[0001] 本发明涉及铁路隧道工程建设技术领域，特别涉及一种地梁式隧底结构及隧道底鼓病害整治方法。

[0002] 为保证高速铁路运营期间列车运行的安全性和平稳性，要求无砟轨道变形实现毫米级控制。高铁隧道底鼓变形造成无砟轨道上拱是高铁运行的重大安全隐患之一，轻则造成列车限速运行，重则造成线路中断行车，控制无砟轨道上拱既是保证高铁安全运行的基础，又是高铁进一步提速的前提。

[0003] 隧道内无砟轨道上拱主要源于隧道底鼓变形，隧道底鼓变形是复杂的物理力学现象，主要的原因有三种：地下水、膨胀性隧底岩体和地应力。其中地应力造成隧道底鼓变形的机理最为复杂，其作用时间最长，整治难度最大。例如，沪蓉铁路某隧道 2009 年投入运营以来，隧道底鼓变形长达 12 年，经过多轮整治，变形虽受抑制，但仍无停止的迹象。

[0004] 随着我国铁路建设的发展，投入运营的铁路隧道不断增加，隧道底鼓病害出现几率不断增加，整治难度不断攀升，整治效果却不尽如人意，严重影响铁路运营安全，如何有效整治隧道底鼓病害，既要保证方案合理、行之有效，又需要能够实现快速施工。

[0005] 因此，目前亟需要一种技术方案，以实现隧道底鼓病害的安全、快速、经济、合理的有效整治。

[0023] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。

[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0025] 实施例1如图1‑图3所示，一种地梁式隧底结构，包括隧底岩体槽1，所述岩体槽1内设置底板2，所述底板2沿隧道横向的两侧设置支座21，所述支座21顶面与隧道边墙衬砌3连接，所述底板2内穿设加强构件，所述加强构件穿入岩体槽1的侧壁岩体内，若干所述加强构件沿隧道纵向排列设置。

[0026] 本实施例的一种地梁式隧底结构，隧底岩体槽1为位于隧道底部的扩挖槽体结构，岩体槽1的底面为平面，侧壁设置若干砂浆锚杆5，所述砂浆锚杆5从所述岩体槽1侧壁穿入岩体内，若干所述砂浆锚杆5沿隧道纵向排列设置，若干所述砂浆锚杆5沿隧道高度方向排列设置，加固岩体槽2侧壁结构，同时，底板2设置在岩体槽1中，底板2为钢筋混凝土结构件，底板2沿隧道横向的两侧设置支座21，支座21顶面连接隧道边墙衬砌3，支座21与拱墙混凝土连接处设接茬钢筋，底板2顶面为平面，底板2水平设置于岩体槽1内，在底板2上方空间设置填充层8，填充层8顶面用于施作轨道81，填充层8内用于施作中心水沟82、侧沟电缆槽等结构。

[0027] 优选是，砂浆锚杆5端头嵌入钢筋混凝土底板2内，另一端穿入隧底扩挖空间形成岩体槽1的两侧岩壁；加强构件一端伸入隧底岩体，另一端伸入钢筋混凝土底板2。

[0028] 本实施例的一种地梁式隧底结构，通过在隧底岩体槽1内设置底板2和加强构件，增大隧底结构的承载能力，充分发挥围岩的承载能力，实现隧道底部结构变形的控制，保证轨道的平顺性。

[0029] 优选的，所述底板2底部设置砂垫层9。为底板2施工提供平整平面，并将底板2受力分散至砂垫层9。

[0030] 优选的，岩体槽1深度为轨道板下方2.5m±0.5m，钢筋混凝土结构件的底板2厚度为100cm±50cm，各尺寸根据实际情况进行调整，岩体槽1宽度、沿隧道纵向的长度等根据实际情况进行调整。

[0031] 实施例2如图1‑图3所示，一种地梁式隧底结构，在实施例1的基础上，所述加强构件包括钢管6和钢筋笼7，所述钢管6内灌装混凝土，所述钢筋笼7与所述钢管6嵌套配合，所述钢筋笼7横向贯穿所述底板2。

[0032] 本实施例的一种地梁式隧底结构，钢管6采用水平钻成孔后进行安装，钢管6内设钢筋笼7，钢筋笼7沿隧道横向贯穿两侧钢管6，钢管6内灌注混凝土，在岩体槽1两侧岩体内形成大直径水平钻孔桩，形成大刚度隧底结构，将隧底岩体变形荷载通过该水平钻孔桩传递至隧侧岩体，减少隧底结构受力，使隧底结构控制变形效果更好。

[0033] 优选的，钢管6外直径为80cm，内直径优选为60cm，钢管6一端水平伸入岩体，伸入岩体的长度为9m，另一端伸入底板2，伸入底板2的长度为3m。各尺寸根据实际情况进行调整。

[0034] 实施例3如图1‑图3所示，一种地梁式隧底结构，在实施例1或实施例2的基础上，所述岩体槽1底部设置隔离槽4，所述隔离槽4沿隧道纵向贯通设置，所述隔离槽4内填充柔性介质41。

[0035] 本实施例的一种地梁式隧底结构，隧底岩体中左右各设一道竖向隔离槽4，隔离槽4沿隧道纵向贯通设置，内部填充柔性介质41，使隔离槽4阻断水平地应力的传导，并作为隧底岩体变形预留空间，结合实施例2的大刚度隧底结构，由钢筋混凝土底板2、内设钢筋笼的大直径钢管6、砂浆锚杆5及隧底岩体共同组成隧底地梁式结构，结合隧底岩体共同承担隧底岩体隆起变形荷载，充分发挥围岩的承载能力，诱导隔离槽深度范围内的底鼓变形向两侧的隔离槽发展，从而达到有效的抑制隧道底鼓病害的有益效果。

[0036] 具体的，相比于采用调整隧道仰拱曲率和增加仰拱厚度的现有技术方案，本发明的隧底梁板结构通过大直径水平钻孔桩嵌入两侧的隧底岩体，使得隧底岩体变形荷载主要由隧道两侧深层岩体承担，减少隧底结构受力，控制变形效果更好。

[0037] 具体的，相比于采用预应力长锚杆或锚索锚固隧道底部隧底岩体的现有技术方案，本发明不需要加固隧底岩体抑制变形，不存在预应力结构松脱失效的风险，通过设置隔离槽4阻断水平方向地应力对隧底岩体的影响，并预留了隧底岩体变形空间，节省了锚固工程量。

[0038] 具体的，相比于设置吸收、隔离变形措施的现有技术方案，本发明不需要设置吸收变形的结构和材料，不需要通过地质钻孔查找隧底稳定不变形的岩层，通过设置隔离槽4，赋予隧底岩体吸收、隔离变形的能力，从而实现隧底岩体变形荷载有隧底岩体变形吸收。

[0039] 具体的，相比于地应力释放的现有技术方案，本发明不需要在隧道周边设置泄压洞等大型空腔结构，对隧道结构受力影响较小，结构简单，同时于隧底岩体中设置隔离槽4，阻断水平方向地应力传递，定向引导隧底岩体变形，可控性强。

[0040] 具体的，本实施例提供了应对无砟轨道上拱的一种全新的思路，通过于隧底岩体中设置隔离槽4，阻断水平地应力的传导，并作为隧底岩体变形预留空间，再由钢筋混凝土底板2+嵌入岩体的大直径钢管6（内设钢筋笼7）形成大刚度地梁结构，充分发挥隧底岩体的承载能力，引导隧底岩体隆起变形向隔离槽4发展，可有效抑制隧道底鼓变形，通过本实施例可有效整治隧道底鼓病害，保证了隧道内轨道的平顺性，保障列车安全平稳运行。

[0041] 优选的，所述柔性介质41包括聚氨酯泡沫填充剂。

[0042] 实施例4一种隧道底鼓病害整治方法，在隧道底鼓病害整治段采用实施例3的一种地梁式
隧底结构进行改造设置，采用上述地梁式隧底结构替换原隧道底部仰拱结构，具体包括如下步骤：
S1：如图4所示，拆除整治段无砟轨道81、侧沟等结构，并在整治段的隧道边墙内插入设置两排锁脚锚管31，以通过锁脚锚管31保证岩体仰拱结构拆除施工安全，再拆除整治段仰拱填充、中心水沟82及隧道仰拱结构。

[0043] 具体的，锁脚锚管31参数根据工点实际情况选用，优选为φ42mm锁脚锚管31。

[0044] 具体的，仰拱填充及中心水沟82单次拆换长度可根据施工组织选择，仰拱单次拆换长度不宜过长，建议每次拆换长度控制在2‑3m为宜。

[0045] S2：如图5所示，扩挖隧底岩体成型岩体槽1。

[0046] 具体的，隧道仰拱结构拆除后，对隧底岩体进行扩挖、整平，使隧底岩体侧壁竖直、顶部平整，为后续施工提供施工空间。

[0047] S3：如图5所示，在岩体槽1侧壁施作砂浆锚杆5进行加固。

[0048] 具体的，在扩挖形成的岩体槽1两侧壁岩体内施作砂浆锚杆5进行加固，以保证隧底结构施工安全，砂浆锚杆5参数根据工点实际情况选用，砂浆锚杆5留置不小于40cm的端头。

[0049] 具体的，优选采用φ32mm砂浆锚杆5，砂浆锚杆5根据实际工点情况进行水平施作或倾斜施作，如图1所示，砂浆锚杆5水平施作，如图5‑图8所示，砂浆锚杆5倾斜施作。

[0050] S4：如图6所示，在岩体槽1侧壁施作加强构件安装孔11，两侧安装孔11中心线重合。

[0051] 具体的，在岩体槽1侧壁沿隧道水平方向钻孔，两侧安装孔11中心线重合，钻孔位置、钻孔密度、钻取深度根据工点实际情况选取，钻孔完成后清孔并设置钢管6。

[0052] S5：如图6所示，在岩体槽1底部施作隔离槽4，所述隔离槽4内填装柔性介质41。

[0053] 具体的，隔离槽4竖向设置，沿隧道纵向贯通对应整治段，隧道左右两侧各设置一个隔离槽4，隔离槽4施工完成后以泡沫进行填充。

[0054] S6：如图7所示，对岩体槽1底部施作砂垫层9并整平。

[0055] S7：在安装孔11内设置加强构件。

[0056] S8：绑扎底板2钢筋，一体浇筑成型底板2和支座21。

[0057] 具体的，在每一安装孔11内插入设置钢管6，在相对设置于岩体槽1两侧壁的钢管6内穿入横向贯通的钢筋笼7，再绑扎剩余部分底板2钢筋，一次浇筑完成钢筋混凝土底板2，应注意施工质量，确保钢管6内混凝土填充密实。

[0058] S9：如图8所示，在底板2上填筑填充层8。

[0059] 具体的，填充层8上设置中心水沟82、无砟轨道81、侧沟电缆槽等结构，施作时注意中心水沟82及侧沟电缆槽与未整治段的顺接问题。

[0060] 本实施例的一种隧道底鼓病害整治方法，通过采用上述地梁式隧底结构拆换隧底仰拱结构，在隧道底部设置隔离槽4，隔离隧底岩体受水平地应力的影响，并预留隧底岩体水平变形空间，同时通过设置钢筋混凝土底板2配合内设钢筋笼7的大直径钢管6及砂浆锚杆5与隧底岩体组成地梁式隧底结构，增大隧底的承载结构，充分发挥围岩的承载能力，同时诱导隧道底鼓变形向隔离槽4临空面发展，实现隧道底部结构变形的引导和控制，从而保证无砟轨道的平顺性。

[0061] 实施例5一种隧道底鼓病害整治方法，与实施例4的区别在于：在隧道新建过程中间断设置或连续设置实施例1‑实施例3任一或实施例1‑实施例3组合的地梁式隧底结构。

[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。