布设，第二拱段、拱部侧段和仰拱上均设置有二次衬砌结构，第一拱段和第三拱段为FRP夹层拱。本实用新型设置FRP夹层拱和钢管混凝土柱，具有良好的抗腐蚀和抗疲劳性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，尤其适用于富水砂层，延长暗挖主体使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及地铁暗挖主体结构，具体而言，涉及富水砂层FRP夹层拱-钢管混凝土柱暗挖主体结构。

背景技术

富水砂层砂粒含量达30％以上，孔隙比大，含水量大，具有流动性大、承载力小、自稳性差等特点。富水砂层沉降的原因主要存在于两个方面：一是孔隙水压力降低产生的沉降，二是因开挖产生的土体位移。孔隙水压力降低导致的固结降沉，一般土层是由土颗粒、孔隙水、气体组成的三相体系，而富水砂层中气体含量较少，主要是由土颗粒和孔隙水组成。外载荷作用在土体上，一部分由孔隙水承担，即为孔隙水压力；另一部分则由土骨架承担，即为有效应力，对引起压缩和产生强度有效。在隧道开挖过程中，因为地面井点降水、地下排水等使地下水流失，地下水位降低。随着孔隙水压力降低，作用在上部的载荷则转移到土粒骨架上，颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动，因此产生土体压缩、固结而引起地表沉降。

FRP又称纤维增强复合塑料，FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料。一般FRP具有质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀等特性。随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而FRP以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。

由于城市建设的不断发展，地铁逐渐成为常用交通工具，在地铁建设过程中遇到的地质情况也更为复杂，现有的暗挖主体结构主要利用钢筋混凝土的外部结构应对岩质地层，而对于富水砂层地质这种环境状况的主体结构较少，无法承受因长年累月导致的土体压缩、固结而引起地表沉降问题，且钢筋混凝土结构质量加大，耐腐蚀性能较低，使用寿命相对较短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：

为了解决现有暗挖主体结构不适用于富水砂层地质，无法承受因长年累月导致的土体压缩、固结而引起地表沉降，钢筋混凝土结构质量加大，建设时较为耗费人力和物力，耐腐蚀性能较低，使用寿命相对较短的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本实用新型提供了一种富水砂层FRP夹层拱-钢管混凝土柱暗挖主体结构，包括开挖成型的暗挖主体结构，所述暗挖主体结构包括第一拱段、第二拱段、第三拱段、拱部侧段、仰拱和两组钢管混凝土柱，所述暗挖主体结构的顶部为第一拱段、第二拱段和第三拱段依次连接，所述拱部侧段的上端分别与第一拱段和第三拱段连接，构成暗挖主体结构的侧壁，下端与仰拱连接，所述钢管混凝土柱包括第一钢管混凝土柱和第二钢管混凝土柱，所述第一钢管混凝土柱和第二钢管混凝土柱沿暗挖主体结构纵向长度方向依次布设，所述暗挖主体结构顶部设置有第一顶纵梁和第二顶纵梁，所述仰拱位于暗挖主体结构的底部，所述仰拱上设置有第一底纵梁和第二底纵梁，所述第一顶纵梁和第一底纵梁之间设置有第一钢管混凝土柱，所述第二顶纵梁和第二底纵梁之间设置有第二钢管混凝土柱，所述第二拱段、拱部侧段和仰拱上均设置有二次衬砌结构，所述第一拱段和第三拱段为FRP夹层拱；