一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法与流程

本发明涉及隧道仰拱拆换相关，特别是涉及一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法。

背景技术：

1、高速铁路隧道结构在强震作用下的稳定性和抗震能力是工程设计和建设的关键考虑因素，随着国家生命线工程的大规模建设，我国西部在强震区修建的高速铁路隧道不断增多，并且有很多隧道穿越断层和软弱围岩带，而在隧道受到强烈地震动的影响时，围岩-衬砌产生的不均匀变形会导致衬砌破坏，严重威胁高速铁路生命线工程的安全运营。

2、仰拱作为高速铁路隧道中的关键结构，可以起到约束围岩变形，增加围岩稳定性的作用，仰拱既要将上部的地层压力向下传递，同时又要平衡隧道下部地层的反力；在强烈地震动作用下的隧道极易发生仰拱开裂和隆起等，造成轨道不平顺，而无砟道床其轨道的可调空间极为有限，仰拱被破坏将直接威胁行车安全。

3、传统的仰拱整治常常采用限速运行、隧底锚固和轨道顺坡精调等缓冲方法，这并不能达到根治高速铁路隧底被破坏的目的，并且会在多期地震后进一步加剧隧底结构的不协调变形，高速列车的运行风险增大；为了提高隧道结构在强震作用下的韧性，确保结构稳定及运营安全，提供一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，能解决高速铁路隧道在强震作用下出现的仰拱隆起、开裂等突出震害问题，改善现有仰拱处理方法，提升高速铁路隧道的在强震中的韧性。

2、为此，本发明采用的技术方案为：一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，包括以下步骤：

3、s1:震害调查及震损段落确定

4、通过对强震作用后隧道的震害进行调查，针对仰拱开裂与隆起的震损区域进行区段划分，确定震损的具体段落作为拆换段，为仰拱加深修复做好前期拆换段的统计工作；

5、s2:排截水措施

6、首先，在拆换段的上游两侧边墙高出侧水沟盖板40～80cm高度处增设横向泄水孔，尽早将上游来水引入两侧侧水沟，横向泄水孔内设置花管作为横向排水管；其次，在仰拱拆换段两端各延伸4～6m范围内，横向排水管的外端通过纵向排水管联通，边墙渗水通过纵向排水管引排至下游非拆换段侧水沟内；

7、s3:临时钢拱架加固

8、拆除仰拱前，对既有衬砌结构采用钢架套拱临时加固，提高衬砌上部结构的稳定性，每榀钢架套拱墙脚处每侧设置若干锁脚锚管；为加强钢架套拱的整体性，每榀钢架套拱的接头位置通过钢筋固定连接，相邻钢架套拱之间纵向固定连接成一体；

9、s4:墙脚管桩加固

10、为控制仰拱开挖过程中上部拱墙衬砌沉降开裂，在两侧墙脚距侧水沟顶面高度20～40cm位置，分别设置带有钢筋笼的钢管桩，并压注水泥浆加固；

11、s5:跳槽拆除震害段

12、为减少对既有结构的扰动，仰拱拆除前，先在拟拆除范围的边界处进行静力切缝处理；为保证施工期间二衬结构的稳定，按照仰拱分段跳槽拆除、分段整治的原则进行；整治时，首先拆除每板衬砌段落的中部l/2段对应的包括仰拱、水沟电缆槽的隧底结构，保证衬砌两端头预留仰拱长度不少于l/4，避免掉拱；

13、s6:加大仰拱曲率

14、仰拱既有混凝土破除后进一步扩挖，隧道中线部位仰拱内轮廓加深；扩挖完成后立即进行清底，并施做底部支护，既有拱墙初支钢架与新做仰拱初支钢架端部交界处采用型钢纵向连接；将初支基面包括外露钢筋头在内的突出物割除，洒水浸润；刮涂水泥砂浆，确保平整度；

15、s7:安装聚氨酯泡沫板和橡胶隔震支座

16、将聚氨酯泡沫板拼接后与仰拱底部的初支内表面匹配，均匀布置在仰拱底部的初支内表面上，板间的安装间隙为5～10mm；之后将橡胶隔震支座按点阵方式嵌入布设在聚氨酯泡沫板居中位置处，每个聚氨酯泡沫板对应嵌装一个橡胶隔震支座，橡胶隔震支座底面采用环氧砂浆固定牢靠；

17、s8:隧底结构恢复

18、施做包括防水卷材、止水带在内的防水措施；为加强与既有衬砌的连接，在仰拱端部新旧混凝土结合部分通过植筋连接；绑扎仰拱钢筋，浇筑仰拱混凝土；恢复中心水沟、侧水沟、电缆槽以及整治范围内的过轨、接地系统；

19、仰拱拆换施工完成后，抽出横向泄水孔内的横向排水管，并采用微膨胀混凝土将横向泄水孔回填密实；将拆换段前后两端的侧水沟及中心水沟检查井做临时封堵。

20、作为上述方案的优选，所述钢架套拱纵向采用工字钢连接，钢架套拱底部两侧各设置一道槽钢。钢架套拱纵向通过工字钢连接，能够加强钢架套拱的整体性，保证钢架套拱固定牢靠。

21、进一步优选为，所述钢架套拱接头位置处均设置有与钢架套拱焊接的钢架固定钢筋。增加钢架固定钢筋对钢架套拱进行固定，保证在工作时钢架套拱的稳定以及工作人员的安全。

22、进一步优选为，所述横向泄水孔的钻孔直径为100～120mm、深度2～3m、仰角1～2％，相邻的横向泄水孔的纵向间距为1～3m。

23、进一步优选为，每榀相邻的钢架套拱之间的间距为0.5m，每榀钢架套拱每侧的墙角处均设置有4根锁脚锚管，锁脚锚管的长度为3.5～4.5m，直径为41～43mm。通过在钢架套拱的两侧墙角处增加锁脚锚管来保证钢架套拱的稳定。

24、进一步优选为，所述横向排水管和纵向排水管均由直径为95～105mm的pvc管道制成。使用pvc材质的管道，便于搬运、装卸，施工更加便利，且能节省人工，pvc材质的管道壁面光滑，流体阻力小，方便对上游两侧的边墙内渗水进行排放。

25、进一步优选为，所述横向排水管的管外通过无纺布包紧，并缠有细铁丝进行固定。在横向排水管的管外缠绕无纺布以及铁丝，对其进行固定。

26、本发明的有益效果：在拆除仰拱前，通过设置钢架套拱来进行临时加固，从而提高衬砌上部结构的稳定性，保证在进行仰拱拆除时衬砌部分不会发生垮塌、掉落，对仰拱的拆除造成影响；根据围岩特性和所在场区地震烈度对仰拱的曲率进行调节，并根据加大的曲率对仰拱进行加深重构，从而增加衬砌断面的整体稳定性，能够有效抑制仰拱隆起并限制拱顶沉降，增加底部和墙体的支撑抵抗力，防止强震作用下出现内挤而产生剪切破坏；通过在初支内表面设置隔震支座，有效地减少由震动引起的围岩-结构的不均匀变形，使衬砌结构更能适应于围岩变形，提升高速铁路隧道在强震作用下的抗减震能力，保障高速铁路生命线的安全运营。

技术特征：

1.一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：所述钢架套拱(2)纵向采用工字钢连接，钢架套拱(2)底部两侧各设置一道槽钢。

3.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：所述钢架套拱(2)接头位置处均设置有与钢架套拱(2)焊接的钢架固定钢筋(4)。

4.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：所述横向泄水孔的钻孔直径为100～120mm、深度2～3m、仰角1～2％，相邻的横向泄水孔的纵向间距为1～3m。

5.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：每榀相邻的钢架套拱(2)之间的间距为0.5m，每榀钢架套拱(2)每侧的墙角处均设置有4根锁脚锚管(3)，锁脚锚管(3)的长度为3.5～4.5m，直径为41～43mm。

6.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：所述横向排水管和纵向排水管均由直径为95～105mm的pvc管道制成。

7.根据权利要求1中所述的一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，其特征在于：所述横向排水管的管外通过无纺布包紧，并缠有细铁丝进行固定。

技术总结本发明提出了一种高速铁路隧道仰拱加深重构的震后修复方法，包括以下步骤：S1:震害调查及震损段落确定；S2:排截水措施；S3:临时钢拱架加固；S4:墙脚管桩加固；S5:跳槽拆除震害段；S6:加大仰拱曲率；S7:安装聚氨酯泡沫板和橡胶隔震支座；S8:隧底结构恢复；设置钢架套拱临时加固，提高衬砌上部结构的稳定性，保证衬砌部分不会发生垮塌、掉落；对仰拱的曲率进行调节，并对仰拱进行加深重构，增加衬砌断面的整体稳定性，抑制仰拱隆起并限制拱顶沉降，增加底部和墙体的支撑抵抗力，防止产生剪切破坏；通过设置隔震支座，减少由震动引起的围岩‑结构的不均匀变形，使衬砌结构更能适应于围岩变形，提升高速铁路隧道抗减震能力，保障高速铁路生命线的安全运营。技术研发人员：陈小辉,郭斌,阳帆,邹福林,周瑜,王元清,王碧军,李勇,熊军,田振宇,甘宇受保护的技术使用者：中铁十一局集团第五工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23