CN111927489A - 穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系及施工方法，初期支护中拱脚以上的钢拱架位于拱部溶洞内；锚索前端锚固在拱部稳固岩体中，锚索尾部固定焊接在钢拱架上，由锚索对隧道形成主动支护；在拱脚部位设置锁脚锚管及横向临时仰拱形成初期支护结构；针对底部隐伏溶洞设置桩基，由多根桩基在底部隐伏溶洞所在区域形成桩基群，筏板由桩基群支撑形成承载体系；筏板与仰拱设置为一体化浇筑结构，筏板中的钢筋与初期支护中的钢拱架固定焊接。本发明由主动支护和桩板形成联合支护及承载体系，实现了大型溶洞群中隧道开挖安全及底部结构安全。

Description

穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系及施工方法

技术领域

本发明涉及交通隧道施工领域，更体地说是穿越溶洞群隧道主动支护和桩板联合体系及施工方法，尤其是应用在溶洞发育区的隧道施工。

背景技术

在一些地区有着大面积的石灰岩的分布，如中国广西地区出露面积达12万平方公里，约占广西全区总面积的60％；在广西中西部地区分布着连绵成片、一眼望不到边的尖锥状、宝剑状、柱状、塔状等形态各异、挺拔峻峭的石灰岩山峰，该区域隐伏溶洞多、隧道开挖中遇到溶洞的可能性极高，施工前从地表进行溶洞探测的难度巨大，施工风险极高。特别是处于山体中的复杂大型溶洞群中进行隧道开挖施工，难度更大。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系及施工方法，采用主动支护和桩板共同形成联合支护及承载体系，实现在大型溶洞群中隧道开挖安全及底部结构安全。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系的特点是由锚索与桩板共同形成联合支护及承载体系，包括：

初期支护中的拱脚以上钢拱架位于拱部溶洞内；锚索的前端锚固在拱部稳定岩体中，锚索的尾部固定焊接在所述钢拱架上，所述锚索沿钢拱架的拱形边分布有多根，由所述锚索对隧道形成主动支护；在拱脚部位设置锁脚锚管，并设置横向临时仰拱，形成初期支护结构；

针对底部隐伏溶洞设置桩基，由多根桩基在底部隐伏溶洞所在区域形成桩基群，筏板由所述桩基群支撑，形成承载体系；

所述筏板与仰拱为一体化浇筑结构，筏板中的钢筋与初期支护中的钢拱架固定焊接。

本发明穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系的特点也在于：在拱部溶洞的表面喷射混凝土形成表面防护层；在所述钢拱架上铺设初期支护钢筋网，针对在由所述初期支护钢筋网和拱部溶洞的拱顶形成的空腔以填充物进行填充，使空腔密实。

本发明穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系的特点也在于：针对在由所述初期支护钢筋网和溶洞拱顶形成的空腔以填充物进行填充是指：利用设置在空腔内的预留管进行充填，在初期支护钢筋网上依次形成轻质混凝土层和泡沫混凝土层，在由泡沫混凝土层与溶洞拱顶形成的空腔内吹沙形成沙填充腔。

本发明穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系施工方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：隧道开挖前针对拱部溶洞的位置进行判定，确定拱部溶洞的顶部安全，开挖揭露拱部溶洞；

步骤2：采用弱爆破进行隧道开挖，形成隧道开挖轮廓后，及时施作初期支护的钢拱架、在钢拱架上铺设钢筋网，在拱部溶洞的表面喷射混凝土形成表面防护层，设置预留管；

步骤3：设置锚索，锚索的锚固端伸入基岩中的长度不少于6m，锚索的尾部与钢拱架固定焊接，形成主动支护；

步骤4：施作拱架锁脚锚管，并在横向设置临时仰拱；

步骤5：开挖施工桩基，桩基的深度要伸入到稳定基岩中不少于2m，待桩基强度达到设计强度的70％时，对底部隐伏溶洞进行吹沙处理，填充溶洞，完成桩基施工；

步骤6：在仰拱部位进行开挖，将仰拱和桩基的筏板一同施工，钢拱架和筏板的钢筋焊接在一起，完成仰拱和筏板的施工；

步骤7：利用预留管进行拱部溶洞回填，依次形成高度不小于1m的轻质混凝土层和高度不小于2m的泡沫混凝土层，最后吹沙填充；

步骤8：施工隧道防水板及二次衬砌。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明由主动支护和桩板共同形成联合支护及承载体系，实现了大型溶洞群中隧道开挖安全及底部结构安全；

2、本发明锚固在拱部岩体中的锚索对钢拱架形成悬吊，避免在向开挖中钢拱架垮塌，也防止拱部掉块直接落在隧道内形成危害；

3、本发明中筏板与仰拱为一体化浇筑结构，并将筏板中的钢筋与初期支护中的钢拱架固定焊接，在保证承载力的同时，较之现有技术可以减小隧道底部结构的厚度，减少底部的开挖量，降低开挖深度，有效减少拱脚开挖形成悬空所造成的风险。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中标号：1锚索，2钢拱架，3筏板，4桩基，5轻质混凝土层，6泡沫混凝土层，7预留管，8锁脚锚管，9临时仰拱，10拱部溶洞，11底部隐伏溶洞。

具体实施方式

参见图1，本实施例中穿越溶洞群隧道主动支护与桩板联合体系是由锚索与桩板共同形成联合支护及承载体系，包括：

初期支护结构中的钢拱架2位于拱部溶洞10的下方；锚索1的前端锚固在拱部岩体中，锚索1的尾部固定焊接在钢拱架2上，锚索1沿钢拱架2的拱形边分布有多根，由锚索1对钢拱架2形成主动支护；在拱脚部位设置锁脚锚管8，并设置横向临时仰拱9，形成初期支护结构。

针对底部隐伏溶洞11设置桩基4，由多根桩基4在底部隐伏溶洞11所在区域形成桩基群，筏板3由桩基群支撑，形成承载体系。

筏板3与仰拱为一体化浇筑结构，筏板3中的钢筋与初期支护中的钢拱架2固定焊接。

本实施例中，在拱部溶洞10的表面喷射混凝土形成表面防护层；在钢拱架2上铺设初期支护钢筋网，针对在由初期支护钢筋网和拱部溶洞10的拱顶形成的空腔以填充物进行填充，使空腔密实；针对在由初期支护钢筋网和溶洞拱顶形成的空腔以填充物进行填充是指：利用设置在空腔内的预留管7进行充填，在初期支护钢筋网上依次形成轻质混凝土层5和泡沫混凝土层6，在由泡沫混凝土层6与溶洞拱顶形成的空腔内吹沙形成沙填充腔。

具体实施中，相应措施也包括：

在拱部施工完毕后，拱脚部位钢架采用直径为76mm、长度为6m的缩脚锚管进行固定，并施工临时仰拱；

开挖桩基时，桩体应伸入到稳定基岩2m以上；

施工筏板及隧道仰拱是采用间断开挖的方式交替进行拱圈下部的开挖；

施工过程：

步骤1：隧道开挖前针对拱部溶洞10的位置进行判定，确定拱部溶洞10的顶部安全，开挖揭露拱部溶洞10；

步骤2：采用弱爆破进行隧道开挖，形成隧道开挖轮廓后，及时施作初期支护的钢拱架2、铺设钢筋网，在拱部溶洞10的表面喷射混凝土形成表面防护层，设置预留管7；

步骤3：设置锚索1，锚索1的锚固端伸入基岩中的长度不少于6m，锚索1的尾部与钢拱架固定焊接，形成主动支护结构；锚索1也可以采用长管棚或长锚杆，若采用长锚杆，其锚固端伸入基岩中的长度不少于5m；

步骤4：施作拱架锁脚锚管8，并在横向设置临时仰拱，临时仰拱应避开桩基的位置，锁脚锚管的直径为76mm，长度为6m；

步骤5：开挖施工桩基4，桩基4的深度要伸入到稳定基岩中不少于2m，待桩基强度达到设计强度的70％时，对底部隐伏溶洞11进行吹沙处理，填充溶洞，完成桩基施工；

步骤6：在仰拱部位进行开挖，将仰拱和桩基的筏板3一同施工，初期支护的钢拱架2和筏板3的钢筋焊接在一起，完成仰拱和筏板的施工；

步骤7：利用预留管7进行拱部溶洞回填，依次形成高度不小于1m的轻质混凝土层5和高度不小于2m的泡沫混凝土层6，最后吹沙填充；

步骤8：施工隧道防水板及二次衬砌。

本发明特别适用于溶洞发育区的隧道施工。

Claims (4)

1.一种穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系，其特征是由锚索与桩板共同形成联合支护及承载体系，包括：

初期支护中的拱脚以上钢拱架(2)位于拱部溶洞(10)内；锚索(1)的前端锚固在拱部稳定岩体中，锚索(1)的尾部固定焊接在所述钢拱架(2)上，所述锚索(1)沿钢拱架(2)的拱形边分布有多根，由所述锚索(1)对隧道形成主动支护；在拱脚部位设置锁脚锚管(8)，并设置横向临时仰拱(9)，形成初期支护结构；

针对底部隐伏溶洞(11)设置桩基(4)，由多根桩基(4)在底部隐伏溶洞(11)所在区域形成桩基群，筏板(3)由所述桩基群支撑，形成承载体系；

所述筏板(3)与仰拱为一体化浇筑结构，筏板(3)中的钢筋与初期支护中的钢拱架(2)固定焊接。

2.根据权利要求1所述的穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系，其特征是：在拱部溶洞(10)的表面喷射混凝土形成表面防护层；在所述钢拱架(2)上铺设初期支护钢筋网，针对在由所述初期支护钢筋网和拱部溶洞(10)的拱顶形成的空腔以填充物进行填充，使空腔密实。

3.根据权利要求2所述的穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系，其特征是针对在由所述初期支护钢筋网和溶洞拱顶形成的空腔以填充物进行填充是指：利用设置在空腔内的预留管(7)进行充填，在初期支护钢筋网上依次形成轻质混凝土层(5)和泡沫混凝土层(6)，在由泡沫混凝土层(6)与溶洞拱顶形成的空腔内吹沙形成沙填充腔。

4.权利要求1所述穿越溶洞群的主动与桩板联合隧道支护体系的施工方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：隧道开挖前针对拱部溶洞(10)的位置进行判定，确定拱部溶洞(10)的顶部安全，开挖揭露拱部溶洞(10)；

步骤2：采用弱爆破进行隧道开挖，形成隧道开挖轮廓后，及时施作初期支护的钢拱架(2)、在钢拱架(2)上铺设钢筋网，在拱部溶洞(10)的表面喷射混凝土形成表面防护层，设置预留管(7)；

步骤3：设置锚索(1)，锚索(1)的锚固端伸入基岩中的长度不少于6m，锚索(1)的尾部与钢拱架(2)固定焊接，形成主动支护；

步骤4：施作拱架锁脚锚管(8)，并在横向设置临时仰拱；

步骤5：开挖施工桩基(4)，桩基(4)的深度要伸入到稳定基岩中不少于2m，待桩基强度达到设计强度的70％时，对底部隐伏溶洞(11)进行吹沙处理，填充溶洞，完成桩基施工；

步骤6：在仰拱部位进行开挖，将仰拱和桩基的筏板(3)一同施工，钢拱架(2)和筏板(3)的钢筋焊接在一起，完成仰拱和筏板的施工；

步骤7：利用预留管(7)进行拱部溶洞回填，依次形成高度不小于1m的轻质混凝土层(5)和高度不小于2m的泡沫混凝土层(6)，最后吹沙填充；

步骤8：施工隧道防水板及二次衬砌。

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