CN115929349A 审中 双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法及结构
技术领域 [0001]本发明涉及隧道施工技术领域,具体地,涉及一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法及结构。 背景技术 [0002]众所周知,隧道是修建在地下、水下或者山体中,并铺设铁路或者修筑公路以供机动车辆通行的建筑物。隧道的建设过程主要为隧道规划、勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作,因此无论是建设还是使用,隧道过程繁琐且复杂。 [0003]目前,在设计有中隔墙的盾构隧道内,中隔墙作为物理隔离左右行车空间的结构,是隧道结构的中枢结构和重要承载构件,其受力及位移情况往往对隧道工程的成败和安全起着决定性作用,所以对中隔墙进行加固显得十分重要。 [0004]然而,在双洞风井结构单侧填土条件下,中隔墙的两侧压力不同,容易导致中隔墙的一侧受到较大的横向水土压力而倾斜甚至倒塌,但是目前行业内针对加固中隔墙的研究尚停留在实验室试验阶段,试验工况与实际工况差异较大,不具备应用于实际施工的条件,因此,如何在实际施工中加强加固中隔墙以减少中隔墙倾斜或倒塌风险,是一个亟待解决的问题。 发明内容 [0005]针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法及结构。 [0006]根据本发明的一个方面,提供一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,所述中隔墙包括基座和自所述基座向上延伸的墙体,其中所述墙体上分布有多个孔洞,水土填充于所述墙体的一侧,所述加强加固方法包括: [0007]沿墙体的高度方向安装多层上下间隔分布的层板,在所述墙体的一侧填充水土时,所述墙体与多层所述层板之间构成多跨横向受力单向板结构; [0008]于每个孔洞内浇注封堵材料,保持每个所述孔洞密封,以增强中隔墙的墙体强度; [0009]对中隔墙无法满足承载力要求的部分进行局部加厚处理,在墙体靠近水土的一侧形成加厚层; [0010]在墙体远离水土的一侧设置肋板,所述肋板的一端固定于基座上,另一端固定于所述层板上,所述肋板不低于墙体跨中;在所述墙体跨中与连接肋板的所述层板进行锚拉; [0011]在墙体靠近水土的一侧形成结构体,所述结构体隔土不隔水; [0012]在墙体的底部形成回填层,以减小中隔墙的底部跨度,加强中隔墙的底部约束。 [0013]进一步地,所述沿墙体的高度方向安装多层上下间隔分布的层板,包括:在所述墙体靠近水土的一侧和远离水土的一侧分别焊接多层层板,且两侧的所述多层层板一一对齐设置。 [0014]进一步地,所述于每个孔洞内浇注封堵材料,包括:所述多个孔洞分布在每一层层板对应的所述墙体上,在位于自底端第一层至倒数第二层的所述孔洞内浇注与所述墙体同标号的混凝土,在位于最顶层的所述孔洞内砖砌砂浆抹面进行封堵。 [0015]进一步地,在所述于每个孔洞内浇注封堵材料之前,还包括:在自底端第一层和第二层所对应的所述墙体上承受横向压力的一侧进行植筋;植入的钢筋有多根并包括沿着所述墙体宽度方向延伸的横向钢筋和沿着所述墙体高度方向延伸的竖向钢筋,其中多根所述横向钢筋和所述竖向钢筋分别能够覆盖位于对应层的所述多个孔洞。 [0016]进一步地,所述对中隔墙无法满足承载力要求的部分进行局部加厚处理,在墙体靠近水土的一侧形成加厚层,其中:所述加厚层自所述墙体的底部向上延伸;所述墙体的厚度为d1,所述加厚层的厚度为d2,其中0.8d1≤d2≤3d1。 [0017]进一步地,在所述墙体跨中与连接肋板的所述层板进行锚拉,包括:在所述墙体跨中与位于所述墙体靠近水土的一侧上对应的所述层板进行锚拉。 [0018]进一步地,所述在墙体靠近水土的一侧形成结构体,其中:所述结构体采用型钢结构或者钢便梁;所述结构体的下端部与所述墙体的下端部相齐平,所述墙体的高度为h1,所述结构体的高度为h3,其中0.5h1≤h3≤h1。 [0019]进一步地,所述在墙体的底部形成回填层,包括:在墙体的底部浇注回填材料并形成回填层,所述墙体的高度为h1,所述回填材料采用素混凝土,且其回填高度位为h2,其中0.08h1≤h2≤0.12h1。 [0020]进一步地,所述方法还包括:在所述加厚层分别与所述回填层、与所述加厚层的顶部接触的所述层板的接触面之间分别涂有遇水膨胀止水胶。 [0021]进一步地,所述在墙体的底部形成回填层,还包括:在位于所述墙体靠近水土一侧的回填层与所述墙体跨中所对应的所述层板之间设置上下延伸的竖向钢支撑。 [0022]根据本发明的另一方面,提供一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固结构,该结构包括: [0023]多层层板,沿墙体的高度方向间隔分布,在墙体的一侧填充水土时,墙体与所述多层层板之间构成多跨横向受力单向板结构; [0024]堵封材料,用于堵封墙体内的孔洞,以保持每个孔洞密封; [0025]加厚层,形成于墙体靠近水土的一侧,所述加厚层位于中隔墙无法满足承载力要求的部分; [0026]肋板,位于墙体远离水土的一侧;所述肋板的一端固定于基座上,另一端固定于所述层板上,所述肋板不低于墙体跨中;所述墙体跨中与连接所述肋板的所述层板经过锚拉处理; [0027]结构体,设于墙体靠近水土的一侧,所述结构体的下端部与墙体的下端部相齐平,所述结构体的高度大于墙体高度的一半且小于墙体的高度;所述结构体隔土不隔水; [0028]回填层,设于墙体的底部,以减小中隔墙的底部跨度。 [0029]与现有技术相比,本发明具有如下至少之一的有益效果: [0030]本发明一方面通过封堵孔洞并局部加厚中隔墙,有效增强中隔墙自身强度,减少变形,且能够根据实际工况准确计算出中隔墙的各项受力数据,从而能够针对性对中隔墙各部分结构进行加强处理;另一方面通过设置层板和肋板以构成多跨横向受力双向板结构,并加强中隔墙跨中和底部的约束,从而在保证中隔墙竖向承力的前提下显著优化中隔墙在横向荷载条件下的受力体系,同时通过增加结构体分散土压,有效提升中隔墙的可靠性,能够直接应用于实际施工中。 附图说明 [0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显: [0032]图1为本发明一实施例的中隔墙横向受力体系未进行优化的双洞风井和中隔墙的结构示意图; [0033]图2为本发明一实施例的中隔墙加强加固后的结构示意图; [0034]图3图2对应的左视示意图(显示钢筋); [0035]其中:A、风井;t、通道;B、中隔墙;1、基座;c1、回填层;2、墙体;k、孔洞;j、钢筋;j1、横向钢筋;j2、竖向钢筋;c2、加厚层;3、层板;m、加强筋板;n、竖向钢支撑;4、肋板;5、结构体。 具体实施方式 [0036]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。 [0037]本发明实施例提供一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,参照图1,风井A具有左右两条通道t,中隔墙B设置在左右两条通道t之间,中隔墙包括基座1和自基座1向上延伸的墙体2,其中墙体2上分布有多个孔洞k,水土填充于墙体2的一侧,加强加固方法包括: [0038]S1,沿墙体2的高度方向安装多层上下间隔分布的层板3,在墙体2的一侧填充水土时,墙体2与多层层板3之间构成多跨横向受力单向板结构; [0039]具体地,在墙体2靠近水土的一侧和远离水土的一侧分别焊接上下间隔分布的多层层板3,且两侧的多层层板3一一对齐设置。其中,多层层板3将墙体2划分为自下而上依次分布的第1层,第2层…第N层,在墙体2的一侧填充水土时,墙体2与多层层板3之间构成多跨横向受力单向板结构。每一层的墙体2上各自分布有在宽度方向上间隔设置的多个孔洞k,其中上下层的孔洞k保持错开分布。由此,将墙体2划分为多层,方便工作人员计算墙体受力,并根据不同的受力情况进行标识,方便施工人员很直观地获知中隔墙上需要加固的区域。 [0040]S2,于每个孔洞k内浇注封堵材料,保持每个孔洞k密封,以增强中隔墙的墙体强度; [0041]具体地,在于每个孔洞k内浇注封堵材料之前,还包括:在自底端第一层和第二层所对应的墙体2上承受横向压力的一侧进行植筋;植入的钢筋j有多根并包括沿着墙体宽度方向延伸的横向钢筋j1和沿着墙体高度方向延伸的竖向钢筋j2,其中多根横向钢筋j1和竖向钢筋j2分别能够覆盖位于对应层的多个孔洞k。由此,能够对水平载荷作用下孔洞k位置结构受拉侧进行通长植筋,以提高抗拉承载力。 [0042]于每个孔洞k内浇注封堵材料,包括:多个孔洞k分布在每一层层板3对应的墙体2上,在位于自底端第一层至倒数第二层的孔洞k内浇注与墙体2同标号的混凝土,在位于最顶层的孔洞k内砖砌砂浆抹面进行封堵。例如,对于层板层数N=5,其中在位于第1层至第4层的孔洞k内浇注与墙体2同标号的混凝土,在位于第5层的孔洞k内砖砌砂浆抹面进行封堵。由于中隔墙的中下部所受横向载荷较大,采取与中隔墙同标号的混凝土浇注孔洞k,能够有效增加中隔墙中下部的强度;同时位于中隔墙顶层的孔洞k对强度要求不高,对位于中隔墙顶层的孔洞k进行砌砖砂浆抹面处理,仅需达到密封效果即可,操作简单,施工成本低。 [0043]S3,对中隔墙无法满足承载力要求的部分进行局部加厚处理,在墙体2靠近水土的一侧形成加厚层c2; [0044]具体地,计算中隔墙一侧的水土对中隔墙各部分施加的压力,同时计算中隔墙各部分的最大承载力,并进行对比,根据对比结果对中隔墙无法满足承载力要求的部分进行加厚处理。 [0045]根据多组试验结果的数据显示,中隔墙的下部通常承载较大横向载荷,因此需要对中隔墙的下部实施加厚处理。其中,加厚层c2自墙体2的底部向上延伸;墙体2的厚度为d1,加厚层c2的厚度为d2,其中0.8d1≤d2≤3d1,从而增加结构承载力。中隔墙墙体2的加厚区域可采用叠合墙结构或者复合墙结构,能够快速在墙体2下部加厚成型,其中若采用叠合方式,还能够方便后续拆卸维护和更换。 [0046]S4,在墙体2远离水土的一侧设置肋板4,肋板4的一端固定于基座1上,另一端固定于层板3上,肋板4不低于墙体跨中;在墙体跨中与连接肋板4的层板3进行锚拉;以加强中隔墙跨中约束; [0047]具体地,首先,在墙体2远离水土的一侧焊接竖向延伸的肋板4,其中肋板4的高度不低于墙体2的跨中位置,并将单向板结构分割为双向板结构;其次,在墙体跨中与位于墙体2靠近水土的一侧上对应的层板3进行锚拉,以约束墙体2与层板3变形,减小墙体跨中弯矩与层板3弯矩。 [0048]进一步地,在墙体跨中与位于墙体2远离水土的一侧上对应的层板3设置斜向刚性支撑,斜向刚性支撑采用上下倾斜延伸的型钢,其中型钢的上端部焊接于对应的层板3上、下端部焊接于基座1上。 [0049]S5,在墙体2靠近水土的一侧形成与墙体2相间隔的结构体5,结构体5隔土不隔水,填充水土时,结构体5承受横向土压,墙体2在横向上与结构体5相重合的部分承受横向水压,以实现水土分离; [0050]具体地,结构体5采用型钢结构或者钢便梁;结构体5的下端部与墙体2的下端部相齐平,墙体2的高度为h1,结构体5的高度为h3,由于墙体上部横向受力很小,不需要处理,因此,0.5h1≤h3≤h1,从而能够优化墙体下部的受力体系。 [0051]S6,在墙体2的底部形成回填层c1,以减小中隔墙的底部跨度,加强中隔墙的底部约束。 [0052]具体地,在墙体2的底部浇注回填材料并形成回填层c1,墙体2的高度为h1,回填材料采用素混凝土,且其回填高度为h2,其中0.08h1≤h2≤0.12h1,以增大中隔墙底部约束范围,减小最底层跨度;回填材料回填于墙体2底部靠近水土的一侧和远离水土的一侧。由此,能够有效提高中隔墙的底部稳定性。 [0053]进一步地,在位于墙体2靠近水土一侧的回填层c1与墙体跨中所对应的层板3之间设置上下延伸的竖向钢支撑n。 [0054]上述实施例中的中隔墙加强加固方法,还包括:在加厚层c2分别与回填层c1、与加厚层c2的顶部接触的层板3的接触面之间分别涂有遇水膨胀止水胶。 [0055]在一具体的实施方式中,如图1至图3所示,双洞风井结构为常规的风井A,并具有左右两条通道t。中隔墙B设置在左右两条通道t之间,且包括基座1和墙体2。基座1向下拱起,墙体2自基座1竖直向上延伸,且墙体2上分布有多个孔洞k,其中墙体2的高度为h1=38200mm,厚度为d1=1200mm。 [0056]参见图2,墙体2的右侧为靠近填土的一侧、左侧为远离水土的一侧,在墙体2的右侧进行填充水土时,最大填土高度为33000mm,最大水位高度为21000mm。在一些特定情况下,比如隧道掘进期,填土高度控制在28000mm。 [0057]双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,其包括如下步骤:S1、组装多跨横向受力单向板结构;S2、增强中隔墙的墙体强度;S3、局部加厚中隔墙;S4、加强中隔墙跨中约束;S5、水土分离;S6、加强中隔墙的底部约束。 [0058]在S1中,在墙体2上焊接上下间隔分布并水平延伸的多层层板3,N=5,也就是说,层板3有四层并将墙体2划分自下而上依次分布的第1层、第2层、第3层、第4层、第5层,在墙体2左右两侧分别焊接有四层层板3,且两侧的四层层板3一一对齐设置,每一侧的层板3上下对齐设置,其中根据一侧填土对墙体2的受力试验分析,第1层、第2层、第3层、第4层、第5层的高度比例为1:0.87:0.61:0.84:0.75,墙体2的跨中位置对应位于第2层的层板3,第1层、第2层、第3层、第4层、第5层的高度依次为8350mm、7300mm、5100mm、7050mm、6300mm。每一层的墙体2上各自分布有在宽度方向上间隔设置的多个孔洞k,其中上下层的孔洞k保持错开分布。 [0059]在S2中,在位于第1层至第4层的孔洞k内浇注与中隔墙同标号的混凝土,在位于第5层的孔洞k内砖砌砂浆抹面进行封堵。 [0060]为了进一步提高强度,在第1层和第2层所对应的墙体2上承受水土压力的一侧进行植筋。 [0061]具体的,在第1层和第2层所对应的墙体2上植入的钢筋j有多根并划分为沿着墙体2宽度方向延伸的横向钢筋j 1和沿着墙体2高度方向延伸的竖向钢筋j2,其中多根横向钢筋j 1和竖向钢筋j2分别能够覆盖位于对应层的多个孔洞k,从而对水平载荷作用下孔洞k位置结构受拉侧进行通长植筋,以提高抗拉承载力。 [0062]在S3中,根据多组试验结果的数据显示,中隔墙的下部通常承载较大横向载荷,因此需要对中隔墙的下部实施加厚处理。因此,在墙体2自靠近水土的一侧形成加厚层c2,其中加厚层c2自墙体2的底部向上延伸。加厚层c2可以采用叠合或者复合的方式。 [0063]加厚层c2由工人在墙体2靠近水土的一侧自下而上浇注而成,并与墙体2形成复合墙体,其中d2=3000mm,且加厚层c2的顶部与位于第1层的层板3齐平设置。 [0064]在S4中,肋板4焊接于墙体2远离水土的一侧(图中左侧),肋板4的上部焊接于位于第2层的层板3的底面、下部焊接于基座1上。优选地,肋板4可设置多个并沿着墙体2的长度方向并排间隔分布。在墙体2跨中与位于墙体2靠近填土的一侧上对应的层板3(第2层层板3)处进行锚拉(图中未显示)。锚拉可以采用现有技术中的施工手段,这里不做赘述。 [0065]同时,还可以在墙体2跨中与位于墙体2远离水土的一侧上对应的层板3设置斜向刚性支撑(图中未显示)。这里的斜向刚性支撑可以是各种常见的刚性支撑,例如型钢支撑,型钢上下倾斜延伸,且型钢的上端部焊接于对应的层板3上、下端部焊接于基座1上。 [0066]在S5中,在墙体2靠近水土的一侧设置与墙体2相间隔的结构体5,结构体5采用竖向延伸的型钢结构或者钢便梁。结构体5的下端部与墙体2的下端部相齐平,结构体5的高度为h3,其中0.5h1≤h3≤h1,结构体5的上端部与第3层的层板3相齐平设置。 [0067]在S6中,在墙体2的底部浇注回填材料并形成回填层c1,以减小中隔墙的底部跨度。 [0068]具体的,回填材料采用素混凝土并自基座1的顶面向上浇注,且其回填高度位为h2=3500mm。 [0069]需要特别说明的是,加厚层c2可在回填层c1浇注之后进行浇注,也就是说,加厚层c2可在回填层c1的基础之上进行浇注,从而可以减少加厚层c2混凝土的浇注量,节约成本,缩短施工时间。 [0070]为了提高中隔墙底部的稳定性,在浇注素混凝土时,贴着墙体2的左右两侧同步进行浇注,保证墙体2左右两侧的回填层c1高度保持一致。 [0071]此外,由素混凝土所形成的加厚层c2与底部回填层c1、对应的顶部层板3的接触面之间分别涂有遇水膨胀止水胶;在位于墙体2靠近填土一侧的回填层c1与墙体2跨中位置所对应的层板3之间还可以焊接上下延伸的竖向钢支撑n。在本实施例中,竖向钢支撑n采用上下端部分别与回填层c1和对应层板3相焊接的型钢。 [0072]进一步的,在墙体2的远离水土的一侧与回填层c1的顶部之间焊接有多个沿着墙体2宽度方向间隔分布的加强筋板m,以进一步对中隔墙进行加强加固。 [0073]本发明另一实施例提供的双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,与实施例1的不同之处在于S3:加厚层c2在浇注回填层c1之前进行浇注,其中加厚层c2为与中隔墙同标号的混凝土,加厚层c2自墙体2的底部向上延伸至第2层所对应的顶部层板3,且加厚层c2的厚度为1000mm。 [0074]为了方便后期拆除或维护保养方便,在加厚层c2和墙体2之间可设置隔板,加厚层c2、墙体2、隔板之间构成叠合墙。 [0075]本发明另一实施例提供的双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,与实施例1的不同之处在于S5:结构体5有三个,且三个结构体5一一对应于第1层、第2层、第3层,其中每个结构体5呈向水土方向拱起的拱架结构,且拱架结构沿着墙体2的宽度方向延伸。 [0076]上述实施例中的双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固方法,具有以下优势: [0077]1、通过封堵孔洞并局部加厚中隔墙,有效增强中隔墙自身强度,减少变形,且能够根据实际工况准确计算出中隔墙的各项受力数据,从而能够针对性对中隔墙各部分结构进行加强处理; [0078]2、通过设置层板和肋板以构成多跨横向受力双向板结构,并加强中隔墙跨中和底部的约束,从而在保证中隔墙竖向承力的前提下显著优化中隔墙在横向荷载条件下的受力体系,同时通过增加结构体分散土压,有效提升中隔墙的可靠性,能够直接应用于实际施工中; [0079]3、将墙体划分为多层,方便工作人员计算墙体受力,并根据不同的受力情况进行标识,方便施工人员很直观地获知中隔墙上需要加固的区域; [0080]4、中隔墙的中下部所受横向载荷较大,采取与中隔墙同标号的混凝土浇注孔洞,有效增加中隔墙中下部的强度;同时对位于中隔墙顶层的孔洞进行砌砖砂浆抹面处理,对强度要求不高,仅需达到密封效果即可,操作简单,施工成本低; [0081]5、对水平载荷作用下孔洞位置结构受拉侧进行通长植筋以提高抗拉承载力; [0082]6、优化中隔墙横向受力所采取的各样材料均为常见材料,结构简单,施工方便,成本低。 [0083]本发明另一实施例还提供一种双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固结构,参照图2-3,该结构包括多层层板3、堵封材料、加厚层c2、肋板4、结构体5和回填层c1,其中:多层层板3沿墙体2的高度方向间隔分布,在墙体2的一侧填充水土时,墙体2与多层层板3之间构成多跨横向受力单向板结构;多个孔洞k在每一层层板3对应的墙体2的宽度方向上间隔分布,其中上下层的孔洞k保持错开分布;堵封材料用于堵封墙体内的孔洞k,以保持每个孔洞k密封;加厚层c2形成于墙体2靠近水土的一侧,加厚层c2位于中隔墙无法满足承载力要求的部分;肋板4位于墙体2远离水土的一侧;肋板4的一端固定于基座1上,另一端固定于层板3上,肋板4不低于墙体2跨中;墙体2跨中与连接肋板4的层板3经过锚拉处理;结构体5设于墙体2靠近水土的一侧,结构体5的下端部与墙体2的下端部相齐平,结构体5的高度大于墙体2高度的一半且小于墙体2的高度;结构体5隔土不隔水;回填层c1设于墙体2的底部,以减小中隔墙的底部跨度。 [0084]在一些实施方式中,自底端第一层和第二层所对应的墙体2上承受横向压力的一侧还置入钢筋j;植入的钢筋j有多根并包括沿着墙体宽度方向延伸的横向钢筋j1和沿着墙体高度方向延伸的竖向钢筋j2,其中多根横向钢筋j1和竖向钢筋j2分别能够覆盖位于对应层的多个孔洞k。 [0085]在一些的实施方式中,在墙体跨中与位于墙体2远离水土的一侧上对应的层板3设有斜向刚性支撑,斜向刚性支撑采用上下倾斜延伸的型钢,其中型钢的上端部焊接于对应的层板3上、下端部焊接于基座1上。 [0086]在一些的实施方式中,在位于墙体2靠近水土一侧的回填层c1与墙体跨中所对应的层板3之间设置上下延伸的竖向钢支撑n。 [0087]在一些的实施方式中,在加厚层c2分别与回填层c1、与加厚层c2的顶部接触的层板3的接触面之间分别涂有遇水膨胀止水胶。 [0088]在一些的实施方式中,在墙体2的远离水土的一侧与回填层c1的顶部之间设有多个沿着墙体2宽度方向间隔分布的加强筋板m。 [0089]需要说明,本发明实施例中的双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固结构,与上述双洞风井单侧填土条件下的中隔墙加强加固基于同样的发明构思。上述实施例的中隔墙加强加固结构中具体结构的实现方式可以采用上述中隔墙加强加固方法中各步骤对应的技术特征,由于上述中隔墙加强加固方法具有的有益效果,上述实施例中的中隔墙加强加固结构也具有同样的技术效果,此处均不再赘述。 [0090]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下,可以任意组合使用。
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