一种横穿滑坡隧道的加固结构及施工方法.pdf

本发明涉及一种横穿滑坡隧道的加固结构及施工方法，包括抗滑桩、抗滑桩管棚、侧壁管棚、连接梁和斜桩，本加固结构一方面对滑坡进行加固形成一个安全岛，使隧道位于隔离区域中，不受滑坡影响，另一方面通过管棚注浆改善了围岩力学参数，减小了隧道衬砌结构受力，保证滑坡和隧道的稳定性。整体结构易于实施，造价低，适用于浅层滑坡和深厚滑坡，适用范围广，工程效果良好。

1.  一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，包括抗滑桩、抗滑桩管棚、侧壁管棚、连接梁和斜桩，所述的抗滑桩从边坡上竖直灌入，并穿过滑坡体一直灌入到滑坡床内，每两根抗滑桩为一排，每排的两根抗滑桩分别设于隧道的两侧，同一排的抗滑桩顶端设有连接固定件以固定同一排的抗滑桩，靠近坡体一侧的抗滑桩的顶端至地表部分每隔预定距离连接一根钢管并形成抗滑桩管棚，抗滑桩管棚一端与抗滑桩相连，另一端注浆锚固于滑坡床内；远离坡体一侧的抗滑桩的顶端固定有斜桩，斜桩与抗滑桩顶端相连贯穿滑坡体一直到滑坡床内；所述的侧壁管棚设置于隧道设有抗滑桩的对应部分侧壁上，以进行超前侧壁管棚预注浆支护。

2.  根据权利要求1所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，所述的抗滑桩顶端的连接固定件包括横梁、拱梁和混凝土拉杆，抗滑桩顶端以横梁连接，横梁上部设有拱梁，拱梁与横梁间以混凝土拉杆连接。

3.  根据权利要求2所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，不同排的抗滑桩顶端及拱梁之间通过与横梁垂直的纵梁连接。

4.  根据权利要求1所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，所述的抗滑桩的排数至少为三排。

5.  根据权利要求1所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，所述的抗滑桩总长度的至少三分之一埋于滑坡床内，露出坡面的长度为总长度的三分之一，斜桩总长度的三分之一埋入滑坡床内。

6.  根据权利要求1所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，其特征在于，抗滑桩管棚的钢管之间的间距至少为一米。

7.  一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，其特征在于，采用所述的权利要求1-6中任一结构进行施工，包括以下步骤：
步骤一：在预定的抗滑桩桩位钻孔，并将用于灌注抗滑桩的抗滑桩钢筋笼放入抗滑桩桩位的孔内；
步骤二：根据抗滑桩钢筋笼位置确定斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚位置，在相应的位置进行斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚的钻孔；
步骤三：将抗滑桩管棚的各根钢管一端与抗滑桩钢筋笼顶部预定位置进行绑扎，另一端安放于孔内；
步骤四：将斜桩顶端钢筋笼与抗滑桩钢筋笼相应位置进行绑扎；
步骤五：向抗滑桩钢筋笼和斜桩进行灌浆，对抗滑桩管棚注浆；
步骤六：进行用于连接的横梁、纵梁、拱梁和拉杆浇筑，相邻抗滑桩排以钢筋混凝土浇筑的纵梁连接，同一桩排之间均由钢筋混凝土浇筑的横梁和拱梁连接，拱梁和横梁之间浇筑混凝土的拉杆。
步骤七：在洞口进洞地段侧壁钻孔至设计长度，安设侧壁管棚的钢管，将钢管与钻孔壁间缝填塞密实后进行侧壁管棚注浆。

8.  根据权利要求7所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，其特征在于，所述的步骤二中，抗滑桩钢筋笼先集中分节预制，然后将钢筋笼放入孔内，在孔口对焊接长，直到设计标高。

9.  根据权利要求7所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，其特征在于，所述的步骤五中，抗滑桩有不少于三分之一的部分埋于滑动面以下的滑坡床，其余部分贯穿滑坡体露出地表。

10.  根据权利要求7所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法， 其特征在于，所述的步骤七中，在安设侧壁管棚时，在侧壁管棚的钢管管壁上设溢浆孔，相邻钢管采用丝扣连接，逐节顶入至设计长度。

一种横穿滑坡隧道的加固结构及施工方法
技术领域
本发明涉及一种横穿滑坡隧道的加固结构及施工方法。
背景技术
在滑坡地段修建公路或铁路时，受快捷、省时及高标准设计要求等因素限制，同时也避免因修建深路堑时大范围的开挖对坡体产生的扰动，不得不采取隧道穿越滑坡群的修建方式。一方面滑坡地段围岩稳定性差，隧道施工困难，极易出现隧道整体移动，衬砌严重变形、开裂、剥落、掉块乃至隧道发生坍塌等突发事故，施工安全不能保障。另一方面相当多数量的既有隧道(指修建于滑坡中的隧道)存在着滑坡引起的不同程度的病害，以致影响甚至中断线路的正常运行。
目前滑坡地段隧道加固措施主要有滑坡治理措施和隧道加固措施两方面。滑坡治理措施主要有减重反压工程、锚固工程和支挡工程。常用的支挡工程主要为抗滑桩、预应力锚索抗滑桩等，但随着滑体厚度的增加，抗滑桩的费用将投入很大，施工难度也随之增大，导致经济上的不合理，同时只适用于某单一情形下的滑坡隧道，适用性不广。隧道加固措施是指提高隧道围岩自稳能力，如围岩固结注浆和锚杆锚固等措施，利用改善围岩的力学参数，使得隧道衬砌结构受力减小，往往作为一种辅助措施，同时没有考虑到滑坡发生浅表层滑动的危害，不够完善。在这种情况下，迫切需求一种易于做到、效果良好且应用广阔的横穿滑坡隧道的加固结构及施工方法。
发明内容
本发明要解决的的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于施工、效果良好、适用范围广阔的横穿滑坡隧道的加固结构，并且提供一种施工工艺简单、操作方便的横穿滑坡隧道的加固结构施工方法。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是：
一种横穿滑坡隧道的加固结构，包括抗滑桩、抗滑桩管棚、侧壁管棚、连接梁和斜桩组成，所述的抗滑桩从边坡上竖直灌入，并穿过滑坡体一直灌入到滑坡床内，每两根抗滑桩为一排，每排的两根抗滑桩分别设于隧道的两侧，同一排的抗滑桩顶端设有连接固定件以固定同一排的抗滑桩，靠近坡体一侧的抗滑桩的顶端至地表部分每隔预定距离连接一根钢管并形成抗滑桩管棚，抗滑桩管棚一端与抗滑桩相连，另一端注浆锚固于滑坡床内；远离坡体一侧的抗滑桩的顶端固定有斜桩，斜桩与抗滑桩顶端相连贯穿滑坡体一直到滑坡床内；所述的侧壁管棚设置于隧道设有抗滑桩的对应部分侧壁上，以进行超前侧壁管棚预注浆支护。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，所述的抗滑桩顶端的连接固定件包括横梁、拱梁和混凝土拉杆，抗滑桩顶端以横梁连接，横梁上部设有拱梁，拱梁与横梁间以混凝土拉杆连接。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，不同排的抗滑桩顶端及拱梁之间通过与横梁垂直的纵梁连接。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，所述的抗滑桩的排数至少为三排。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，所述的抗滑桩总长度的至少三分之一埋于滑坡床内，露出坡面的长度为总长度的三分之一，斜桩总长度的三分之一埋入滑坡床内。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构，抗滑桩管棚的钢管之间的间距至少为一米。
一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，采用所述的结构进行施工，包括以下步骤：
步骤一：在预定的抗滑桩桩位钻孔，并将用于灌注抗滑桩的抗滑桩钢筋笼放入抗滑桩桩位的孔内；
步骤二：根据抗滑桩钢筋笼位置确定斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚位置，在相应的位置进行斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚的钻孔；
步骤三：将抗滑桩管棚的各根钢管一端与抗滑桩钢筋笼顶部预定位置进行绑扎，另一端安放于孔内；
步骤四：将斜桩顶端钢筋笼与抗滑桩钢筋笼相应位置进行绑扎；
步骤五：向抗滑桩钢筋笼和斜桩进行灌浆，对抗滑桩管棚注浆；
步骤六：进行用于连接的横梁、纵梁、拱梁和拉杆浇筑，相邻抗滑桩排以钢筋混凝土浇筑的纵梁连接，同一桩排之间均由钢筋混凝土浇筑的横梁和拱梁连接，拱梁和横梁之间浇筑混凝土的拉杆。
步骤七：在洞口进洞地段侧壁钻孔至设计长度，安设侧壁管棚的钢管，将钢管与钻孔壁间缝填塞密实后进行侧壁管棚注浆。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，所述的步骤二中，抗滑桩钢筋笼先集中分节预制，然后将钢筋笼放入孔内，在孔口对焊接长，直到设计标高。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，所述的步骤五中，抗滑桩有不少于三分之一的部分埋于滑动面以下的滑坡床，其余部分贯穿滑坡 体露出地表。
所述的一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，所述的步骤七中，在安设侧壁管棚时，在侧壁管棚的钢管管壁上设溢浆孔，相邻钢管采用丝扣连接，逐节顶入至设计长度。
本发明的技术效果在于，加固结构一方面对滑坡进行加固形成一个安全岛，使隧道位于隔离区域中，不受滑坡影响，另一方面通过管棚注浆改善了围岩力学参数，减小了隧道衬砌结构受力，保证滑坡和隧道的稳定性。各抗滑桩通过连接梁构成受力整体，将滑坡体对单个抗滑桩施加的力分散至整个加固结构。抗滑桩管棚可以对抗滑桩施加与滑动方向相反拉力，并且此力直接由滑坡床承受，由此可以利用管棚增加抗滑桩的强度。斜桩与抗滑桩连接，支撑加固结构整体稳定性，并将滑坡体对加固结构施加的力传递至滑坡床承受。侧壁管棚注浆改善了围岩力学参数，减小了隧道衬砌结构受力，限制了围岩变形，保证隧道稳定性。整体结构易于实施，造价低，适用于浅层滑坡和深厚滑坡，适用范围广，工程效果良好。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的结构侧视图；
其中1、滑坡床，2、滑面，3、坡体表面，4、抗滑桩，5、隧道，6、抗滑桩管棚，7、斜桩，8、横梁，9、拱梁，10、拉杆，11、侧壁管棚，12、纵梁。
具体实施方式
本发明加固结构包括抗滑桩、抗滑桩管棚、侧壁管棚、连接梁和斜桩组成，抗滑桩从边坡上竖直灌入，并穿过滑坡体一直灌入到滑坡床内，每两根抗滑桩为一排，每排的两根抗滑桩分别设于隧道的两侧，同一排的抗滑桩顶端设有连接固定件以固定同一排的抗滑桩，靠近坡体一侧的抗滑桩的顶端至地表部分每隔预定距离连接一根钢管并形成抗滑桩管棚，抗滑桩管棚一端与抗滑桩相连，另一端注浆锚固于滑坡床内；远离坡体一侧的抗滑桩的顶端固定有斜桩，斜桩与抗滑桩顶端相连贯穿滑坡体一直到滑坡床内；侧壁管棚设置于隧道设有抗滑桩的对应部分侧壁上，以进行超前侧壁管棚预注浆支护。
抗滑桩顶端的连接固定件包括横梁、拱梁和混凝土拉杆，抗滑桩顶端以横梁连接，横梁上部设有拱梁，拱梁与横梁间以混凝土拉杆连接。不同排的抗滑桩顶端及拱梁之间通过与横梁垂直的纵梁连接。这样各抗滑桩通过连接梁构成受力整体，将滑坡体对单个抗滑桩施加的力分散至整个加固结构。
为了保证加固结构的可靠性，抗滑桩的排数至少为三排。
为了使抗滑效果较稳定，抗滑桩总长度的至少三分之一埋于滑坡床内，露出坡面的长度为总长度的三分之一，斜桩总长度的三分之一埋入滑坡床内。
为了保证抗滑桩管棚稳定可靠，抗滑桩管棚的钢管之间的间距至少为一米。
一种横穿滑坡隧道的加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在预定的抗滑桩桩位钻孔，并将用于灌注抗滑桩的抗滑桩钢筋笼放入抗滑桩桩位的孔内；
步骤二：根据抗滑桩钢筋笼位置确定斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚位置，在相应的位置进行斜桩、抗滑桩管棚和侧壁管棚的钻孔；
步骤三：将抗滑桩管棚的各根钢管一端与抗滑桩钢筋笼顶部预定位置进行绑扎，另一端安放于孔内；
步骤四：将斜桩顶端钢筋笼与抗滑桩钢筋笼相应位置进行绑扎；
步骤五：向抗滑桩钢筋笼和斜桩进行灌浆，对抗滑桩管棚注浆；
步骤六：进行用于连接的横梁、纵梁、拱梁和拉杆浇筑，相邻抗滑桩排以钢筋混凝土浇筑的纵梁连接，同一桩排之间均由钢筋混凝土浇筑的横梁和拱梁连接，拱梁和横梁之间浇筑混凝土的拉杆。
步骤七：在洞口进洞地段侧壁钻孔至设计长度，安设侧壁管棚的钢管，将钢管与钻孔壁间缝填塞密实后进行侧壁管棚注浆。
为了便于施工，步骤二中，抗滑桩钢筋笼先集中分节预制，然后将钢筋笼放入孔内，在孔口对焊接长，直到设计标高。
为了使抗滑桩稳定可靠，步骤五中，抗滑桩有不少于三分之一的部分埋于滑动面以下的滑坡床，其余部分贯穿滑坡体露出地表。
为了便于侧壁管棚施工，步骤七中，在安设侧壁管棚时，在侧壁管棚的钢管管壁上设溢浆孔，相邻钢管采用丝扣连接，逐节顶入至设计长度。
实施例1：
隧道全长1721m，隧道进口位于坡脚为40°山体斜坡上，距谷底36m，距坡顶92m，原为古滑坡体。在边坡上灌入三排抗滑桩，相邻桩排相隔4～6m并以钢筋混凝土横梁连接。每排抗滑桩由2根以钢筋混凝土系梁和拱梁相互连接的抗滑桩组成，拱梁与横梁之间用混凝土拉杆连接，使抗滑桩桩排构成整体，分散受力。每根抗滑桩1/3以上部分埋于滑动面以下的滑坡床，其余部分贯穿滑坡体并露出地表。靠近坡体方向的抗滑桩露出地表部分自顶端每隔 1m预留孔洞连接管棚，管棚一端与抗滑桩相连，一端注浆锚固于滑坡床内，管棚与抗滑桩桩排构成整体，将力传由滑坡床承受，提高加固效果。远离坡体的一侧灌入一根斜桩与抗滑桩连接，提高抗滑桩排整体稳定性和抗滑能力。同时在洞口进洞地段侧壁进行超前管棚预注浆支护，改善围岩力学参数，限制围岩变形。
具体操作如下：
(1)在预定位置钻孔。具体方法为：钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，确保抗滑桩桩位的位置准确无误。然后使用钻机钻孔，钻孔至设计标高后，对孔底岩样、孔径、孔深进行自检，合格后进行清孔。
(2)组装和安放抗滑桩钢筋笼。具体方法为：抗滑桩钢筋笼在岸上集中分节预制，然后将钢筋笼放入孔内，在孔口对焊接长，直到设计标高。
(3)抗滑桩管棚钻孔与组装安放。根据制定的施工方案确定管棚位置，使用钻机钻孔至设计长度，检测合格后将抗滑桩管棚各钢管的一端与抗滑桩预留孔洞钢筋笼绑扎，另一端安放于孔内。
(4)斜桩钻孔与连接抗滑桩。具体方法为：根据制定的施工方案确定斜桩位置，使用钻机钻孔至设计长度，检测合格后将斜桩钢筋笼钢筋笼在岸上集中分节预制，然后将钢筋笼放入孔内，在孔口对焊接长，直到设计长度。将斜桩顶端钢筋笼与抗滑桩钢筋笼绑扎。
(5)在边坡上灌注三排抗滑桩。抗滑桩有1/3以上的部分埋于滑动面以下的滑坡床，其余部分贯穿滑坡体露出地表。具体方法为：浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，用砂浆泵将浆液经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。
(6)斜桩灌注和抗滑桩管棚注浆。
(7)连接梁浇筑。相邻抗滑桩排以钢筋混凝土纵梁连接。同一桩排之间均由钢筋混凝土横梁和拱梁连接，拱梁和横梁之间有混凝土拉杆。
(8)侧壁管棚注浆。在设有抗滑桩部分的隧道侧壁钻孔至设计长度，清孔验孔合格后安设侧壁管棚的钢管。钢管采用Φ108无缝钢管，管壁设溢浆孔，相邻钢管采用丝扣连接，逐节顶入至设计长度，将钢管与钻孔壁间缝填塞密实后进行侧壁管棚注浆。