一种预埋式注浆单元及软弱地层沉降控制系统、方法

2021-01-01 22:03:03
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根据功能和所处地质环境的变化,传统隧道演化出各种新结构和工法,困难和挑战相应而来。通常在山势不高,纵向长度较短,横坡较陡,公路上、下行线分不开的情况下,设置双跨连拱隧道。双连拱隧道单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中隔墙也为曲墙。由于其不仅能满足上、下行车分离的要求,且具有接线难度小、占地少、环境保护好,在平面线路、洞口位置等选择的自由度大的特点,已普遍采用。但由于双连拱隧道在我国起步不久,缺乏经验,可供参考的施工案例不多,仍面临诸多挑战。一是,浅埋于软弱地层内的双连拱隧道,面临上覆地层沉降过大的问题。尤其是在地层情况复杂的条件下,尽管隧道总体长度不大,依然极有可能沿隧道走向产生纵向不均匀沉降。若双连拱隧道建于市区内的繁华地带,更加会对城市建筑造成较大的安全隐患。二是,大断面双连拱隧道受力结构复杂,且承受地层复杂环境中的地层应力、管道渗水压力和地层热效应等的耦合作用。此外,大断面双连拱隧道可能承受不对称的应力作用。长期的作用导致双连拱隧道在同一断面内受力不均或不对称,使其上覆地层在左侧拱和右侧拱处产生不同沉降,造成横向不均匀沉降。此外,我国现行地层沉降控制技术通常只针对某一种特定岩土体或地层特性,灵活性较弱,适应性差。当面对其它地质环境,或复杂综合的地层环境时难以适用。

针对现有技术存在的不足,由山东大学申请的该专利涉及一种预埋式注浆单元及软弱地层沉降控制系统、方法。该发明第一目的是提供一种预埋式注浆单元,适用于浅埋大断面双连拱隧道的软弱地层沉降控制,结构简单、实用性强。所涉预埋式注浆单元,包括依次设置的起始段、沉降量读取段、浆液扩散及锚固段、末尾段,其中,浆液扩散及锚固段设置一个或多个,包括连接为一体的浆液扩散段和锚固段;所述浆液扩散段具有用于浆液扩散的扩散口,所述锚固段外侧设有W型螺纹。该发明第二目的是提供一种软弱地层沉降控制系统,能应对特殊地质引起的过量沉降和不均匀沉降。所涉软弱地层沉降控制系统,包括若干组沿隧道走向直线排列的预埋式注浆单元,所述预埋式注浆单元连接固定板。作为进一步的实现方式,每组预埋式注浆单元具有多个,若干个预埋式注浆单元的末尾段分别与左侧拱、中隔墙和右侧拱连接。该发明第三目的是提供一种软弱地层沉降控制系统的施工方法,施工效率高、安全性强。对此,该发明实施例提供了一种软弱地层沉降控制系统的施工方法,包括以下步骤:(1)待隧道开挖后进行初期支护铺设钢筋网之前,在地表打钻注浆孔,将预埋式注浆单元埋入注浆孔内;(2)铺设初支钢筋网,并将固定板放入初支钢筋网内;将末尾段的封闭式连接口与固定板焊接,并完成初期支护的剩余步骤;(3)首先进行预注浆:在注浆孔与预埋式注浆单元之间的缝隙处向孔内注浆;之后进行正式注浆:将起始段的注浆机接口与注浆机连接,向地层内部注入浆液;(4)进行封闭处理,在地表处加混凝土对预埋式注浆单元进行最后固定,保证沉降量读取段的顶部刚好与混凝土顶部面齐平;定期读取沉降量读取段的长度,即为累计沉降量值。

(资料来源:InCopat)


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