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大跨隧道下穿既有 铁路的加固结构

阅读：125发布：2021-11-09

专利汇可以提供大跨隧道下穿既有铁路的加固结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，以有效控制铁路沉降，确保既有铁路运营以及新建隧道施工安全。加固结构包括既有铁路加固结构、新建隧道下穿段加固结构。既有铁路加固结构包括在既有铁路两侧成排设置的左侧支撑桩、洞身支撑桩和右侧支撑桩，其中左侧支撑桩、右侧支撑桩位于新建隧道下穿段的开挖边线以外，洞身支撑桩竖向穿过新建隧道下穿段，左侧支撑桩、洞身支撑桩和右侧支撑桩外设置支撑桩挖孔防护结构。在同侧左侧支撑桩与洞身支撑桩、洞身支撑桩与右侧支撑桩的桩顶分别设置左侧D型便梁、右侧D型便梁，以两跨跨越新建隧道下穿段。两侧左侧D型便梁、右侧D型便梁之间沿既有铁路延伸方向间隔设置两端与之固定连接的横梁，既有铁路的轨道固定设置在各横梁之上。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是大跨隧道下穿既有铁路的加固结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，既有铁路(10)跨越其下方的新建隧道下穿段(21)，加固结构包括既有铁路加固结构、新建隧道下穿段加固结构，其特征是：所述既有铁路加固结构包括在既有铁路(10)两侧成排设置的左侧支撑桩(12a)、洞身支撑桩(12b)和右侧支撑桩(12c)，其中左侧支撑桩(12a)、右侧支撑桩(12c)位于新建隧道下穿段(21)的开挖边线(20)以外，洞身支撑桩(12b)竖向穿过新建隧道下穿段(21)，左侧支撑桩(12a)、洞身支撑桩(12b)和右侧支撑桩(12c)外设置支撑桩挖孔防护结构；在同侧左侧支撑桩(12a)与洞身支撑桩(12b)、洞身支撑桩(12b)与右侧支撑桩(12c)的桩顶分别设置左侧D型便梁(13a)、右侧D型便梁(13b)，以两跨跨越新建隧道下穿段(21)；两侧左侧D型便梁(13a)、右侧D型便梁(13b)之间沿既有铁路(10)延伸方向间隔设置两端与之固定连接的横梁(14)，既有铁路(10)的轨道(11)固定设置在各横梁(14)之上。
2.如权利要求1所述的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，其特征是：所述左侧支撑桩(12a)、洞身支撑桩(12b)和右侧支撑桩(12c)均为钢筋混凝土结构，支撑桩挖孔防护结构包括环绕桩体的护壁(17)，以及在靠近既有铁路(10)侧间隔设置于护壁(17)外钢管桩(15)，并在桩体上部设置于钢管桩(15)外的挡砟钢板(16)。
3.如权利要求1所述的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，其特征是：所述新建隧道下穿段加固结构包括超前支护、初期支护和衬砌结构；初期支护由系统锚杆(22)、初期支护结构(24)构成，初期支护结构(24)覆盖新建隧道下穿段(21)围岩，系统锚杆(22)环向间隔设置于拱部、边墙部的围岩内；所述超前支护环向间隔打入拱部围岩内的超前大管棚(23)；所述衬砌结构由二次衬砌结构(25)和三次衬砌结构(26)复合构成，防水层(27)设置于二次衬砌结构(25)、三次衬砌结构(26)之间。
4.如权利要求3所述的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，其特征是：所述二次衬砌结构(25)、三次衬砌结构(26)为钢筋混凝土结构。

说明书全文

大跨隧道下穿既有铁路的加固结构

技术领域

[0001] 本实用新型涉及铁路工程，特别涉及一种大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，尤其适用于大断面、浅埋隧道下穿既有铁路的隧道施工。

背景技术

[0002] 如今国内铁路交通正处于发展建设时期，必然会出现线路交叉问题。新建隧道下穿既有铁路施工方法如若不当，将导致既有线沉降过大或者坍塌，影响线路的正常运营，甚至严重威胁到生命财产安全。隧道暗挖法施工时，既要确保施工安全，又要保障既有铁路的正常运营。

[0003] 目前对于下穿既有线轨道加固常用方法有三种，即扣轨加纵横梁加固方案、D便梁和工便梁加固方案。但单纯采用这几种对线路的加固方式存在诸多弊端，如在跨度较大时常用的标准D便梁最大跨径为24m，线路与既有线交角较小时一跨D便梁无法跨越既有线，需要在隧道洞身范围内加设支撑桩，由于支撑桩侵入隧道洞身范围内，隧道衬砌台车无法安装就位，即使采用简易小模板浇筑二衬，防水板也无法满铺、二衬钢筋在桩基处存在断头，对隧道后期的运营安全及防水质量产生不良影响。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，以有效控制铁路沉降，确保既有铁路运营以及新建隧道施工安全，提高施工效率，大幅度降低施工成本。

[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

[0006] 本实用新型的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，既有铁路跨越其下方的新建隧道下穿段，加固结构包括既有铁路加固结构、新建隧道下穿段加固结构，其特征是：所述既有铁路加固结构包括在既有铁路两侧成排设置的左侧支撑桩、洞身支撑桩和右侧支撑桩，其中左侧支撑桩、右侧支撑桩位于新建隧道下穿段的开挖边线以外，洞身支撑桩竖向穿过新建隧道下穿段，左侧支撑桩、洞身支撑桩和右侧支撑桩外设置支撑桩挖孔防护结构；在同侧左侧支撑桩与洞身支撑桩、洞身支撑桩与右侧支撑桩的桩顶分别设置左侧D型便梁、右侧D型便梁，以两跨跨越新建隧道下穿段；两侧左侧D型便梁、右侧D型便梁之间沿既有铁路延伸方向间隔设置两端与之固定连接的横梁，既有铁路的轨道固定设置在各横梁之上。

[0007] 所述左侧支撑桩、洞身支撑桩和右侧支撑桩均为钢筋混凝土结构，支撑桩挖孔防护结构包括环绕桩体的护壁，以及在靠近既有铁路侧间隔设置于护壁外钢管桩，并在桩体上部设置于钢管桩外的挡砟钢板。

[0008] 所述新建隧道下穿段加固结构包括超前支护、初期支护和衬砌结构；初期支护由系统锚杆、初期支护结构构成，初期支护结构覆盖新建隧道下穿段围岩，系统锚杆环向间隔设置于拱部、边墙部的围岩内；所述超前支护环向间隔打入拱部围岩内的超前大管棚；所述衬砌结构由二次衬砌结构和三次衬砌结构复合构成，防水层设置于二次衬砌结构、三次衬砌结构之间。

[0009] 本实用新型的有益效果是，采用D型便梁对既有铁路的轨道进行加固，施工对既有线运营影响小，跨度可灵活调整，适用范围广，并可回收重复D型便梁利用；采用双侧壁导坑法施工新建隧道，对新建隧道下穿段采用大管棚超前支护，三层复合衬砌的支护体系，可有效解决既有铁路路基沉降问题，为铁路运营安全提供了有效保障，确保了施工安全，缩短了工期，降低施工成本。附图说明

[0010] 本说明书包括如下五幅附图：

[0011] 图1是本实用新型大跨隧道下穿既有铁路的加固结构的平面图；

[0012] 图2是本实用新型大跨隧道下穿既有铁路的加固结构的立面图；

[0013] 图3是本实用新型大跨隧道下穿既有铁路的加固结构中支撑桩挖孔防护结构的断面图；

[0014] 图4是本实用新型大跨隧道下穿既有铁路的加固结构的断面图；

[0015] 图5是本实用新型大跨隧道下穿既有铁路的加固结构中新建隧道下穿段的断面图。

[0016] 图中示出构件和对应的标记：既有铁路10、轨道11、左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b、右侧支撑桩12c、左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b、横梁14、钢管桩15、挡砟钢板16、护壁17、道床18、开挖边线20、新建隧道下穿段21、系统锚杆22、超前大管棚23、初期支护结构
24、二次衬砌结构25、三次衬砌结构26、防水层27。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

[0018] 参照图1和图2，本实用新型的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构，既有铁路10跨越其下方的新建隧道下穿段21，加固结构包括既有铁路加固结构、新建隧道下穿段加固结构。所述既有铁路加固结构包括在既有铁路10两侧成排设置的左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b和右侧支撑桩12c，其中左侧支撑桩12a、右侧支撑桩12c位于新建隧道下穿段21的开挖边线20以外，洞身支撑桩12b竖向穿过新建隧道下穿段21，左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b和右侧支撑桩12c外设置支撑桩挖孔防护结构。在同侧左侧支撑桩12a与洞身支撑桩12b、洞身支撑桩12b与右侧支撑桩12c的桩顶分别设置左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b，以两跨跨越新建隧道下穿段21。参照图4，两侧左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b之间沿既有铁路
10延伸方向间隔设置两端与之固定连接的横梁14，既有铁路 10的轨道11固定设置在各横梁14之上。

[0019] 参照图3，所述左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b和右侧支撑桩12c 为钢筋混凝土结构，采用挖孔桩施工，支撑桩挖孔防护结构包括环绕桩体的护壁17，以及在靠近既有铁路10侧间隔设置于护壁17外钢管桩15，和在桩体上部设置于钢管桩15外的挡砟钢板16。

[0020] 参照图5，所述新建隧道下穿段加固结构包括超前支护、初期支护和衬砌结构；初期支护由系统锚杆22、初期支护结构24构成，初期支护结构24覆盖新建隧道下穿段21围岩，系统锚杆22环向间隔设置于拱部、边墙部的围岩内。所述超前支护环向间隔打入拱部围岩内的超前大管棚23。所述衬砌结构由二次衬砌结构25和三次衬砌结构26复合构成，防水层27设置于二次衬砌结构25、三次衬砌结构26之间。所述二次衬砌结构25、三次衬砌结构26为钢筋混凝土结构。

[0021] 参照图1至图5，本实用新型的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构按如下步骤进行施工：

[0022] ①在既有铁路10两侧测量放样确定左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b 和右侧支撑桩12c位置；

[0023] ②施做两侧左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b和右侧支撑桩12c；

[0024] ③安装两左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b，在既有铁路10的轨道11下穿放横梁14，横梁14的两端与两侧左侧D型便梁13a、右侧D 型便梁13b连接为一体；

[0025] ④采用机械开挖新建隧道下穿段21，开挖前施作超前大管棚23，开挖后及时施做系统锚杆22、初期支护结构24和二次衬砌结构25；

[0026] ⑤待新建隧道下穿段21内的二次衬砌结构25达到设计强度后，截断拆除洞身支撑桩12b，施做洞身支撑桩12b影响范围内防排水设施及三次衬砌结构26。

[0027] 参照图3，所述步骤②中，左侧支撑桩12a、洞身支撑桩12b和右侧支撑桩12c为挖孔桩，挖孔前先于其位置外施工挡砟钢板16、钢管桩15 和护壁17。

[0028] 参照图4，所述步骤③按如下顺序进行，先在一侧左侧支撑桩12a与洞身支撑桩12b、洞身支撑桩12b与右侧支撑桩12c的桩顶设置左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b；抽除既有铁路10的轨道11下的枕木，穿放横梁14；在另一侧左侧支撑桩12a与洞身支撑桩12b、洞身支撑桩12b 与右侧支撑桩12c的桩顶分别设置左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b；横梁14的两端通过螺栓与两侧左侧D型便梁13a、右侧D型便梁13b连接为一体。

[0029] 参照图1和图2，本实用新型采用D型便梁对既有铁路10的轨道11 进行加固，施工对既有线运营影响小，跨度可灵活调整，适用范围广，并可回收重复D型便梁利用。采用双侧壁导坑法施工新建隧道，对新建隧道下穿段采用大管棚超前支护，三层复合衬砌的支护体系，可有效解决既有铁路路基沉降问题，为铁路运营安全提供了有效保障，确保了施工安全，缩短了工期，降低施工成本。

[0030] 实施例：

[0031] 本申请人已成功地将本实用新型的大跨隧道下穿既有铁路的加固结构及施工方法应用于渝贵线扇子坡隧道下穿既有开阳支线的设计和施工中。

[0032] 该隧道进口里程DK277+973，出口里程DK278+773，全长800m。隧道成东北至西南走向，于洞身DK278+050～+110段下穿既有开阳支线铁路，交点里程DK278+083，平面交角37°05′。既有线为单线铁路，新建铁路为双线铁路，设计时速200km/h，以暗挖隧道下穿既有线，隧道内轮廓净宽大于12m，开挖宽度大于14m。既有线方向隧道开挖宽度超 30m，两者轨面高差约14m，隧道拱顶距轨面高差约5m，为超浅埋隧道。有效地保证了工程质量、既有铁路的正常运营和施工的安全。

[0033] 以上所述只是用图解说明本实用新型一种大跨隧道下穿既有铁路的加固结构及施工方法的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

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