專(zhuān)利名稱(chēng)：加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種加固施工結(jié)構(gòu)，尤其是一種加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
我國(guó)許多水利水電、鐵路、公路和礦山等基礎(chǔ)設(shè)施工程位于高山峽谷地區(qū)，這些工程的建設(shè)過(guò)程中常涉及大型的巖質(zhì)邊坡工程。在地質(zhì)構(gòu)造作用下，邊坡內(nèi)部的巖體常發(fā)育有斷層、巖脈及節(jié)理裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面，構(gòu)成邊坡的潛在滑動(dòng)破壞面。自然營(yíng)力和人類(lèi)活動(dòng)的進(jìn)一步作用可能會(huì)使這些軟弱的潛在滑動(dòng)面發(fā)生進(jìn)一步的變形、松動(dòng)、滑移及開(kāi)裂，誘發(fā)滑坡災(zāi)害，造成人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。對(duì)于邊坡內(nèi)埋深較小的軟弱結(jié)構(gòu)面，如埋深小于60 80m的軟弱結(jié)構(gòu)面，目前主要采用錨桿、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索等淺層加固的方式進(jìn)行，而當(dāng)軟弱結(jié)構(gòu)面的埋深大于80 IOOm時(shí)，由于開(kāi)挖和鉆孔等施工技術(shù)方面的限制，上述淺表層加固方式已很難實(shí)現(xiàn)對(duì)深部軟弱結(jié)構(gòu)面的加固。目前，對(duì)于埋深較大的邊坡軟弱結(jié)構(gòu)面的加固仍無(wú)較好的加固方法，而且深部軟弱結(jié)構(gòu)面加固的施工難度大，加固結(jié)構(gòu)體的整體性和加固效果難以保證，深部軟弱結(jié)構(gòu)面回填置換大體積混凝土?xí)r由于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫及收縮縫等難以控制。綜上所述，目前的邊坡加固施工方法存在以下缺陷和不足:(I)目前，受施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的限制，錨桿、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索等淺表層加固施工方法主要適用于軟弱結(jié)構(gòu)面埋深小于60 80m的情況，難以對(duì)埋深更大的深層軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行加固。(2)采用回填置換的方法對(duì)邊坡進(jìn)行加固時(shí)，常規(guī)施工方法形成的加固結(jié)構(gòu)與邊坡巖體結(jié)合不緊密，不能形成整體加固結(jié)構(gòu)體，加固效果難以保證。(3)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的回填置換施工，施工控制難度高、工期長(zhǎng)、投資大。(4)進(jìn)行邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面回填置換施工時(shí)，大體積回填混凝土的水化熱不宜散失，影響施工進(jìn)度和混凝土的施工質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種利于散失水化熱的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供了一種加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，包括主隧洞和支隧洞，所述主隧洞沿巖質(zhì)邊坡的深部軟弱結(jié)構(gòu)面走向設(shè)置；所述支隧洞沿主隧洞兩側(cè)邊墻向軟弱結(jié)構(gòu)面上、下盤(pán)方向設(shè)置；所述主隧洞和支隧洞內(nèi)均回填有鋼筋加強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，在主隧洞和支隧洞的四周壁向中心的方向，所述混凝土結(jié)構(gòu)至少由兩層回填層組成。進(jìn)一步的是，還包括固結(jié)灌漿孔，所述固結(jié)灌漿孔鉆設(shè)在主隧洞和支隧洞的洞壁并沿洞壁的周向均勻分布，所述固結(jié)灌漿孔內(nèi)填設(shè)有混凝土。[0011]進(jìn)一步的是，在主隧洞和支隧洞的軸向方向，每層回填層至少分成兩段，兩段之間形成的分段線呈階梯狀，且各回填層的分段線在豎直方向上錯(cuò)位分布。進(jìn)一步的是，每層回填層中均埋設(shè)有形成回路的冷卻水管。進(jìn)一步的是，所述主隧洞和支隧洞的斷面呈城門(mén)洞形或馬蹄形。要求主隧洞斷面能基本對(duì)稱(chēng)均布于深部軟弱結(jié)構(gòu)面上下盤(pán)兩側(cè)。本實(shí)用新型的有益效果是:由于在回填主隧洞和支隧洞時(shí)是采用的分期分層回填，因此每一期的回填層都能獲得足夠的散熱面積，從而快速的散失混凝土水化熱，從而減少了整個(gè)混凝土的散熱時(shí)間，提高了效率；同時(shí)混凝土得到足夠的散熱，其固化質(zhì)量較好。支隧洞的加入可以有效的提高整個(gè)加固結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。本實(shí)用新型主要在邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面區(qū)域?qū)吰聨r體進(jìn)行加固施工，施工深度不受邊坡形態(tài)和軟弱結(jié)構(gòu)面埋深的限制，對(duì)受深部軟弱結(jié)構(gòu)面控制的巖質(zhì)邊坡具有良好的適用性。在施工布置上對(duì)邊坡開(kāi)挖與表面支護(hù)不形成直接的干擾，施工通道多采用臨時(shí)交通洞的方式，對(duì)邊坡施工安全及施工期穩(wěn)定均不會(huì)產(chǎn)生不利影響。本實(shí)用新型采用的分期回填、錯(cuò)位分層澆筑、并結(jié)合冷卻水管的溫控措施，可有效解決大體積混凝土澆注施工的溫控難題。

圖1為本實(shí)用新型的平面示意圖；圖2為圖1的A-A剖面圖；圖3為本實(shí)用新型的主隧洞橫斷面圖；圖4為本實(shí)用新型的主隧洞灌漿結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型的支隧洞典型斷面圖；圖6為本實(shí)用新型的支隧洞灌漿結(jié)構(gòu)圖；圖7為本實(shí)用新型的隧洞分期回填、錯(cuò)位分層澆筑示意圖；圖8為本實(shí)用新型的回填混凝土冷卻水管布置圖；圖中零部件、部位及編號(hào):深部軟弱結(jié)構(gòu)面1、主隧洞2、支隧洞3、伴生裂隙4、噴射混凝土 5、錨桿6、一期回填層7、二期回填層8、排水孔9、縱向受力主筋10、環(huán)向箍筋11、灌漿廊道12、灌漿管13、固結(jié)灌漿孔14、分段線15、冷卻水管16。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括主隧洞2和支隧洞3，所述主隧洞2沿巖質(zhì)邊坡的深部軟弱結(jié)構(gòu)面I走向設(shè)置；所述支隧洞3沿主隧洞2兩側(cè)邊墻向深部軟弱結(jié)構(gòu)面I上、下盤(pán)方向設(shè)置；所述主隧洞2和支隧洞3內(nèi)均回填有鋼筋加強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，在主隧洞2和支隧洞3的四周壁向中心的方向，所述混凝土結(jié)構(gòu)至少由兩層回填層組成。上述結(jié)構(gòu)采用以下的步驟施工而成:A、沿巖質(zhì)邊坡的深部軟弱結(jié)構(gòu)面I走向開(kāi)挖主隧洞2，并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后在主隧洞2拱頂鉆設(shè)排水孔9 ;主隧洞2采用掛網(wǎng)、噴射混凝土 5、錨桿6方式進(jìn)行初期支護(hù)。上述主隧洞2軸線跟蹤深部軟弱結(jié)構(gòu)面I的走向布置，主隧洞2采用城門(mén)洞形或馬蹄形等斷面形式，要求主隧洞2斷面能基本對(duì)稱(chēng)均布于深部軟弱結(jié)構(gòu)面I上下盤(pán)兩側(cè)。主隧洞2的結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖3所示。B、從主隧洞2兩側(cè)邊墻向軟弱結(jié)構(gòu)面I上、下盤(pán)方向開(kāi)挖支隧洞3，并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后在支隧洞3拱頂鉆設(shè)排水孔9 ;上述支隧洞3從主隧洞2橫斷面兩側(cè)分別向深部軟弱結(jié)構(gòu)面I上盤(pán)和下盤(pán)的巖體內(nèi)延伸，且呈水平布置，其軸線垂直于主隧洞3。支隧洞3的長(zhǎng)度不小于其洞徑的2倍，且盡量穿過(guò)深部軟弱結(jié)構(gòu)面I附近的次級(jí)結(jié)構(gòu)面；支隧洞3采用城門(mén)洞形或馬蹄形等斷面形式，且斷面尺寸不大于主隧洞2。其臨時(shí)支護(hù)方式同主隧洞2相同即可。支隧洞3的結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖5所示。C、向主隧洞2和支隧洞3回填混凝土，回填混凝土配備鋼筋加強(qiáng)，回填混凝土至少分成兩個(gè)工期:一期回填混凝土沿主隧洞2和支隧洞3的四周內(nèi)壁覆蓋回填，一期回填混凝土后在主隧洞2和支隧洞3的洞壁形成一期回填層7，剩余主隧洞2和支隧洞3的空間則為灌漿廊道12 ;—期回填層7沿洞壁澆筑，從而縮小了主隧洞2和支隧洞3的空間尺寸，一期回填層7的厚度應(yīng)該均勻。灌漿廊道12正好可以形成散熱空間和操作空間。一期回填后的主隧洞2參見(jiàn)圖4所示，一期回填后的支隧洞3參見(jiàn)圖6所示。在一期回填混凝土固結(jié)完成后，利用剩余工期回填混凝土以灌滿(mǎn)整個(gè)灌漿廊道
12。剩余工期的期數(shù)根據(jù)主隧洞2和支隧洞3的尺寸而定，由于主隧洞2和支隧洞3的尺寸不一樣，因此兩者的工期數(shù)并不一定相等。對(duì)于尺寸較大的主隧洞2和支隧洞3，可多分幾個(gè)后續(xù)工期，從而更利于散熱。為了增強(qiáng)加固效果，如圖4和圖6所示，還包括固結(jié)灌漿孔14，所述固結(jié)灌漿孔14鉆設(shè)在主隧洞2和支隧洞3的洞壁并沿洞壁的周向均勻分布，所述固結(jié)灌漿孔14內(nèi)填設(shè)有混凝土。在一期回填混凝土?xí)r，在混凝土內(nèi)預(yù)埋灌漿管13，灌漿管13至少穿透一期回填層的厚度；在一期回填混凝土完成后，其余工期開(kāi)始前，對(duì)混凝土內(nèi)預(yù)埋的灌漿管13重新掃孔，并向主隧洞2和支隧洞3的洞壁鉆設(shè)固結(jié)灌漿孔14，然后對(duì)固結(jié)灌漿孔14進(jìn)行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔14內(nèi)的灌漿使得整個(gè)一期回填層7延伸至了沿巖質(zhì)邊坡內(nèi)，從而使得一期回填層7與沿巖質(zhì)邊坡結(jié)合的更加緊密，其加強(qiáng)效果得到極大的提高。固結(jié)灌漿孔14 一般深15m左右，使得主隧洞2和支隧洞3周約15m范圍內(nèi)的巖體得以固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔14呈放射狀均勻分布在主隧洞2和支隧洞3的周向。為了加強(qiáng)本施工結(jié)構(gòu)的抗剪切能力，如圖7所示，在主隧洞2和支隧洞3的軸向方向，每層回填層至少分成兩段，兩段之間形成的分段線15呈階梯狀，且各回填層的分段線15在豎直方向上錯(cuò)位分布。在C步驟中，每期回填混凝土均沿主隧洞和支隧洞的軸線分段澆筑回填，兩段之間形成的分段線15呈階梯狀，且各期的分段線15在豎直方向上錯(cuò)位分布。以二期回填層8為例，其在主隧洞2的軸向分成若干段，每段之間的分段線呈階梯狀，并且與一期回填層7的分段線錯(cuò)開(kāi)，這樣就能提高整個(gè)施工結(jié)構(gòu)的抗剪切能力。為了的更好的散失水化熱，如圖7和圖8所示，每層回填層中均埋設(shè)有形成回路的冷卻水管16。在C步驟中，每期回填混凝土中均埋設(shè)有形成回路的冷卻水管16 ;在相應(yīng)期混凝土固結(jié)時(shí)，向?qū)?yīng)的冷卻水管16中通入冷卻水以控制該期混凝土的溫度。冷卻水管16采用蛇形布置，例如圖8的布置方法，盡量布滿(mǎn)混凝土面積，在同一期的回填層中可以布置多層，以快速均勻的散熱。冷卻水管16的進(jìn)水口和出水口預(yù)留在外，在混凝土固結(jié)時(shí)通入冷卻水進(jìn)行冷卻。通過(guò)冷卻水管16的布置，能夠快速的散失水化熱，提高了施工效率，提高了混凝土的質(zhì)量。具體的，在C步驟中，對(duì)相鄰兩期的結(jié)合面進(jìn)行接縫灌漿。這樣可以增強(qiáng)相鄰兩期的回填層之間的連接強(qiáng)度。實(shí)施例如圖1和圖2所示，某一大型巖質(zhì)邊坡中發(fā)育有順坡向的深部軟弱結(jié)構(gòu)面1，控制邊坡的整體穩(wěn)定性，深部軟弱結(jié)構(gòu)面I的坡內(nèi)和坡外側(cè)發(fā)育多條伴生裂隙4。對(duì)深部軟弱結(jié)構(gòu)面I進(jìn)行加固的步驟如下所述:1、沿深部軟弱結(jié)構(gòu)面I的走向開(kāi)挖長(zhǎng)條形水平布置的主隧洞2。主隧洞2斷面采用城門(mén)洞形，尺寸為8m寬X9m高。結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件，如圖3所示，主隧洞2采用掛網(wǎng)、噴射混凝土 5、錨桿6方式進(jìn)行初期支護(hù)。頂拱范圍內(nèi)鉆設(shè)排水孔9，孔深4m。2、開(kāi)挖支隧洞3，一般的操作是在臨時(shí)支護(hù)主隧洞2后即可以開(kāi)挖支隧洞3，且開(kāi)挖掌子面不需要進(jìn)行襯砌；也可在主隧洞2 —期回填混凝土后開(kāi)挖支隧洞3。自主隧洞2兩側(cè)邊墻開(kāi)挖支隧洞3，分別向主控軟弱結(jié)構(gòu)面I上盤(pán)和下盤(pán)的巖體中延伸，并穿過(guò)深部軟弱結(jié)構(gòu)面I的伴生裂隙4。主隧洞2共計(jì)開(kāi)挖4條。支隧洞3軸線與主控軟弱結(jié)構(gòu)面I走向垂直，其長(zhǎng)度均為15m。支隧洞3斷面采用城門(mén)洞形，尺寸為6m寬X7.5m高。結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件，采用掛網(wǎng)、噴射混凝土 5、錨桿6等措施進(jìn)行初期支護(hù)。頂拱范圍內(nèi)鉆設(shè)排水孔9，孔深4m ο3、主隧洞2在開(kāi)挖支護(hù)完成后，先進(jìn)行一期回填混凝土 7施工，在一期混凝土 7內(nèi)形成灌漿廊道12，灌漿廊道12尺寸為5m寬X6m高。一期回填混凝土配雙層縱向受力主筋10和環(huán)向箍筋11。在一期回填層7內(nèi)預(yù)埋076_PVC灌漿管13，進(jìn)行頂拱范圍的回填灌漿。灌漿管13按照?qǐng)D4布置，灌漿管13貫穿整個(gè)一期回填層7。回填灌漿完成后，對(duì)混凝土內(nèi)預(yù)埋的Φ76πιπι灌漿管13重新掃孔，鉆設(shè)固結(jié)灌漿孔14，對(duì)洞周約15m范圍內(nèi)的巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔14沿主隧洞2的內(nèi)壁放射狀分布。4、支隧洞3在開(kāi)挖支護(hù)完成后，進(jìn)行一期回填混凝土 7施工，倘若支隧道洞徑較小，一次回填整個(gè)支隧洞3即可。在一期回填混凝土 7內(nèi)形成灌漿廊道12，灌漿廊道12尺寸為4m寬X4m高。一期回填混凝土配雙層縱向受力主筋10和環(huán)向箍筋11。在一期回填層7內(nèi)預(yù)埋0 76_PVC灌漿管13，進(jìn)行回填灌漿?；靥罟酀{完成后，對(duì)混凝土內(nèi)預(yù)埋的Φ76_灌漿管13重新掃孔，鉆設(shè)固結(jié)灌漿孔14，對(duì)洞周約IOm范圍內(nèi)的巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿。本步驟可以與步驟3 —起進(jìn)行，因此其采用的部件均可相同。5、主隧洞2和支隧洞3的一期混凝土 7回填灌漿及固結(jié)灌漿完成后，對(duì)灌漿廊道12回填二期混凝土 8?；靥顫仓r(shí)，沿隧洞的軸向分為若干澆注段，每個(gè)澆筑段的長(zhǎng)度為15m，澆筑段之間的分縫為分段線15，且一期回填混凝土分段線15不與二期回填混凝土分段線15重合，避免結(jié)構(gòu)縫貫穿破壞。橫斷面方向上，每一澆筑段分4層進(jìn)行澆筑，且在立面上澆筑層形成階梯型錯(cuò)位分縫，即分段線15為階梯狀。每層混凝土內(nèi)分別設(shè)置蛇形的冷卻水管16，在澆筑層端頭設(shè)置水管接頭，混凝土澆筑后冷卻水管16內(nèi)通水進(jìn)行混凝土冷卻。各層冷卻水管16形成回路連接。冷卻水管16采用Φ32_聚乙烯硬管。此外還在頂拱范圍預(yù)埋Φ32_灌漿管道，對(duì)一期、二期混凝土結(jié)合面進(jìn)行接縫灌漿?；靥罨炷辆捎玫蜔嵛⑴蛎汣25混凝土。最終，混凝土施工完成后，一條主隧洞2和4條支隧洞3形成了整體式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與周?chē)鷰r體共同作用對(duì)深部軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行加固。
權(quán)利要求1.加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括主隧洞和支隧洞，所述主隧洞沿巖質(zhì)邊坡的深部軟弱結(jié)構(gòu)面走向設(shè)置；所述支隧洞沿主隧洞兩側(cè)邊墻向深部軟弱結(jié)構(gòu)面上、下盤(pán)方向設(shè)置；所述主隧洞和支隧洞內(nèi)均回填有鋼筋加強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，在主隧洞和支隧洞的四周壁向中心的方向，所述混凝土結(jié)構(gòu)至少由兩層回填層組成。
2.如權(quán)利要求1所述的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括固結(jié)灌漿孔，所述固結(jié)灌漿孔鉆設(shè)在主隧洞和支隧洞的洞壁并沿洞壁的周向均勻分布，所述固結(jié)灌漿孔內(nèi)填設(shè)有混凝土。
3.如權(quán)利要求1所述的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于:在主隧洞和支隧洞的軸向方向，每層回填層至少分成兩段，兩段之間形成的分段線呈階梯狀，且各回填層的分段線在豎直方向上錯(cuò)位分布。
4.如權(quán)利要求1所述的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于:每層回填層中均埋設(shè)有形成回路的冷卻水管。
5.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主隧洞和支隧洞的斷面呈城門(mén)洞形或馬蹄形。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種加固施工結(jié)構(gòu)，尤其是一種加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型提供一種利于散失水化熱的加固大型巖質(zhì)邊坡深部軟弱結(jié)構(gòu)面的施工結(jié)構(gòu)，包括主隧洞和支隧洞，所述主隧洞沿巖質(zhì)邊坡的深部軟弱結(jié)構(gòu)面走向設(shè)置；所述支隧洞沿主隧洞兩側(cè)邊墻向軟弱結(jié)構(gòu)面上、下盤(pán)方向設(shè)置；所述主隧洞和支隧洞內(nèi)均回填有鋼筋加強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，在主隧洞和支隧洞的四周壁向中心的方向，所述混凝土結(jié)構(gòu)至少由兩層回填層組成。由于在回填主隧洞和支隧洞時(shí)是采用的分期分層回填，因此每一期的回填層都能獲得足夠的散熱面積，從而快速的散失混凝土水化熱，從而減少了整個(gè)混凝土的散熱時(shí)間，提高了效率。
文檔編號(hào)E02D3/12GK202970720SQ20122068918
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者宋勝武, 周鐘, 王仁坤, 葉發(fā)明, 黃彥昆, 陳崗, 邵敬東, 向柏宇, 張公平, 胡云明, 馮學(xué)敏 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院