CN107476277A - 高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构及施工方法 - Google Patents

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肖朝乾
龚建辉
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Abstract

高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构及施工方法，以有效解决巨型岩溶空洞内高速铁路高平顺性和稳定性等问题，并具有较好的经济性、施工方便、环保等特点。包括：钻孔桩，间隔设置在岩溶空洞内的软土及塌落块石堆地基中，底部穿过溶空洞周界线进入下部稳定基岩内；承载板，设置在钻孔桩顶部并与之固定连接；轻质混凝土构筑体，浇筑在承载板顶部上；普通混凝土层，浇筑在轻质混凝土构筑体顶部上且与之形成固定连接，隧道结构设置在普通混凝土顶部上，其两端与非岩溶空洞的隧道结构顺接；充填体，采用隧道弃碴堆填于岩溶空洞中。

Description

高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构及施工方法
技术领域
本发明涉及岩土工程，特别涉及高速铁路隧道内巨型岩溶空洞地基加固及填筑工程。
背景技术
喀斯特地貌在我国西南地区十分发育，在这种特殊地质条件下发育有许多大型的岩溶空洞，当高速铁路以隧道特别是深埋隧道通过时，在地面对岩溶空洞进行探测变得不可能或不可靠，故在隧道开挖过程中遇到过不少的大型岩溶空洞，通常情况下岩溶空洞中会存在软土地基以及溶洞跨落形成的块石堆，当高速铁路通过时，采用何种方案以及加固方法处理成为其安全可靠通过的关键。因此，提出一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构具有重要意义，并且应具有施工方便、经济可靠和环保等特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，以有效解决巨型岩溶空洞内高速铁路高平顺性和稳定性等问题，并具有较好的经济性、施工方便、环保等特点。
本发明解决该技术问题采用技术方案如下：
本发明的高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，包括通过岩溶空洞的隧道结构，其特征是它还包括：钻孔桩，间隔设置在岩溶空洞内的软土及塌落块石堆地基中，底部穿过溶空洞周界线进入下部稳定基岩内；承载板，设置在钻孔桩顶部并与之固定连接；轻质混凝土构筑体，浇筑在承载板顶部上；普通混凝土层，浇筑在轻质混凝土构筑体顶部上且与之形成固定连接，所述隧道结构设置在普通混凝土顶部上，其两端与非岩溶空洞的隧道结构顺接；充填体，采用隧道弃碴堆填于岩溶空洞中。
本发明所要解决的另一技术问题是提供上述高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构的施工方法，该方法包括如下步骤：①整平软土及塌落块石堆地基内的天然堆积体，当堆积体四周存在较大空洞时，采用隧道弃碴填平空洞至天然堆积体顶部平面；②施工钻孔桩；③于钻孔桩顶部施工承载板，钻孔桩、承载板主钢筋相互连接；④分层施工承载板顶部上的轻质混凝土构筑体和两侧的充填体；⑤重复步骤④至普通混凝土层底部高程；⑥分层施工普通混凝土及两侧的充填体至隧道结构底部高程；⑦施工隧道结构，在隧道结构顶部两侧预留弃碴运输通道；⑧通过弃碴运输通道向两侧对称施工充填体；⑨充填体施工完成，封闭弃碴运输通道。
本发明的有益效果是，有效解决了巨型岩溶空洞内高速铁路高平顺性和稳定性等问题，能有效防止岩溶空洞顶部塌落掉，确保高速铁路运营安全；充填体既能消化隧道弃碴又能增加岩溶空洞加固结构的整体稳定性，使加固结构具有较好的经济性，施工方便，符合环保要求，具有广阔推广应用前景。
附图说明
本说明书包括如下一幅附图：
图1是本发明一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构的截面示意图。
图中示出构件名称及所对应的标记：钻孔桩1、承载板2、轻质混凝土构筑体3、普通混凝土层4、隧道结构5、充填体6、岩溶空洞周界线A，软土及塌落块石堆地基B，下部稳定基岩C。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参照图1，本发明高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，包括通过岩溶空洞的隧道结构5，该隧道结构5的两端与非岩溶空洞的隧道结构顺接，其特征是它还包括：钻孔桩1，间隔设置在岩溶空洞内的软土及塌落块石堆地基B中，底部穿过溶空洞周界线A进入下部稳定基岩C内；承载板2，设置在钻孔桩1顶部并与之固定连接；轻质混凝土构筑体3，浇筑在承载板2顶部上；普通混凝土层4，浇筑在轻质混凝土构筑体3顶部上且与之形成固定连接，所述隧道结构5设置在普通混凝土4顶部上；充填体6，采用隧道弃碴堆填于岩溶空洞中。
本发明利用钻孔桩1解决岩溶空洞内天然堆积体的不均匀沉降及承载力不足的问题，并支撑上部所有结构的荷载，同时能保证上部结构的整体稳定性。承载板2将所有钻孔桩1固定连接，解决了变形及承载不均匀性问题，并增大了结构的整体稳定性。轻质混凝土构筑体3支撑上部结构荷载，并具有较小的重量，大大减小了上部结构对钻孔桩1的作用力。利用普通混凝土层4传递上部荷载，并能承担隧道结构5传递的高速铁路动应力，具有较高的耐久性。隧道结构5与非岩溶空洞段落的隧道顺接，能防止岩溶空洞顶部塌落掉块，保护高速铁路运营安全。充填体6既能消化隧道弃碴又能增加岩溶空洞加固结构的整体稳定性。本发明有效解决了巨型岩溶空洞内高速铁路高平顺性和稳定性等问题，并具有较好的经济性、施工方便、环保等特点。
参照图1，所述普通混凝土层4的底部、轻质混凝土构筑体3的顶部之间间隔插入连接钢筋，普通混凝土层4、轻质混凝土构筑体3通过连接钢筋形成固定连接。所述钻孔桩1设置间距及直径满足结构受力及变形控制要求，进入下部稳定基岩C的深度不小于4m。所述承载板2采用钢筋混凝土浇筑，设置厚度满足结构受力要求，其主钢筋与钻孔桩1主筋固定连接。所述普通混凝土层(4)设置厚度不小于2.0m。所述隧道结构(5)采用钢筋混凝土浇筑，其底部与普通混凝土层4同步施工。
参照图1，本发明一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构的施工方法，包括如下步骤：
①整平软土及塌落块石堆地基B内的天然堆积体，当堆积体四周存在较大空洞时，采用隧道弃碴填平空洞至天然堆积体顶部平面；
②施工钻孔桩1；
③于钻孔桩1顶部施工承载板2，钻孔桩1、承载板2主钢筋相互连接；
④分层施工承载板2顶部上的轻质混凝土构筑体(3)和两侧的充填体(6)；
⑤重复步骤④至普通混凝土层4底部高程；
⑥分层施工普通混凝土4及两侧的充填体6至隧道结构5底部高程；
⑦施工隧道结构5，在隧道结构5顶部两侧预留弃碴运输通道；
⑧通过弃碴运输通道向两侧对称施工充填体6；
⑨充填体6施工完成，封闭弃碴运输通道。
以上所述只是用图解说明本发明一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构及施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和施工方法适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (7)

1.高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，包括通过岩溶空洞的隧道结构(5)，隧道结构(5)的两端与非岩溶空洞的隧道结构顺接，其特征是它还包括：钻孔桩(1)，间隔设置在岩溶空洞内的软土及塌落块石堆地基(B)中，底部穿过溶空洞周界线(A)进入下部稳定基岩(C)内；承载板(2)，设置在钻孔桩(1)顶部并与之固定连接；轻质混凝土构筑体(3)，浇筑在承载板(2)顶部上；普通混凝土层(4)，浇筑在轻质混凝土构筑体(3)顶部上且与之形成固定连接，所述隧道结构(5)设置在普通混凝土(4)顶部上，其两端与非岩溶空洞的隧道结构顺接；充填体(6)，采用隧道弃碴堆填于岩溶空洞中。
2.如权利要求1所述的高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，其特征是：所述普通混凝土层(4)的底部、轻质混凝土构筑体(3)的顶部之间间隔插入连接钢筋，普通混凝土层(4)、轻质混凝土构筑体(3)通过连接钢筋形成固定连接。
3.如权利要求1所述的高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，其特征是：所述钻孔桩(1)进入下部稳定基岩(C)的深度不小于4m。
4.如权利要求1所述的一种高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，其特征是：所述承载板(2)采用钢筋混凝土浇筑，其主钢筋与钻孔桩(1)主筋固定连接。
5.如权利要求2所述的高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，其特征是：所述普通混凝土层(4)设置厚度不小于2.0m。
6.如权利要求1所述的高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构，其特征是：所述隧道结构(5)采用钢筋混凝土浇筑。
7.如权利要求1至6任意一项所述高速铁路隧道内巨型岩溶空洞加固结构的施工方法，包括如下步骤：
①整平软土及塌落块石堆地基(B)内的天然堆积体，当堆积体四周存在较大空洞时，采用隧道弃碴填平空洞至天然堆积体顶部平面；
②施工钻孔桩(1)；
③于钻孔桩(1)顶部施工承载板(2)，钻孔桩(1)、承载板(2)主钢筋相互连接；
④分层施工承载板(2)顶部上的轻质混凝土构筑体(3)和两侧的充填体(6)；
⑤重复步骤④至普通混凝土层(4)底部高程；
⑥分层施工普通混凝土(4)及两侧的充填体(6)至隧道结构(5)底部高程；
⑦施工隧道结构(5)，在隧道结构(5)顶部两侧预留弃碴运输通道；
⑧通过弃碴运输通道向两侧对称施工充填体(6)；
⑨充填体(6)施工完成，封闭弃碴运输通道。
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