CN106246201A - 小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法 - Google Patents

小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法 Download PDF

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张
张一�
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Abstract

本发明公开了小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，其具体步骤为：处理隧道四周的溶洞；在隧道拱部设置超前支护，环向开挖弧形导坑，并预留核心土；开挖左侧中台阶、右侧中台阶、左侧下台阶、右侧下台阶，开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；上台阶、中台阶及下台阶的位置预留核心土；循环开挖隧底，开挖进尺量为2‑3m，开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4‑6m。本发明提供的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，其能够减少不均匀应力对隧道沉降收敛的影响，有效控制隧道变形，保障隧道施工的安全性及隧道施工的质量。

Description

小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法。
背景技术
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。该地质现象会影响其周边围岩的稳定性及力学分布情况，影响周边的工程施工质量。
在工程施工中，部分施工工艺对围岩应力分布影响较大，碰到无法避免的溶洞，工程结构的不安全及不稳定因素增加，施工工艺变得繁杂，整个工程的不确定性及风险也在不断增加。
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。
在隧道施工过程中，溶洞出现在隧道附近的案例屡见不鲜，在隧道四周出现小型溶洞的情况，也会影响隧道施工的安全性及施工质量。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供了小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，其能够减少不均匀应力对隧道沉降收敛的影响，有效控制隧道变形，保障隧道施工的安全性及隧道施工的质量。
本发明的技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，所述隧道为岩溶隧道，具体包括以下步骤：
S1，处理隧道四周的溶洞；
溶洞位于隧道顶部的处理方法，具体步骤为：
S1-1-1，凿除溶洞基岩表面的溶蚀物，对溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷砼封闭支护，其中，砂浆锚杆的直径为φ22mm，间距为1m，其长度为3m，形成混凝土层；
S1-1-2，在初衬外侧施做厚度为1m的护拱，护拱上预留1-2个φ100mm孔洞；
S1-1-3，通过预留孔向隧道顶部出入1m后的砂子，形成缓冲层；
溶洞位于隧道侧面的处理方法，具体步骤为：
S1-2-1，使用干砌片石回填溶洞；
S1-2-2，使用浆砌片石形成厚度为1m的加强层封堵；
溶洞位于边墙基础的处理方法，具体步骤为：
S1-3-1，溶洞深度≤3m时，使用片石砼填充；
S1-3-2，溶洞深度＞3m时，边墙基础采用驮梁跨越，边墙梁下部孔隙采用夯填洞渣处理；
S2，在隧道拱部设置超前支护，环向开挖弧形导坑，并预留核心土；开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖后应进行进行喷，锚，网系统支护，同时注浆加固，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接，复喷混凝土至设计厚度；
S3，开挖左侧中台阶、右侧中台阶，开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖高度为3-3.5m，左右侧台阶错开2-3m；开挖后应进行进行喷，锚，网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆、拱脚锚杆及钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度；
S4，使用S3步骤中的方法，施工左侧下台阶、右侧下台阶；
S5，上台阶、中台阶及下台阶的位置预留核心土，各台阶开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m。
S6，循环开挖隧底，开挖进尺量为2-3m，开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m。
进一步地，在溶洞处理中，浆砌片石的规格为M10。
进一步地，步骤S2中，预留核心土长度为3-5m，其宽度为隧道开挖宽度的1/3-1/2。
本发明有益效果：
本发明提供的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，其能够减少不均匀应力对隧道沉降收敛的影响，有效控制隧道变形，保障隧道施工的安全性及隧道施工的质量。
本发明采用三台七步法进行隧道掌子面的开挖，保证了在不良地质条件下施工的安全，减少了周围地层的不均匀应力与隧道的沉降收敛，同时最大限度的保证了施工的进度，对隧道施工穿越洞体深浚、充填丰满的大型溶洞具有很高的推广应用价值。
本发明的施工方法三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，通过缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，同时仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系，具有及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换的优势。
本发明的施工方法施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业，部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高；方便在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法；适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷；在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定；当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
本发明广泛适用于在溶洞的特殊地质条件的地层，需要快速、安全、有效的通过该地质条件的隧道开挖施工，保证施工与隧道的安全。附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明之隧道施工示意图；
图2是本发明之隧道横断面的结构示意图；
图3是本发明之隧道纵断面的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1.弧形导坑；2.左侧中台阶；3.右侧中台阶；4.左侧下台阶；5.右侧下台阶；6-1.上台阶；6-2.中台阶；6-3.下台阶；7.隧底；8.浆砌片石；9.干砌片石；10.砂浆锚杆；11.缓冲层；12.混凝土层。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
图1至图3是本发明所述的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法相关示意图。
图1是本发明之隧道施工示意图，小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，所述隧道为岩溶隧道，最大跨度可达18米，具体包括以下步骤：
S1，处理隧道四周的溶洞；
溶洞位于隧道顶部的处理方法，具体步骤为：
S1-1-1，凿除溶洞基岩表面的溶蚀物，对溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷砼封闭支护，其中，砂浆锚杆8的直径为φ22mm，间距为1m，其长度为3m，形成混凝土层12；
S1-1-2，在初衬外侧施做厚度为1m的护拱，护拱上预留1-2个φ100mm孔洞；
S1-1-3，通过预留孔向隧道顶部出入1m后的砂子，形成缓冲层11；
溶洞位于隧道侧面的处理方法，具体步骤为：
S1-2-1，使用干砌片石9回填溶洞；
S1-2-2，使用浆砌片石8形成厚度为1m的加强层封堵；
溶洞位于边墙基础的处理方法，具体步骤为：
S1-3-1，溶洞深度≤3m时，使用片石砼填充；
S1-3-2，溶洞深度＞3m时，边墙基础采用驮梁跨越，边墙梁下部孔隙采用夯填洞渣处理；
S2，在隧道拱部设置超前支护，环向开挖弧形导坑1，并预留核心土；开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖后应进行喷，锚，网系统支护，同时采用小导管1径向注浆加固，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接，复喷混凝土至设计厚度；
具体地，步骤S2中，预留核心土长度为3-5m，其宽度为隧道开挖宽度的1/3-1/2。
S3，开挖左侧中台阶2、右侧中台阶3，开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖高度为3-3.5m，左右侧台阶错开2-3m；开挖后应进行喷，锚，网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆、拱脚锚杆及钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度；
S4，使用S3步骤中的方法，施工左侧下台阶4、右侧下台阶5；
S5，上台阶6-1、中台阶6-2及下台阶6-3的位置预留核心土，各台阶开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m。图2是本发明之隧道横断面的结构示意图，图3是隧道纵断面的结构示意图。
S6，循环开挖隧底7，开挖进尺梁为2-3m，开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m。
本发明所述的隧道开挖方法具有以下特点：
（1）隧道施工空间大，可以多工种平行作业，提高工作效率；
（2）可适用于不同跨度、多种断面形式，初期支护工序操作便捷；
（3）隧道开挖施工灵活，在地质条件发生变化时，方便转换施工工序，调整施工方法；
（4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，隧道开挖工作面稳定，保证施工的安全性。
隧道开挖方法可以有效控制隧道变形，平衡隧道施工的安全性、经济性、施工速度，保障隧道施工的质量。
本发明提供的小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，其能够减少不均匀应力对隧道沉降收敛的影响，有效控制隧道变形，保障隧道施工的安全性及隧道施工的质量。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.小型溶洞位于开挖隧道四周时隧道的开挖与溶洞处理方法，所述隧道为岩溶隧道，其特征在于，包括以下步骤：
S1，处理隧道四周的溶洞；
溶洞位于隧道顶部的处理方法，具体步骤为：
S1-1-1，凿除溶洞基岩表面的溶蚀物，对溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷砼封闭支护，其中，砂浆锚杆（8）的直径为φ22mm，间距为1m，其长度为3m，形成混凝土层（12）；
S1-1-2，在初衬外侧施做厚度为1m的护拱，护拱上预留1-2个φ100mm孔洞；
S1-1-3，通过预留孔向隧道顶部出入1m后的砂子，形成缓冲层（11）；
溶洞位于隧道侧面的处理方法，具体步骤为：
S1-2-1，使用干砌片石（9）回填溶洞；
S1-2-2，使用浆砌片石（8）形成厚度为1m的加强层封堵；
溶洞位于边墙基础的处理方法，具体步骤为：
S1-3-1，溶洞深度≤3m时，使用片石砼填充；
S1-3-2，溶洞深度＞3m时，边墙基础采用驮梁跨越，边墙梁下部孔隙采用夯填洞渣处理；
S2，在隧道拱部设置超前支护，环向开挖弧形导坑（1），并预留核心土；开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖后应进行进行喷，锚，网系统支护，同时采用小导管径向注浆加固，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接，复喷混凝土至设计厚度；
S3，开挖左侧中台阶（2）、右侧中台阶（3），开挖循环进尺量不超过1.5m，其与初期支护钢架间距配合设置；开挖高度为3-3.5m，左右侧台阶错开2-3m；开挖后应进行喷，锚，网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿下倾角30°搭设锁脚锚杆、拱脚锚杆及钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度；
S4，使用S3步骤中的方法，施工左侧下台阶（4）、右侧下台阶（5）；
S5，上台阶（6-1）、中台阶（6-2）及下台阶（6-3）的位置预留核心土，各台阶开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m；
S6，循环开挖隧底（7），开挖进尺量为2-3m，开挖后，施作仰拱初期支护，完成两个开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为4-6m。
2.根据权利要求1所述隧道的开挖与溶洞处理方法，其特征在于，在溶洞处理中，浆砌片石（8）的规格为M10。
3.根据权利要求1所述隧道的开挖与溶洞处理方法，其特征在于，步骤S2中，预留核心土长度为3-5m，其宽度为隧道开挖宽度的1/3-1/2。
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