CN111119929A - 一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法 - Google Patents

一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法 Download PDF

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Abstract

一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法，以有效解决大型超高岩溶空洞隧道结构安全防护的问题。包括穿越超高岩溶空洞的隧道结构，该隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定基岩面之上的隧道基础上，隧道基础上设置跨越隧道结构且沿线路纵向延伸的整体式钢筋混凝土框架结构。整体式钢筋混凝土框架结构的上部呈三角形，顶端与岩溶空洞顶板相接，整体式钢筋混凝土框架结构的外侧拉紧包裹安装被动防护网。隧道结构横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体。

Description

一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法
技术领域
本发明涉及岩土工程，特别涉及一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法。
背景技术
我国喀斯特地貌分布广泛，喀斯特地貌可溶岩形成的岩溶空洞存在不确定性，并且通常难以准确探测，对于隧道工程而言，穿越可溶岩遇到岩溶空洞是十分常见的事，如果遇到的岩溶空洞较小，通常采用混凝土对空洞充填处理，当遇到的岩溶空洞很宽并且空洞高度很大为超高空洞时，岩溶空洞不可能采用混凝土进行充填处理，并且超高空洞顶部的落石冲击力将非常大，传统的防护措施难以保证隧道结构的安全，当隧道结构难以绕避时，如何实现大型超高岩溶空洞隧道结构的安全成为必须解决的问题，故提出一种大型超高岩溶空洞隧道防落石结构及构筑方法具有重要意义，并应具有施工方便、经济、环保和利于推广等特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，以有效解决大型超高岩溶空洞隧道结构安全防护的问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
本发明的一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，包括穿越超高岩溶空洞的隧道结构，其特征是：所述隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定基岩面之上的隧道基础上，隧道基础上设置跨越隧道结构且沿线路纵向延伸的整体式钢筋混凝土框架结构；所述整体式钢筋混凝土框架结构的上部呈三角形，顶端与岩溶空洞顶板相接，整体式钢筋混凝土框架结构的外侧拉紧包裹安装被动防护网；所述隧道结构横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体。
所述整体式钢筋混凝土框架结构由竖向立柱、横向梁、纵向梁和倾斜梁构成；所述竖向立柱沿线路纵向间隔对称设置在隧道结构两侧，底部设置在隧道基础中，顶部延伸至岩溶空洞顶板附近；所述横向梁竖向间隔设置在对应的竖向立柱之间，并与之固结；所述纵向梁竖向间隔设置在同侧的竖向立柱之间，并与之固结；所述倾斜梁下端分别与对称设置的竖向立柱顶部连接，上端连接为一个整体且与岩溶空洞顶板相接，形成三角形形状。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构的构筑方法，该方法包括如下步骤：
①清除隧道结构底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；
②施工隧道基础结构，在设置竖向立柱位置预留基础基坑；
③待隧道基础达到设计强度的80％以后，施工隧道结构钢筋混凝土；
④施工竖向立柱钢筋混凝土，并在相应位置预埋横向梁、纵向梁和倾斜梁的连接钢筋；
⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体；
⑥施工横向梁钢筋混凝土；
⑦施工纵向梁钢筋混凝土；
⑧施工倾斜梁钢筋混凝土；
⑨在倾斜梁、横向、纵向梁和竖向立柱构成的钢筋混凝土框架结构外侧施工被动防护网，并张拉固定。
本发明的有益效果是，通过在隧道结构周围设置整体式钢筋混凝土框架结构，并在外侧包裹被动防护网，可以避免岩溶顶部落石对隧道结构造成影响，形成的框架结构高度大，有效解决了落石对隧道结构的直接冲击；形成的框架结构，阻止了两侧落石对隧道结构的影响；形成的包裹被动防护网框架结构强度大、防护效果好、钢筋混凝土用量少、工程投资少；反压体的设置保证了隧道结构的横向稳定和大大缓解顶部落石对隧道结构两侧的冲击；该结构能有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。
本发明提出的构筑方法简单，可以快速、经济的实现岩溶空洞隧道结构的施工，并具有安全、方便、环保和利于推广等特点。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是本发明一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构的断面示意图；
图2是本发明一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构的正面示意图；
图中示出构件名称及所对应的标记：隧道结构1、隧道基础2、竖向立柱3、横向梁4、纵向梁5、被动防护网6、倾斜梁7、反压体8、岩溶空洞边界A、地面线B。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：
参照图1，本发明的一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，包括穿越超高岩溶空洞的隧道结构1，所述隧道结构1采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定基岩面之上的隧道基础2上，隧道基础2上设置跨越隧道结构1且沿线路纵向延伸的整体式钢筋混凝土框架结构。所述钢筋混凝土框架结构的上部呈三角形，顶端与岩溶空洞顶板相接，整体式钢筋混凝土框架结构的外侧拉紧包裹安装被动防护网6；所述隧道结构1横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体10。
本发明通过在隧道结构1周围设置整体式钢筋混凝土框架结构，并在外侧包裹被动防护网6，可以避免岩溶顶部落石对隧道结构1造成影响，形成的框架结构高度大，有效解决了落石对隧道结构1的直接冲击；形成的框架结构，阻止了两侧落石对隧道结构1的影响。形成的包裹被动防护网6框架结构强度大、防护效果好、钢筋混凝土用量少、工程投资少；反压体10的设置保证了隧道结构1的横向稳定和大大缓解顶部落石对隧道结构1两侧的冲击。能有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构1和线路运营安全。
参照图1，所述整体式钢筋混凝土框架结构由竖向立柱3、横向梁4、纵向梁5和倾斜梁7构成。所述竖向立柱3沿线路纵向间隔对称设置在隧道结构1两侧，底部设置在隧道基础2中，顶部延伸至岩溶空洞顶板附近；所述横向梁4竖向间隔设置在对应的竖向立柱3之间，并与之固结。所述纵向梁5竖向间隔设置在同侧的竖向立柱3之间，并与之固结。所述倾斜梁7下端分别与对称设置的竖向立柱3顶部连接，上端连接为一个整体且与岩溶空洞顶板相接，形成三角形形状。
所述竖向立柱3设置间距为4-6m，截面尺寸根据设计高度和受力大小计算确定，一般不小于1.5m╳1.5m。所述横向梁4、纵向梁5设置间距为2-4m，截面尺寸根据设计高度和受力大小计算确定，一般不小于0.5m╳0.5m。所述被动防护网6采用高能级小变形材料制作，网格尺寸不大于0.2m。所述反压体10设置高度与隧道结构1的顶部高程相一致。
参照图1，本发明一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的构筑方法，包括如下步骤：
①清除隧道结构1底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；
②施工隧道基础结构2，在设置竖向立柱3位置预留基础基坑；
③待隧道基础2达到设计强度的80％以后，施工隧道结构1钢筋混凝土；
④施工竖向立柱3钢筋混凝土，并在相应位置预埋横向梁4、纵向梁5和倾斜梁7的连接钢筋；
⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体8；
⑥施工横向梁4钢筋混凝土；
⑦施工纵向梁5钢筋混凝土；
⑧施工倾斜梁7钢筋混凝土；
⑨在倾斜梁7、横向4、纵向梁5和竖向立柱3构成的钢筋混凝土框架结构外侧施工被动防护网6，并张拉固定。
上述构筑方法简单，可以快速、经济的实现岩溶空洞隧道结构的施工，并具有安全、方便、环保和利于推广等特点。
以上所述只是用图解说明本发明一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构及构筑方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和构筑方法适用范围内，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)

1.一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，包括穿越超高岩溶空洞的隧道结构(1)，其特征是：所述隧道结构(1)采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定基岩面之上的隧道基础(2)上，隧道基础(2)上设置跨越隧道结构(1)且沿线路纵向延伸的整体式钢筋混凝土框架结构；所述整体式钢筋混凝土框架结构的上部呈三角形，顶端与岩溶空洞顶板相接，整体式钢筋混凝土框架结构的外侧拉紧包裹安装被动防护网(6)；所述隧道结构(1)横向两侧外填筑隧道弃碴形成反压体(10)。
2.如权利要求1所述一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，其特征是：所述整体式钢筋混凝土框架结构由竖向立柱(3)、横向梁(4)、纵向梁(5)和倾斜梁(7)构成；所述竖向立柱(3)沿线路纵向间隔对称设置在隧道结构(1)两侧，底部设置在隧道基础(2)中，顶部延伸至岩溶空洞顶板附近；所述横向梁(4)竖向间隔设置在对应的竖向立柱(3)之间，并与之固结；所述纵向梁(5)竖向间隔设置在同侧的竖向立柱(3)之间，并与之固结；所述倾斜梁(7)下端分别与对称设置的竖向立柱(3)顶部连接，上端连接为一个整体且与岩溶空洞顶板相接，形成三角形形状。
3.如权利要求2所述一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，其特征是：所述竖向立柱(3)设置间距为4-6m，截面尺寸不小于1.5m╳1.5m。
4.如权利要求2所述一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，其特征是：所述横向梁(4)、纵向梁(5)设置间距为2-4m，截面尺寸不小于0.5m╳0.5m。
5.如权利要求1所述一种大型超高岩溶空洞隧道格构式防落石结构，其特征是：所述被动防护网(6)采用高能级小变形材料制作，网格尺寸不大于0.2m。
6.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构，其特征是：所述反压体(10)设置高度与隧道结构(1)的顶部高程相一致。
7.如权利要求1至6所述一种大型岩溶空洞防落石弹性隧道结构的构筑方法，包括如下步骤：
①清除隧道结构(1)底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；
②施工隧道基础结构(2)，在设置竖向立柱(3)位置预留基础基坑；
③待隧道基础(2)达到设计强度的80％以后，施工隧道结构(1)钢筋混凝土；
④施工竖向立柱(3)钢筋混凝土，并在相应位置预埋横向梁(4)、纵向梁(5)和倾斜梁(7)的连接钢筋；
⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体(8)；
⑥施工横向梁(4)钢筋混凝土；
⑦施工纵向梁(5)钢筋混凝土；
⑧施工倾斜梁(7)钢筋混凝土；
⑨在倾斜梁(7)、横向(4)、纵向梁(5)和竖向立柱(3)构成的整体式钢筋混凝土框架结构外侧施工被动防护网(6)，并张拉固定。
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