CN111502750A - 一种岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法 - Google Patents

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曹波
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魏亮
肖禹宁
李保文
胡安鸿
朱同斌
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Abstract

本发明公开了一种岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，是在隧道边线以外砌筑混凝土分隔墙，利用分隔墙将树杈状溶洞分隔为墙外区域和墙内区域；对墙外区域以砂袋堆码并注浆或是直接充填混凝土进行处理，对墙内区域主洞底部进行分层处理，首先在主洞底部填充碎石形成碎石垫层，然后在碎石垫层上部灌注混凝土，形成一定厚度的混凝土层。本发明应用于岩溶隧道施工，能够安全、快速地通过溶洞区域，缩短施工周期、降低施工成本，提高溶洞处理的效率，降低施工风险。

Description

一种岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法
技术领域
本发明涉及岩溶隧道隧底的大规模溶洞的处理方法，更具体地说是一种针对岩溶隧道底部存在向隧道洞周发展溶洞的快速处理方法。
背景技术
喀斯特地貌区域特有的岩溶隧道，其施工时难度大、风险高，因岩溶水的长期侵蚀，在隧道掘进过程中经常出现着突泥涌水、局部坍塌、冲沟、溶腔和溶井等现象，不仅极大地影响了隧道掘进速度，同时也大大增加了隧道掘进过程中人员和机械的安全风险。
隧道底部溶洞，尤其是树杈状溶洞，其扩展范围大、区域多，对于隧道的修建、隧道的整体结构安全以及稳定都有着重大的影响。
现有技术中针对隧道底部大规模树杈状溶洞的处理方法是直接在溶洞内部多处接混凝土泵管，将混凝土泵入溶洞进行全溶洞填充，其所存在的问题一是混凝土用量大，处理成本高，二是若支洞空腔过高，则难以完全填充，留下空腔。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，以便能够安全、快速地通过溶洞区域，缩短施工周期和成本投入，做到安全性、经济性、合理性相结合，进一步提高溶洞处理的效率，降低施工风险。
本发明为实现发明目的采用如下技术方案：
本发明岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，所述岩溶隧道隧底大规模溶洞是以树杈状朝向隧道洞周外侧延伸的树杈状溶洞，且延伸至隧道洞周外侧不小于5米的区域，所述树杈状溶洞是包含主洞和支洞，其特点是针对所述树杈状溶洞按如下方法进行处理：
在隧道边线以外5m的位置处，沿隧道方向用混凝土砌筑分隔墙，利用所述分隔墙将所述树杈状溶洞分隔为墙外区域和墙内区域；
针对所述墙外区域按如下方法进行处理：
若墙外区域中存在有支洞A的断面积不小于5平方米，并且支洞A的填充量不小于30立方米，首先使用砂袋针对墙外区域进行堆码填充，然后吹填细砂，最后使用水泥浆进行充填，完成墙外区域的处理；
若墙外区域中各支洞的断面积均小于5平方米，或各支洞的充填量均小于30立方米，则直接向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土完成墙外区域的处理；
针对所述墙内区域按如下方法进行处理：
在墙内区域主洞底部进行分层处理，所述分层处理是指首先在主洞底部填充碎石，形成碎石垫层，然后在碎石垫层上部灌注混凝土，使得在距离隧道底板3m深的范围内全部填充混凝土，直至混凝土上表面达到仰拱底部。
本发明岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法的特点也在于：在进行墙外区域处理的过程中，使用砂袋针对墙外区域进行填充与分隔墙的砌筑同步完成，在所述分隔墙上预留有穿墙注浆孔，朝向墙外区域中吹填细砂、使用水泥浆进行注浆，以及朝向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土都是通过分隔墙上预留的所述穿墙注浆孔完成。
本发明岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法的特点也在于：在进行墙内区域处理的过程中，所述在碎石上部灌注混凝土是通过墙内区域的主洞入口进行灌注，以及在隧道下台阶上通过墙内区域的支洞顶部钻探孔进行灌注。
本发明岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法的特点也在于：在溶洞所在一侧的隧道上台阶上，采用大锁脚加固钢架和槽钢纵连接钢架形成整体钢支架，随后采用弱爆破开挖下台阶和仰拱，清渣完成后逐榀封闭成环，并以此循环操作完成溶洞区域掘进作业。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明施工方法简单，能够极大限度地节省处理时间，可以先一步组织钻机进行地质探测，缩短地质勘探工作的时间，提早拿到地质资料以便确定下步方案；
2、针对各类形态的隧底大规模干溶洞均适用此方法，利用钻探孔对探明的小型溶洞进行填充，操作简单，可以快速完成隧底基础加固处理，封闭可能存在的裂隙；
3、本发明分区域采用混凝土填充溶洞，主要处理隧道洞周5m范围内的溶洞，利用砌分隔墙，减少处理范围，在缩减处理时间的同时节省混凝土用料，既满足处理要求又经济合理；
4、本发明中采用大锁脚加固钢架，槽钢加强整体连接，完全满足处理需要，避免采用管棚加固的长时间处理和浪费；
5、本发明中各工序衔接无特殊要求，施工风险小，无各类特殊机械设备，现场能够做到快速反应、快速处理，具有较高的推广前景。
附图说明
图1为本发明施工的溶洞平面示意图；
图2为本发明施工的溶洞立面示意图；
图中标号：1隧道右边线，2隧道左边线，3主洞入口，4主洞尾部，5第一支洞，6第二支洞，7第三支洞，9隧道下台阶，10仰拱底部，13分隔墙，14混凝土层，15上台阶钢架，16锁脚锚管，17槽钢，18碎石垫层，
具体实施方式
参见图1和图2，本实施例为岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，岩溶隧道隧底大规模溶洞是以树杈状朝向隧道洞周外侧延伸的树杈状溶洞，且延伸至隧道洞周外侧不小于5米的区域，树杈状溶洞是包含主洞和支洞；图1示出了溶洞在隧道中的平面分布，图1中包括：隧道右边线1、隧道左边线2、主洞入口3、主洞尾部4、第一支洞5，第二支洞6和第三支洞7；本实施例中针对树杈状溶洞按如下方法进行处理：
如图1所示，在溶洞所在的一侧，处在隧道边线以外5m的位置处，沿隧道方向用混凝土砌筑分隔墙13，利用分隔墙13将树杈状溶洞分隔为墙外区域和墙内区域；
针对墙外区域按如下方法进行处理：
若墙外区域中存在有支洞A(如第一支洞5)的断面积不小于5平方米，并且支洞A的填充量不小于30立方米，首先使用砂袋针对墙外区域进行堆码填充，然后吹填细砂，最后使用水泥浆进行注浆充填，完成墙外区域的处理。
若墙外区域中各支洞的断面积均小于5平方米，或各支洞的充填量均小于30立方米，则直接向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土完成墙外区域的处理。
针对墙内区域按如下方法进行处理：
如图2所示，在墙内区域主洞底部进行分层处理，分层处理是指首先在主洞底部填充碎石形成碎石垫层18，然后在碎石垫层18上部灌注C25混凝土，形成混凝土层14，使得在距离隧道底板3m深的范围内全部填充混凝土，直至混凝土上表面达到仰拱底部10。
在进行墙外区域处理的过程中，使用砂袋针对墙外区域进行填充与分隔墙13的砌筑同步完成，在分隔墙13上预留有穿墙注浆孔；施工中朝向墙外区域中吹填细砂、使用水泥浆进行充填，以及朝向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土都是通过分隔墙上预留的穿墙注浆孔完成。
在进行墙内区域处理的过程中，在碎石垫层18的上部灌注混凝土是通过墙内区域的主洞入口3进行灌注，以及在隧道下台阶9上通过墙内区域的支洞顶部钻探孔进行灌注。
在针对溶洞区域的掘进作业中，在溶洞所在一侧的隧道上台阶上，使用
Figure BDA0002531683490000031
的锁脚锚管加固上台阶钢架15，并使用[20的槽钢17进行钢架纵连接，形成整体钢支架，随后采用弱爆破开挖下台阶和仰拱，清渣完成后逐榀封闭成环，并以此循环操作完成溶洞区域掘进作业。
具体实施工中，首先在隧道中下台阶9的顶部利用机械进行整平，铺洒少量石子，做出物探和钻探平台；通过物探探明隧道底部地质情况，对揭示出的隧底溶洞，布设钻探孔，验明溶洞规模和填充物；同时在隧道溶洞区域顶板上按5m间距加密布设钻探孔，利用潜孔钻机钻进，钻孔直径110mm，钻孔钻至溶洞底板下5m结束，以探明溶洞底部地质情况。
针对探明的填充型溶洞，利用钻孔将注浆管伸入孔内至溶洞底部，注入水泥浆至孔口；
针对探明的干溶洞，利用钻孔吹砂填满溶洞，随后注入水泥浆至孔口。
分隔墙13是利用钢模板筑模浇筑50cm宽的混凝土分隔墙，顶部及两侧不平整处利用空心砖进行人工砌筑，将墙面全部封堵密实，并在墙顶预留注浆孔用于后期填充溶洞；在分隔墙的施工中，要求清理主洞和各支洞底部的砂和黏土填充物，以确保下一步回填混凝土后溶洞的填充质量，避免在运营期间出现填充物顶部漏空现象。
本发明应用于岩溶隧道施工，能够安全、快速地通过溶洞区域，缩短施工周期、降低施工成本，提高溶洞处理的效率，降低施工风险。

Claims (4)

1.岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，所述岩溶隧道隧底大规模溶洞是以树杈状朝向隧道洞周外侧延伸的树杈状溶洞，且延伸至隧道洞周外侧不小于5米的区域，所述树杈状溶洞是包含主洞和支洞，其特征是：针对所述树杈状溶洞按如下方法进行处理：
在隧道边线以外5m的位置处，沿隧道方向用混凝土砌筑分隔墙，利用所述分隔墙将所述树杈状溶洞分隔为墙外区域和墙内区域；
针对所述墙外区域按如下方法进行处理：
若墙外区域中存在有支洞A的断面积不小于5平方米，并且支洞A的填充量不小于30立方米，首先使用砂袋针对墙外区域进行堆码填充，然后吹填细砂，最后使用水泥浆进行充填，完成墙外区域的处理；
若墙外区域中各支洞的断面积均小于5平方米，或各支洞的充填量均小于30立方米，则直接向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土完成墙外区域的处理；
针对所述墙内区域按如下方法进行处理：
在墙内区域主洞底部进行分层处理，所述分层处理是指首先在主洞底部填充碎石，形成碎石垫层，然后在碎石垫层上部灌注混凝土，使得在距离隧道底板3m深的范围内全部填充混凝土，直至混凝土上表面达到仰拱底部。
2.根据权利要求1所述的岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，其特征是：在进行墙外区域处理的过程中，使用砂袋针对墙外区域进行填充与分隔墙的砌筑同步完成，在所述分隔墙上预留有穿墙注浆孔，朝向墙外区域中吹填细砂、使用水泥浆进行注浆，以及朝向墙外区域中充填混凝土或者充填泡沫混凝土都是通过分隔墙上预留的所述穿墙注浆孔完成。
3.根据权利要求1所述的岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，其特征是：在进行墙内区域处理的过程中，所述在碎石上部灌注混凝土是通过墙内区域的主洞入口进行灌注，以及在隧道下台阶上通过墙内区域的支洞顶部钻探孔进行灌注。
4.根据权利要求1所述的岩溶隧道隧底大规模溶洞处理方法，其特征是：在溶洞所在一侧的隧道上台阶上，采用大锁脚加固钢架和槽钢纵连接钢架形成整体钢支架，随后采用弱爆破开挖下台阶和仰拱，清渣完成后逐榀封闭成环，并以此循环操作完成溶洞区域掘进作业。
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