【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道结构的，尤其涉及一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构及施工方法。
技术介绍
1、在正在运营的矿山法结构或盾构隧道结构工程中，出现了诸多隧道结构病害，如不均匀沉降、大变形、渗漏、开裂等。尤其是在软土地区，隧道结构大多处于淤泥质软土层，具有孔隙比大、含水量高、压缩性大、灵敏度高、抗剪强度低、渗透系数小、固结和次固结沉降变形时间长及流变形等不利条件，加之隧道结构安全控制保护区内众多的外部作业施工影响和列车长期运营振陷等因素，隧道结构病害日趋严重和复杂。
2、为解决隧道结构不均匀沉降、大变形等病害，现有处理方法多为隧道结构外侧注浆加固或在隧道结构内粘贴柔性或刚性材料等。隧道结构外侧注浆加固虽可提高隧道结构周围土体的承载力，对隧道结构病害治理具有积极作用，但加固区外土体性能依旧未得到根本性改变。隧道结构在后续运营中因近接施工、列车运行振动等依旧会对非加固区土体进行扰动，造成非加固区土体出现沉降、变形等，进而造成隧道结构不均匀沉降、大变形等病害。隧道结构内粘贴柔性或刚性材料可提高隧道结构的强度，但当隧道周边地层发生扰动后，因隧道结构二次变形会与粘贴材料发生脱离，影响加固效果。
3、为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构及施工方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构及施工方法，能永久性提高隧道结
2、为实现上述目的，本专利技术公开了一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，包括隧道结构、斜桩群和加固区，其特征在于：
3、所述斜桩群包括多根左侧斜桩和右侧斜桩，所述左侧斜桩和右侧斜桩分别位于隧道结构两侧的土层中，对称或非对称分布，所述左侧斜桩和右侧斜桩在隧道结构的底部相互间隔一定距离进行交叉穿过；
4、所述加固区为采用注浆加固的区域，位于隧道结构与斜桩群之间，其包含底部加固区和侧边加固区，所述底部加固区位于左侧斜桩和右侧斜桩的交叉区域和隧道结构的底部之间，所述侧边加固区位于左侧斜桩和右侧斜桩和隧道结构的两侧之间；
5、由此，通过多个斜桩组成的斜桩群有效保持隧道结构与斜桩群之间的加固区稳定和不发生变形，组成斜桩注浆加固式隧道病害治理结构。
6、其中：所述左侧斜桩和右侧斜桩的内部设有预埋注浆系统，所述预埋注浆系统包括由桩顶延伸至桩底的主注浆管和间隔分布在主注浆管两侧并从桩壁延伸出外的侧注浆管，从而通过预埋注浆系统分别对桩底和桩侧进行二次注浆加固，从而通过主注浆管的底部形成桩底扩充区，通过侧注浆管向桩壁的两侧形成桩侧扩充区，以有效增加斜桩的承载力，提高安全性能和承压性能。
7、其中：左侧斜桩和右侧斜桩沿着隧道结构纵向依次间隔布置，在隧道结构正下方交叉，且相邻桩之间存在一定距离。
8、其中：通过式（1）试算确定斜桩的长度、直径、倾斜角的初步参数：
9、
10、quk——斜桩竖向承载力；
11、qsk——非竖向注浆段的总极限桩侧土体摩擦阻力标准值；
12、qgsk——竖向注浆段的总极限桩侧土体摩擦阻力标准值；
13、qgpk——总极限桩底及桩身土层承载力标准值；
14、d——斜桩直径；
15、α——斜桩倾斜角；
16、l——斜桩长度；
17、lj——斜桩位于第j层土体中非注浆段的竖向高度；
18、lgi——斜桩位于第i层土体中注浆段的竖向高度；
19、l——斜桩长度，l=lj/sinα+lgi/sinα；
20、qsik、qsjk、qpk——分别为注浆段第i土层初始极限桩侧土体摩擦阻力标准值、非注浆段第i土层初始极限桩侧土体阻力标准值、初始极限桩底及桩身土层承载力标准值；
21、βsi、βp——分别为桩侧土体摩擦阻力、桩底及桩身土层承载力增强系数。
22、其中：采用地面钻孔注浆时，先由地面沿着左侧斜桩和右侧斜桩分别向底部加固区钻斜孔，并插入底部注浆管，同时向底部加固区注浆加固；底部加固区注浆加固完成后，再由地面向侧边加固区钻竖孔，并插入侧边注浆管进行注浆加固，底部加固区和侧边加固区的两侧应同时均匀注浆，避免因注浆压力不均造成隧道结构产生变形。
23、还公开了一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
24、步骤一：获取需加固区域的隧道结构坐标、埋深、直径、变形的参数；
25、步骤二：根据隧道结构的位置和斜桩设计参数确定地面的钻孔点位；
26、基于确认的斜桩设计参数通过式（2）计算隧道结构与地面钻孔点位的水平距离x；
27、 （2）
28、x——隧道结构与地面钻孔点位的水平距离；
29、h——隧道结构埋深；
30、r——隧道结构半径；
31、d3——隧道结构与斜桩的净距；
32、步骤三：斜桩群施工完成后，通过斜桩群内预埋注浆系统的主注浆管和侧注浆管进行桩底和桩侧的二次注浆，形成桩底扩充区和桩侧扩充区，实现桩底和桩侧的扩充和注浆效果提升；
33、步骤四：采用隧道结构内部向加固区注浆或地面钻孔注浆。
34、其中：采用地面钻孔注浆时，通过沿着左侧斜桩和右侧斜桩周围钻斜孔并分别插入底部注浆管的方式进行注浆加固，侧边加固区上方无遮挡，直接由地面钻竖孔并通过侧边注浆管对侧边加固区进行注浆加固。
35、其中：斜孔孔口设置内径大于钻机钻头的护筒，护筒稳定斜孔孔壁以防止坍孔，协助钻头入土时导向，控制斜孔倾斜角，护筒长度延伸至孔底，并随后续贯入混凝土逐步拔出；
36、钻杆上间隔一定距离设置长条形的导向筒，钻杆位于导向筒中心，导向筒的两端设置成缩口，一方面控制钻杆始终位于斜孔的中心位置，避免孔位偏差；另一方面缩口有助于钻杆在斜孔内顺利移动。
37、其中：在导管上设置与导向支架，以确保导管位于左侧斜孔和右侧斜孔的中央。
38、通过上述内容可知，本专利技术的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构及施工方法具有如下效果：
39、1、通过在隧道结构外侧设置交叉布置的斜桩群，并对斜桩群与隧道结构之间的土体进行注浆加固。斜桩群自身强度高，且周边土体对其具有较大摩擦力和较高承载力，可视为固定、无变形、无沉降的支撑结构。隧道结构与斜桩群之间的加固土体在斜桩群保护下长期维持隧道结构周边加固区土体的稳定和承载力，减少隧道结构不均匀沉降、大变形等病害，提高隧道结构安全和服役寿命。
40、2、可永久性的改变隧道结构的边界条件，仅需前期进行一次性投入，相比于现有加固方案需本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，包括隧道结构、斜桩群和加固区，其特征在于：
2.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：所述左侧斜桩和右侧斜桩的内部设有预埋注浆系统，所述预埋注浆系统包括由桩顶延伸至桩底的主注浆管和间隔分布在主注浆管两侧并从桩壁延伸出外的侧注浆管，从而通过预埋注浆系统分别对桩底和桩侧进行二次注浆加固，从而通过主注浆管的底部形成桩底扩充区，通过侧注浆管向桩壁的两侧形成桩侧扩充区，以有效增加斜桩的承载力，提高安全性能和承压性能。
3.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：左侧斜桩和右侧斜桩沿着隧道结构纵向依次间隔布置，在隧道结构正下方交叉，且相邻桩之间存在一定距离。
4.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：通过式（1）试算确定斜桩的长度、直径、倾斜角的初步参数：
5.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：采用地面钻孔注浆时，先由地面沿着左侧斜桩和右侧斜桩分别向底部加固区钻斜孔，并插入底部注浆管，同时向底部加固区注浆加固
6.一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构的施工方法，其特征在于：采用地面钻孔注浆时，通过沿着左侧斜桩和右侧斜桩周围钻斜孔并分别插入底部注浆管的方式进行注浆加固，侧边加固区上方无遮挡，直接由地面钻竖孔并通过侧边注浆管对侧边加固区进行注浆加固。
8.如权利要求7所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构的施工方法，其特征在于：斜孔孔口设置内径大于钻机钻头的护筒，护筒稳定斜孔孔壁以防止坍孔，协助钻头入土时导向，控制斜孔倾斜角，护筒长度延伸至孔底，并随后续贯入混凝土逐步拔出；
9.如权利要求7所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构的施工方法，其特征在于：在导管上设置与导向支架，以确保导管位于左侧斜孔和右侧斜孔的中央。
...【技术特征摘要】
1.一种斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，包括隧道结构、斜桩群和加固区，其特征在于：
2.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：所述左侧斜桩和右侧斜桩的内部设有预埋注浆系统，所述预埋注浆系统包括由桩顶延伸至桩底的主注浆管和间隔分布在主注浆管两侧并从桩壁延伸出外的侧注浆管，从而通过预埋注浆系统分别对桩底和桩侧进行二次注浆加固，从而通过主注浆管的底部形成桩底扩充区，通过侧注浆管向桩壁的两侧形成桩侧扩充区，以有效增加斜桩的承载力，提高安全性能和承压性能。
3.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：左侧斜桩和右侧斜桩沿着隧道结构纵向依次间隔布置，在隧道结构正下方交叉，且相邻桩之间存在一定距离。
4.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：通过式（1）试算确定斜桩的长度、直径、倾斜角的初步参数：
5.如权利要求1所述的斜桩注浆加固式隧道病害治理结构，其特征在于：采用地面钻孔注浆时，先由地面沿着左侧斜桩和右侧斜桩分别向底部加固区钻斜孔，并插...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾永刚，吴帆，贾思程，程雯，鲁卫东，高菡，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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