CN109812270A - 一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道工程领域，公开了一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法，该支护结构包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞中心为轴呈镜像对称设置，支护结构从隧道掌子面由内向外包括了二次衬砌、初期支护、管棚、斜向注浆小导管和初支临时套拱，在施工方法上采用隧洞两侧同时施工大管棚，管棚在填充型溶洞中部交叉搭接形成拱架，管棚具有足够的刚度，从而解决富水填充型溶洞单侧管棚难以成拱的问题；管棚双侧同时注浆减少了隧道成拱的工作时间，有效的减少了管棚的变形；管棚施工完毕后，再辅以斜向注浆小导管注浆，进一步扩大隧道注浆环的范围，更有效的保证了隧道的安全施工。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程领域，特别是一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法。
背景技术
现有隧道穿越溶洞的支护工艺主要是采用桥式跨越或是单侧管棚注浆，制作隧道顶部护拱，回填溶洞等方式来跨越或支护通过溶洞。但是当隧道开挖工程中遇到大中型竖向富水填充型溶洞，现有文献仅对大中富水填充型溶洞的支护工艺，进行了初步的研究和探讨，并未有针对性技术手段和支护工艺。
CN 102383806 A发明了隧道穿越特大型溶洞的施工工艺，采用桥式跨越。
CN 107542470 A发明了岩溶破碎浅埋隧道下穿既有铁路营业线的施工方法，主要是采用桩基配合梁跨越既有铁路。
CN203130109U公开了了一种大断面溶洞隧道支护设备，主要采用锚杆和钢架的组合措施处理溶洞。
CN206707721U公开了一种穿越竖向溶洞群结构的处理方法，主要适用于空腔型溶洞。
CN 109026020 A 发明了一种富水隧道溶洞的处理方法与开挖方法，主要是采用开挖引水洞排除溶洞内水流，待原有土体固结后再处理现有溶洞。
由于富水填充型溶洞土体处于软塑或流塑状态，现有技术并未提供有效可靠的支护方法；存在的问题为：1、富水充填型溶洞现有支护工艺采用单侧支护，施工难度较大，现有装备难以满足设计要求；2、采用设置引水隧洞的方法固结原有富水溶洞工期长、工程造价高，且受环境的影响大，不具有普遍适用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法，以解决富水填充型溶洞单侧管棚难以成拱的问题，为处理大中富水型填充溶洞提供了一种有效的支护方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，该支护结构由隧道两侧同步进行施工，包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞中心为轴呈镜像对称设置，支护结构从隧道掌子面由内向外包括了二次衬砌、初期支护、管棚、斜向注浆小导管和初支临时套拱，初支临时套拱设置于溶洞洞口外侧，顶部与隧道顶部围岩相接，初支临时套拱内侧设置有初期支护，管棚和斜向注浆小导管沿径向相间布设于初期支护和初支临时套拱之间，二次衬砌设置于初期支护内侧，与初支临时套拱形成整体混凝土拱形结构。
其中，初期支护包括了型钢拱架和双层钢筋网，双层钢筋网焊接于型钢拱架上，型钢拱架间距为50cm，双层钢筋网上喷厚度为28cm的C20混凝土。
其中，管棚为大管棚，管径为φ89-φ159mm，环向间距为40cm，钢管分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于150mm，管棚中间交叉搭接长度不小于5m，仰角5°-10°。
其中，斜向注浆小导管长4.5m，环向间距80cm，纵向间距50cm，斜向角度为45°，环向与大管棚间隔布置。
优选的，还包括了环向排水管，环形排水管设置于富水填充型溶洞及前后10m范围内，采用φ100带孔波纹管，纵向间距为2m/道，引入隧道排水沟。
优选的，还包括了钢筋混凝土板，钢筋混凝土板设置于隧道底部,跨越溶洞区域。
一种隧道支护结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤一：在富水填充型溶洞顶部周边设警戒线防止人畜靠近，做好临时截排水措施，防止雨水继续灌入溶洞及隧道内，加强地表巡视和监测；
步骤二：隧道两端进出口采用双侧壁导坑法同步开挖；
步骤三：待开挖到达溶洞区后，从两端采用石渣反压回填形成施工平台逐步接近溶洞部位，在溶洞口部位设置初支临时套拱；
步骤四：开挖管棚工作间，采用管棚台车打设大管棚作为超前支护；
步骤五：管棚注浆；注浆浆液采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力1.0Mpa左右；
步骤六：管棚注浆完成后，溶洞段辅以斜向注浆小导管环向与超前大管棚间隔布置；
步骤七：斜向注浆小导管对富水填充型溶洞区域进行二次注浆，注浆采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力0.5~1.0MPa；
步骤八：每循环斜向注浆小导管注浆完成后，方可进行逐榀开挖拆换，施工中加强监控量测及安全管理，确保施工安全。
优选的，还包括有步骤九，步骤九为在富水填充型溶洞及前后10m范围内加强隧道排水，环向排水管采用φ100带孔波纹管，纵向间距2m/道，引入隧道排水沟。
优选的，还包括有步骤十，步骤十为在隧道底部采用钢筋混凝土板跨越溶洞，避免隧道后期造出沉降。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过采用隧洞两侧同时施工大管棚，管棚在填充型溶洞中部交叉搭接形成拱架，管棚具有足够的刚度，从而解决富水填充型溶洞单侧管棚难以成拱的问题。
2.管棚双侧同时注浆减少了隧道成拱的工作时间，有效的减少了管棚的变形。
3.管棚施工完毕后，再辅以斜向45°的注浆小导管注浆，进一步扩大隧道注浆环的范围，更有效的保证了隧道的安全施工。
附图说明
图1为本发明支护结构的整体示意图。
图2为本发明支护结构的剖面图。
主要部件符号说明:
1：二次衬砌，2：初期支护，3：管棚，4：斜向注浆小导管，5：初支临时套拱，6：钢筋混凝土板，7：管棚工作间，8：隧道，9：溶洞，10：围岩，21：型钢拱架，22：双层钢筋网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明公开了一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，该支护结构由隧道8两侧同步进行施工，包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞9中心为轴呈镜像对称设置，支护结构从隧道8掌子面由内向外包括了二次衬砌1、初期支护2、管棚3、斜向注浆小导管4和初支临时套拱5，初支临时套拱5设置于溶洞9洞口外侧，顶部与隧道顶部围岩10相接，初支临时套拱5内侧设置有初期支护2，管棚3和斜向注浆小导管4沿径向相间布设于初期支护2和初支临时套拱5之间，二次衬砌1设置于初期支护2内侧，与初支临时套拱5形成整体混凝土拱形结构。
初期支护2包括了型钢拱架21和双层钢筋网22，双层钢筋网22焊接于型钢拱架21上，型钢拱架21间距为50cm，双层钢筋网22上喷厚度为28cm的C20混凝土；管棚3为大管棚，管径为φ89-φ159mm，环向间距为40cm，钢管分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于150mm，管棚3中间交叉搭接长度不小于5m，仰角5°-10°；斜向注浆小导管4长4.5m，环向间距80cm，纵向间距50cm，斜向角度为45°，环向与管棚3间隔布置。
还包括了环向排水管（未示出），环形排水管设置于富水填充型溶洞9及前后10m范围内，采用φ100带孔波纹管，纵向间距为2m/道，引入隧道8排水沟；还包括了钢筋混凝土板6，钢筋混凝土板6设置于隧道8底部,跨越溶洞9区域。
一种隧道支护结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤一：在富水填充型溶洞9顶部周边设警戒线防止人畜靠近，做好临时截排水措施，防止雨水继续灌入溶洞9及隧道8内，加强地表巡视和监测；
步骤二：隧道8两端进出口采用双侧壁导坑法同步开挖；
步骤三：待开挖到达溶洞9区后，从两端采用石渣反压回填形成施工平台逐步接近溶洞9部位，在溶洞9口部位设置初支临时套拱5；
步骤四：开挖管棚工作间7，采用管棚台车打设大管棚3作为超前支护；
步骤五：管棚3注浆；注浆浆液采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力1.0Mpa左右；
步骤六：管棚3注浆完成后，溶洞9段辅以斜向注浆小导管4环向与超前大管棚3间隔布置；
步骤七：斜向注浆小导管4对富水填充型溶洞9区域进行二次注浆，注浆采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力0.5~1.0MPa；
步骤八：每循环斜向注浆小导管4注浆完成后，方可进行逐榀开挖拆换，施工中加强监控量测及安全管理，确保施工安全。
还包括有步骤九，步骤九为在富水填充型溶洞9及前后10m范围内加强隧道8排水，环向排水管采用φ100带孔波纹管，纵向间距2m/道，引入隧道8排水沟；步骤十，步骤十为在隧道8底部采用钢筋混凝土板6跨越溶洞9，避免隧道后期造出沉降。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，所述的支护结构由隧道两侧同步进行施工，其特征在于，所述的支护结构包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，所述的进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞中心为轴呈镜像对称设置，所述的支护结构从隧道掌子面由内向外包括了二次衬砌、初期支护、管棚、斜向注浆小导管和初支临时套拱，所述的初支临时套拱设置于溶洞洞口外侧，顶部与隧道顶部围岩相接，所述的初支临时套拱内侧设置有初期支护，所述的管棚和斜向注浆小导管沿径向相间布设于初期支护和初支临时套拱之间，所述的二次衬砌设置于初期支护内侧，与初支临时套拱形成整体混凝土拱形结构。
2.如权利要求1所述的一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，其特征在于：所述的初期支护包括了型钢拱架和双层钢筋网，所述的双层钢筋网焊接于型钢拱架上，所述的型钢拱架间距为50cm，所述的双层钢筋网上喷厚度为28cm的C20混凝土。
3.如权利要求2所述的一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，其特征在于：所述的管棚为大管棚，管径为φ89-φ159mm，环向间距为40cm，钢管分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于150mm，管棚中间交叉搭接长度不小于5m，仰角5°-10°。
4.如权利要求3所述的一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，其特征在于：所述的斜向注浆小导管长4.5m，环向间距80cm，纵向间距50cm，斜向角度为45°，环向与大管棚间隔布置。
5.如权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于：还包括了环向排水管，所述的环形排水管设置于富水填充型溶洞及前后10m范围内，采用φ100带孔波纹管，纵向间距为2m/道，引入隧道排水沟。
6.如权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于：还包括了钢筋混凝土板，所述的钢筋混凝土板设置于隧道底部,跨越溶洞区域。
7.一种如权利要求1-6任一所述的隧道支护结构的施工方法，其特征在于：包含如下步骤：
步骤一：在富水填充型溶洞顶部周边设警戒线防止人畜靠近，做好临时截排水措施，防止雨水继续灌入溶洞及隧道内，加强地表巡视和监测；
步骤二：隧道两端进出口采用双侧壁导坑法同步开挖；
步骤三：待开挖到达溶洞区后，从两端采用石渣反压回填形成施工平台逐步接近溶洞部位，在溶洞口部位设置初支临时套拱；
步骤四：开挖管棚工作间，采用管棚台车打设大管棚作为超前支护；
步骤五：管棚注浆；所述的注浆浆液采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力1.0Mpa左右；
步骤六：管棚注浆完成后，溶洞段辅以斜向注浆小导管环向与超前大管棚间隔布置；
步骤七：斜向注浆小导管对富水填充型溶洞区域进行二次注浆，注浆采用1:1水泥浆液加适量水玻璃，注浆压力0.5~1.0MPa；
步骤八：每循环斜向注浆小导管注浆完成后，方可进行逐榀开挖拆换，施工中加强监控量测及安全管理，确保施工安全。
8.一种如权利要求7所述的隧道支护结构的施工方法，其特征在于：还包括有步骤九，所述的步骤九为在富水填充型溶洞及前后10m范围内加强隧道排水，环向排水管采用φ100带孔波纹管，纵向间距2m/道，引入隧道排水沟。
9.一种如权利要求8所述的隧道支护结构的施工方法，其特征在于：还包括有步骤十，所述的步骤十为在所述的隧道底部采用钢筋混凝土板跨越溶洞，避免隧道后期造出沉降。
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