CN213478343U - 峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其包括包括小导管、初期支护层、二次衬砌层、引水管道、排水泄压管路、混凝土填充层和吹砂缓冲层，二次衬砌层和初期支护层由内至外逐层环形分布，混凝土填充层设置在初期支护层的外侧，吹砂缓冲层设置在混凝土填充层外侧，小导管有数个并沿隧道拱顶斜上方分布，且小导管中具有灌浆料，排水泄压管路设置在二次衬砌层和初期支护层之间并具有穿过地进入二次衬砌层的排水口，引水管道设置在二次衬砌层内侧并穿过二次衬砌层和初期支护层往外延伸。通过此结构处治的隧道软弱富水地段和溶洞区域，施工速度快，处治效果好，隧道结构稳定牢固，施工期和运营期安全风险可控。

Description

峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构

技术领域

本实用新型涉及公路隧道施工技术领域，具体是峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构。

背景技术

随着我国高速公路网的日趋形成，高速公路在不断地向山区、高原等偏远地区延伸，然而在峰丛地貌区修建高速公路，不可避免地要穿越岩溶区、软弱富水地带，公路隧道如何在这种不良地质条件下安全快速的施工成为摆在工程师和科研技术人员面前的一大难题。

目前，公路隧道在穿越峰丛地貌岩溶区施工技术领域中还没有一套成熟系统有效的方法来处理软弱富水地带和溶腔填充，隧道施工人员承受着洞内涌水突泥、溶洞塌陷的巨大安全风险，另外隧道结构层如果在这些部位没有进行特殊设计，得不到合理的加强处理，隧道在运营期将会面临着结构开裂渗水影响行车安全的风险。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供解决峰丛地貌岩溶区围岩软弱、富水、溶洞发育等不良地质条件下隧道难以安全掘进等技术难题的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其包括包括小导管、初期支护层、二次衬砌层、引水管道、排水泄压管路、混凝土填充层和吹砂缓冲层，二次衬砌层和初期支护层由内至外逐层环形分布，混凝土填充层设置在初期支护层的外侧，吹砂缓冲层设置在混凝土填充层外侧，小导管有数个并沿隧道拱顶斜上方分布，且小导管中具有灌浆料，排水泄压管路设置在二次衬砌层和初期支护层之间并具有穿过地进入二次衬砌层的排水口，引水管道设置在二次衬砌层内侧并穿过二次衬砌层和初期支护层往外延伸。

进一步，小导管包括超前小导管和系统小导管，超前小导管沿隧道方向延伸并等距间隔地分布，系统小导管沿隧道径向延伸并等距间隔地分布。

进一步，超前小导管为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为4.3至4.8米，纵向间距2.1至2.6米，环向间距0.35至0.45米，超前小导管中注入有水泥净浆。

进一步，系统小导管为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为3.8至4.2米，纵向间距为48至52厘米，环向间距为96至103厘米，系统小导管中注入有水泥浆和水玻璃双液浆。

进一步，初期支护层包括又外至内的第一道初期支护和第二道初期支护，第一道初期支护和第二道初期支护分别均由φ8钢筋网、I22b工字钢拱架、厚28cm的喷射C25混凝土构成。

进一步，二次衬砌层采用厚度为76至83厘米的C40防水钢筋混凝土，二次衬砌层与初期支护层的第二道初期支护之间设置有由350g/m2无纺布和双层1.5mm厚EVA防水卷材组成的防水层。

进一步，排水泄压管路包括泄水管、泄水阀和水压表。

进一步，引水管在隧道内的左右两侧和下部设有引水口，引水管采用直径10cm，长度不小于5m的钢管。

进一步，混凝土填充层为2m厚泵送C15混凝土。

进一步，吹砂缓冲层为1m厚砂层。

本实用新型的有益效果是：通过此结构实现的隧道，可解决公路隧道在穿越峰丛地貌岩溶区面临涌水突泥、溶洞坍塌巨大安全风险的技术难题，并且其处治的隧道软弱富水地段和溶洞区域，施工速度快，处治效果好，隧道结构稳定牢固，施工期和运营期安全风险可控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的截面结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电焊连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，还需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，本实用新型一种实施例的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，包括小导管、初期支护层、二次衬砌层5、引水管道6、排水泄压管路7、混凝土填充层8和吹砂缓冲层9，二次衬砌层5和初期支护层由内至外逐层环形分布，在隧道拱顶有溶腔处，在该处将混凝土填充层8设置在初期支护层的外侧，并将吹砂缓冲层9设置在混凝土填充层9外侧，以处治溶腔；在隧道地质具有涌水突泥处，小导管有数个并沿隧道拱顶斜上方分布，且小导管中具有灌浆料；排水泄压管路7设置在二次衬砌层5和初期支护层之间并具有穿过地进入二次衬砌层5的排水口，引水管道6设置在二次衬砌层5内侧并穿过二次衬砌层5和初期支护层往外延伸，如图所示吹砂缓冲层9外侧上方具有通过超前地质预报手段预测出的溶腔通道10，二次衬砌层5、初期支护层构成隧道的结构保护层具有加强处理的牢固结构，混凝土填充层8和吹砂缓冲层9可有效避免因溶洞塌陷的安全风险，另外配合小导管能使隧道结构不惧涌水突泥，同时排水泄压管路7可将隧道结构层背后的的水压力进行释放以避免水压破坏结构，而且引水管道6将隧道内的积水在内在高压的作用下自然引出到外界排放。

参考图1，小导管包括超前小导管1和系统小导管2，超前小导管2沿隧道方向延伸并等距间隔地分布，系统小导管2沿隧道径向延伸并等距间隔地分布，从而在轴向和径向的隧道结构。

超前小导管1为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为4.3至4.8米，纵向间距2.1至2.6米，环向间距0.35至0.45米，超前小导管1中注入有水泥净浆，有效地增强隧道在混凝土填充层8的轴向结构牢固性

系统小导管2为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为3.8至4.2米，在拱顶及边墙约300°范围内呈梅花形分布，纵向间距为48至52厘米，环向间距为96至103厘米，系统小导管2中注入有水泥浆和水玻璃双液浆，有效地增强隧道在混凝土填充层8的径向结构牢固性。

参考图1，初期支护层包括又外至内的第一道初期支护3和第二道初期支护4，第一道初期支护3和第二道初期支护4分别均由φ8钢筋网、I22b工字钢拱架、厚28cm的喷射C25混凝土构成，钢拱架间距为50cm，预留变形量分别为4至6厘米和14至18厘米，第一道初期支护3和第二道初期支护4保护隧道结构的同时，通过分层构造可让隧道的环形结构施工容易达成。

二次衬砌层5采用厚度为76至83厘米的C40防水钢筋混凝土，二次衬砌层5与初期支护层的第二道初期支护4之间设置有由350g/m2无纺布和双层1.5mm厚EVA防水卷材组成的防水层。

排水泄压管路7包括泄水管、泄水阀和水压表，由此可监测测初期支护层与二衬衬砌层5之间的水压力，从水压表读得水压过大时开启泄水阀在隧道内进行排水，然后从引水管6将水引出

引水管6在隧道内的左右两侧和下部设有引水口，引水管6采用直径10cm，长度不小于5m的钢管，引水管6上还设置有引水阀用来引出隧道结构层外围的涌水，减小其水压力，保证结构安全。

混凝土填充层9为2m厚泵送C15混凝土，作为隧道结构层在溶腔处的加强层。

吹砂缓冲层9为1m厚砂层，其通过预留管道将砂吹入加强层内，缓冲溶洞落石对隧道结构层的冲击。

峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构施工方法为：隧道开挖前先施做双排的小导管超前支护，注浆完成后进行开挖，每次进尺为50cm；然后施做洞内径向的系统小导管，并依次施做第一道初期支护、第二道初期支护、外围的引水管道；拱顶溶腔填充利用初期支护钢拱架作为模板支架搭设底模，向溶腔内泵送2m厚C15混凝土，并预埋直径为10cm的钢管，作为吹砂通道；待泵送混凝土强度达到设计强度后，向溶腔内吹入细砂，砂层厚度为1m；初期支护和溶腔填充完成，进尺达到一定的长度后，施做二次衬砌，同时安装排水泄压管路。施工完成后，及时收集水压表读数，水压过大时，打开泄水阀进行排水，减轻隧道结构层背后水压力。

通过明确隧道施工方法和支护参数，解决公路隧道在穿越峰丛地貌岩溶区面临涌水突泥、溶洞坍塌巨大安全风险的技术难题。运用该实用新型处治的隧道软弱富水地段和溶洞区域，施工速度快，处治效果好，隧道结构稳定牢固，施工期和运营期安全风险可控。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构参数作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：包括小导管、初期支护层、二次衬砌层、引水管道、排水泄压管路、混凝土填充层和吹砂缓冲层，二次衬砌层和初期支护层由内至外逐层环形分布，混凝土填充层设置在初期支护层的外侧，吹砂缓冲层设置在混凝土填充层外侧，小导管有数个并沿隧道拱顶斜上方分布，且小导管中具有灌浆料，排水泄压管路设置在二次衬砌层和初期支护层之间并具有穿过地进入二次衬砌层的排水口，引水管道设置在二次衬砌层内侧并穿过二次衬砌层和初期支护层往外延伸。

2.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：小导管包括超前小导管和系统小导管，超前小导管沿隧道方向延伸并等距间隔地分布，系统小导管沿隧道径向延伸并等距间隔地分布。

3.根据权利要求2所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：超前小导管为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为4.3至4.8米，纵向间距2.1至2.6米，环向间距0.35至0.45米，超前小导管中注入有水泥净浆。

4.根据权利要求2所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：系统小导管为带孔钢管，其直径为40至45毫米，长度为3.8至4.2米，纵向间距为48至52厘米，环向间距为96至103厘米，系统小导管中注入有水泥浆和水玻璃双液浆。

5.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：初期支护层包括又外至内的第一道初期支护和第二道初期支护，第一道初期支护和第二道初期支护分别均由φ8钢筋网、I22b工字钢拱架、厚28cm的喷射C25混凝土构成。

6.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：二次衬砌层采用厚度为76至83厘米的C40防水钢筋混凝土，二次衬砌层与初期支护层的第二道初期支护之间设置有由350g/m2无纺布和双层1.5mm厚EVA防水卷材组成的防水层。

7.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：排水泄压管路包括泄水管、泄水阀和水压表。

8.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：引水管在隧道内的左右两侧和下部设有引水口，引水管采用直径10cm，长度不小于5m的钢管。

9.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：混凝土填充层为2m厚泵送C15混凝土。

10.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区公路隧道的涌水突泥及拱顶溶腔处治结构，其特征在于：吹砂缓冲层为1m厚砂层。

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