1.本实用新型涉及一种长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构，属隧道施工技术领域。
背景技术：
2.目前，地铁隧道的抗浮措施是利用深埋于地铁以下且位于地铁隧道顶部以上土体自身重量，使其抵抗隧道在地下以上可能受到的上浮力。当埋深较大的隧道处于强透水性地基，且地下水位较高时，长、大跨度主体结构在水浮力作用下存在较大的上浮风险。此时，可以采用增加结构自重、隧道周围注浆加固、设置抗拔桩等方法增加隧道的抗浮能力，其中抗拔桩因其效果好，造价相对较低的优点得到广泛应用。
3.但目前关于抗拔桩的研究多为等长桩，忽略了桩与桩的协同作用，继而造成了材料的浪费。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的是，为了解决现有地铁隧道的抗浮措施存在的问题，提出一种长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构。
5.本实用新型实现的技术方案如下，一种长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构，包括隧道主体结构和位于主体结构底板以下的长短桩组合式桩基础；所述的隧道主体结构包括顶板和底板、两侧墙和中隔墙，顶板和底板相互平行且宽度相等，两侧墙分别垂直连接顶板和底板宽度方向的两侧；中隔墙垂直安装于顶板与底板之间，位于底板的正中位置；所述长短桩组合式桩基础，包括长桩和短桩，在主体结构底板下的纵向和横向均有布设；主体结构底板下组合桩横向布置形式为中部长桩，并以中部为轴，长、短桩交替布置；纵向采取中部长，周边短的布桩形式。
6.所述中部长，周边短的布桩形式，在湖或海中段采取较长的桩长，在非湖或海段采取较短的桩长，长桩与短桩长的变化曲线为抛物线，桩长的计算式如下；
7.长桩计算式，单位为m：
8.y1＝4.33
×
10-5
x
2-0.067x+l
01
9.式中，y1为长桩的长度，x为距隧道中部的距离，l
01
为隧道中部长桩桩长；
10.短桩计算式，单位为m：
11.y2＝2.86
×
10-5
x
2-0.049x+l
02
12.式中，y2为短桩的长度，x为距隧道中部的距离，l
02
为隧道中部短桩桩长；
13.当y1小于l1时，取l1，其中l1为工程设计的最小长桩长；
14.当y2小于l2时，取l2，其中l2为工程设计的最小短桩长。
15.所述中隔墙将隧道主体结构分为两部分，分别为地铁左线和右线。
16.所述主体结构底板下组合桩纵向间距为9～10m，横向间距为5～6m。
17.所述长短桩均为抗拔桩。
18.本实用新型的有益效果在于，与传统抗浮措施相比，本实用新型更能充分利用利用地层条件，使得桩抗浮潜能得到进一步发挥。作为一种隧道抗浮结构，结构简单安全可靠，能够保证隧道长期运营安全，大幅减少抗浮费用，节省运营期病害治理费用，适用于明挖隧道穿越强透水性地层的抗浮高要求，社会经济效益明显。本实用新型在考虑隧道结构的受力变形变化前提下，对长短桩的布置形式合理分配，充分发挥了抗拔桩的抗浮潜能和桩与桩的协同作用，提高了隧道主体结构整体抗浮性能；本实用新型适用于隧道全线较长，且局部穿越湖(海)的工程，资源利用率较高。
附图说明
19.图1是本实用新型长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构的横截面示意图；
20.图2是本实用新型长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构的纵截面示意图；
21.图中，1为侧墙；2为顶板；3为中隔墙；4为底板；5为短桩；6为长桩。
具体实施方式
22.本实用新型的具体实施方式如附图所示。
23.一种长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构，包括隧道主体结构和位于主体结构底板以下的长短桩组合式桩基础；所述的隧道主体结构包括顶板2和底板4、两侧墙1和中隔墙3。顶板2和底板4相互平行且宽度相等，两侧墙1分别垂直连接顶板2和底板4宽度方向的两侧；中隔墙3垂直安装于顶板2与底板4之间，位于底板4的正中位置；所述长短桩组合式桩基础，包括长桩6和短桩5，在主体结构底板4下的纵向和横向均有布设；主体结构底板4下组合桩横向布置形式为中部长桩6，并以中部为轴，长桩6、短桩5交替布置；纵向采取中部长，周边短的布桩形式。
24.如图1所示，某隧道工程全长2664m，主要包含2380m长公路隧道(跨湖段长为733m)及预埋地铁3号线东延结构等。根据地理位置将工程分为湖西、湖中、湖东三期，其中湖西为起点，湖东为终点。
25.本工程采取明挖法和暗埋法相结合的方法施工，其中湖中段隧道采用围堰明挖法施工，隧道主体结构为28.9m
×
8m(宽
×
高)两孔一中墙矩形断面。河床以下1-20m涉及的土层为粉质黏土、细砂、中砂、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、钙质泥岩等。
26.本工程具有以下特点：
27.(1)强透水砂砾层和水文地质条件复杂：地下水与地表水系连通，湖中三面环水，施工除渣不便；强渗透性粗砂和砾砂层，渗透系数达110m/d；如果止水效果差，建设和运营过程中会遇到抗突涌、抗浮、防渗漏等工程问题。
28.(2)复杂的施工工序：包括两期围堰，一期围堰内分片开挖支护和浇筑主体结构；多种开挖方式(敞开段、暗埋段等)。
29.本实施例隧道主体结构的横断面示意图如图1所示，主体结构为平行的“双洞”结构，左边为地铁左线，右边为右线。
30.本实施例隧道主体结构中，顶板2厚1.2m，底板4厚1.2m，两侧墙1厚1.2m中隔墙3厚0.6m。
31.本实施例隧道主体结构的长短桩组合式桩基础，在主体结构底板下的纵向和横向
均有布设，纵向间距为7～8m，横向间距为5～6m，考虑到隧道跨度较大，且底板中部易产生较大弯矩，抗拔桩横向采取“中部长桩，并以中部为轴，长短交替”的布置方式。
32.隧道主体结构的纵断面示意图如图2所示，纵向采取“中部长，周边短”的布桩形式，即在湖(海)中段采取较长的桩长，在非湖(海)段采取较短的桩长。根据前述抛物线方程得某一断面抗拔桩长桩6长度为自底板以下14m，短桩5为10m。
33.本实施例的施工流程是：
34.1、施工隧道两侧围护墙；
35.2、底板底部抗拔桩施工；
36.3、基坑开挖；
37.4、施工主体结构；
38.5、施工外包水。
39.具体的施工工程步骤如下
40.(1)隧道围护结构施工。围护地连墙墙厚0.8m，长度为20m，材料选用c30钢砼。
41.(2)底板4底部抗拔桩施工。抗拔桩在主体结构底板下的纵向和横向均有布设，纵向间距为7～8m，横向间距为5～6m，抗拔桩长桩6长度为自底板4以下14m，短桩5为10m，抗拔桩施工与围护墙施工同时进行。
42.(3)基坑开挖。基坑采取分层开挖的方式，每次开挖到钢支撑以下0.5m，开始架设钢支撑；基坑第一道支撑为800mm
×
800mm砼支撑，其余支撑为φ609
×
16mm的钢支撑。
43.(4)施工隧道主体结构。隧道主体结构的宽为28.9m、高为8m的两孔一中墙矩形断面，施工分为三次浇筑，按顺序依次浇筑底板4、侧墙1和中墙3、顶板。材料选用c30砼。
44.本实施例中隧道主体结构通过底板4与抗拔桩5、6的刚性连接，形成了一种长短桩组合式桩基础的隧道抗浮结构。该结构中长桩6与短桩5通过隧道底板4相连形成的整体较好的实现了桩与桩的协同作用，即长桩6通过底板4将部分力传递给短桩5，减小长桩6的受力。
45.本实施例中隧道主体结构受到的上浮力通过隧道主体结构底板4传递到下部抗拔桩5和6，由抗拔桩自身的重力与桩土之间的摩擦力去抵消这部分上浮力，继而达到隧道抗浮要求。
46.本实用新型结构简单安全可靠，能够保证隧道长期运营安全，大幅减少抗浮费用，节省运营期病害治理费用，适用于明挖隧道穿越强透水性地层的抗浮高要求，社会经济效益明显。