一种明挖隧道的让压减振复合结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体为一种明挖隧道的让压减振复合结构及其施工方法。

背景技术

目前，明挖隧道施工方法是一种较常用的隧道施工方法，并且其中主要是采用现浇施工的方式。但一般明挖隧道的上覆土层较厚，导致荷载较大，结构荷载往往按照上覆土层全部厚度进行计算，因此隧道衬砌厚度往往较大，甚至达到2m以上，施工成本高，同时，隧道上部振动荷载对隧道结构的稳定会产生影响；此外，现浇施工速度慢，大体积混凝土现浇施工会出现温差裂缝等难于控制的问题，并且深基坑会产生长期蠕变变形，其不利于边坡稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种明挖隧道的让压减振复合结构及其施工方法，其采用预制结构与现浇结构结合的结构形式，可有效减轻隧道上部振动荷载对隧道结构的影响，同时可防止温差裂缝，并在提高施工速度的同时降低成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供了一种明挖隧道的让压减振复合结构，其包括：预制钢筋混凝土块，其设置于隧道内，整体为拱形结构，用于支撑隧道上部载荷；钢筋混凝土层，其设置于所述预制钢筋混凝土块内侧，其与所述预制钢筋混凝土块内侧形状匹配；以及弹性层，其设置在所述预制钢筋混凝土块与钢筋混凝土层之间。

优选的，所述预制钢筋混凝土块由C50混凝土预制而成，厚度为30～200cm。

优选的，所述钢筋混凝土层采用C40混凝土现浇形成，厚度20～60cm。

优选的，所述弹性层还设置于隧道仰拱与隧道底部土层之间。

优选的，所述弹性层厚度为10～30cm，整体由弹性材质制成。

优选的，所述明挖隧道的让压减振复合结构还包括：无纺布、排水板、防水板以及找平层，且所述弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层均设置于所述预制钢筋混凝土块与钢筋混凝土层之间，且沿钢筋混凝土块指向钢筋混凝土层的方向依次设置。

优选的，所述无纺布规格为400g/m2；所述排水板为PVC毛细排水板，厚度为1.5-3.5mm；所述防水板为EVA自粘式防水板，厚度为1.5-3.5mm；所述找平层为M10水泥砂浆铺设而成，厚度为2-4cm。

优选的，所述明挖隧道的让压减振复合结构还包括：冠梁，其设置于所述预制钢筋混凝土块的底部墙脚下，用于支撑所述预制钢筋混凝土块；以及钻孔桩，其连接所述冠梁。

另一方面，还提供一种上述让压减振复合结构的施工方法，其包括如下步骤：

S1、安装预制钢筋混凝土块；

S2、采用夯填土石夯填隧道上部；

S3、顺次敷设弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层；再现浇形成钢筋混凝土层作为内衬；所述弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层均设置于所述预制钢筋混凝土块与钢筋混凝土层之间，且沿钢筋混凝土块指向钢筋混凝土层的方向依次设置；

以及S4、隧道仰拱与隧道底部土层之间同样设置弹性层，最终获得所述让压减振复合结构。

优选的，步骤S1中，若针对深埋明挖隧道，则直接安装预制钢筋混凝土块；若针对浅埋明挖隧道，则安装预制钢筋混凝土块前要先开挖基坑，再施工安装钻孔桩，并在所述钻孔桩上连接冠梁，然后再在所述冠梁上安装预制钢筋混凝土块，使得冠梁支撑所述预制钢筋混凝土块。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明中的让压减振复合结构适用于浅埋/深埋明挖隧道施工，其采用预制结构与现浇结构结合的结构形式，通过部分构件预制化来提高工程质量和修建速度，同时降低成本。同时避免全部采用现浇方式施工所产生的深基坑长期蠕变变形，不利于边坡稳定以及大体积混凝土现浇施工温差裂缝难于控制等问题。此外，还通过设置弹性层控制预制结构与现浇结构之间的荷载分担比例，实现让压的作用；以及通过弹性层实现减震作用，以减轻隧道上部、下部振动荷载对隧道结构的影响。

附图说明

图1为本发明中明挖隧道的让压减振复合结构的断面图；

图2为本发明中弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层的断面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例中的明挖隧道的让压减振复合结构包括：

预制钢筋混凝土块1，其设置于隧道100内，且整体为拱形结构，与隧道100拱顶的形状匹配，用于支撑隧道100上部载荷(包括夯填土石200、覆盖在所述夯填土石200上方的符合隔水层300等)；具体的，所述预制钢筋混凝土块1由C50混凝土预制而成，其厚度根据上覆土层厚度及上部荷载确定，本实施例中，所述预制钢筋混凝土块1厚度为30～200cm(优选为150cm)；

钢筋混凝土层2，其设置于所述预制钢筋混凝土块1内侧，其与所述预制钢筋混凝土块1内侧形状匹配，用于隧道稳定的安全储备和隧道装饰装修；所述钢筋混凝土层2采用C40混凝土现浇形成，厚度20～60cm(优选为40cm)；

弹性层3，其设置在所述预制钢筋混凝土块1与钢筋混凝土层2之间；本实施例中，所述弹性层3厚度为10～30cm(优选为20cm)，整体由橡胶等弹性材质制成。

由此，本实施例中的让压减振复合结构采用预制结构(即预制钢筋混凝土块1)与现浇结构(即钢筋混凝土层2)结合的结构形式，通过部分构件预制化来提高工程质量和修建速度，同时降低成本。同时避免全部采用现浇方式施工所产生的深基坑长期蠕变变形，不利于边坡稳定以及大体积混凝土现浇施工温差裂缝难于控制等问题。

进一步的，随着隧道100上部土石回填，上部荷载增大，预制钢筋混凝土块1逐步向内侧变形，弹性层3逐渐受压，可以根据上覆土层荷载的大小而产生收缩变形，控制预制结构(即预制钢筋混凝土块1)与现浇结构(即钢筋混凝土层2)之间的荷载分担比例，实现让压的作用；同时弹性层3可实现减震的作用，以减轻隧道上部振动荷载对隧道结构的影响。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图2所示，本实施例中的明挖隧道的让压减振复合结构还包括：无纺布4、排水板5、防水板6以及找平层7，且所述弹性层3、无纺布4、排水板5、防水板6以及找平层7均设置于所述预制钢筋混凝土块1与钢筋混凝土层2之间，且沿钢筋混凝土块1指向钢筋混凝土层2的方向依次设置。

具体的，所述无纺布4规格为400g/m

由此，可通过无纺布4、排水板5、防水板6以及找平层7完善预制钢筋混凝土块1与钢筋混凝土层2之间的防水措施，进一步加固整体结构的牢固强度。

进一步的，本实施例中，所述弹性层3除了设置在所述预制钢筋混凝土块1与钢筋混凝土层2之间外，还可设置于隧道仰拱与隧道底部土层之间(如图1所示)。由此，还可通过弹性层3可缓解隧道仰拱与隧道底部土层之间的振动效应，进一步加固结构。

实施例3：

实施例1或2中的让压减振复合结构适用于深埋明挖隧道的开挖和支护，但对于浅埋明挖隧道而言，由于浅埋隧道一般土质较软，因此，如图1所示，本实施例与实施例1或2的不同之处仅在于，本实施例中的明挖隧道的让压减振复合结构还包括：冠梁8，其设置于所述预制钢筋混凝土块1的底部墙脚下，用于支撑所述预制钢筋混凝土块1；以及钻孔桩9，其连接所述冠梁8。由此，隧道100上部荷载可通过预制钢筋混凝土块1传导至冠梁8，冠梁8荷载进一步通过下部钻孔桩9来承载，由此可大幅增加浅埋明挖隧道的结构稳定性。

实施例4：

本实施例提供了一种上述实施例1-3之一所述让压减振复合结构的施工方法，其包括如下步骤：

S1、若针对深埋明挖隧道，则直接安装预制钢筋混凝土块，形成隧道维护结构；若针对浅埋明挖隧道，则安装预制钢筋混凝土块前要先开挖基坑，再施工安装钻孔桩，并在所述钻孔桩上连接冠梁，然后再在所述冠梁上安装预制钢筋混凝土块，使得冠梁支撑所述预制钢筋混凝土块；

S2、采用夯填土石夯填隧道上部；

S3、顺次敷设弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层；再现浇形成钢筋混凝土层作为内衬；所述弹性层、无纺布、排水板、防水板以及找平层均设置于所述预制钢筋混凝土块与钢筋混凝土层之间，且沿钢筋混凝土块指向钢筋混凝土层的方向依次设置；

以及S4、隧道仰拱与隧道底部土层之间同样设置弹性层，最终获得所述让压减振复合结构。

综上所述，本发明中的让压减振复合结构适用于浅埋/深埋明挖隧道施工，其采用预制结构与现浇结构结合的结构形式，通过部分构件预制化来提高工程质量和修建速度，同时降低成本。同时避免全部采用现浇方式施工所产生的深基坑长期蠕变变形，不利于边坡稳定以及大体积混凝土现浇施工温差裂缝难于控制等问题。此外，还通过设置弹性层控制预制结构与现浇结构之间的荷载分担比例，实现让压的作用；以及通过弹性层实现减震作用，以减轻隧道上部、下部振动荷载对隧道结构的影响。

需要说明的是，上述实施例1至4中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。且在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。