CN215057359U - 隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，包括有位于塌腔下部的回填反压石渣，回填反压石渣上部设有由开挖隧道伸入至塌腔内的回填混凝土泵管和出浆管，开挖隧道与塌方边线结合处设有竖直向下的封堵木模板，封堵木模板底部支撑在回填反压石渣上，其外侧通过加固脚手架管和加固钢筋进行固定，回填混凝土泵管和出浆管穿过封堵木模板时与加固脚手架管和加固钢筋固定连接。通过本实用新型结构在塌腔内回填高流态混凝土与原有围岩结合形成新的承载圈，使得围岩和回填混凝土保持自身稳定，加之采取有效的加强支护措施，保证后续施工和工程安全。

Description

隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构

技术领域

本实用新型涉及一种隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，属于隧道施工技术领域。

背景技术

隧洞开挖过程中地质塌方基本在每个工程都会出现，部分塌方处理对工程建设影响很大，工期延长、成本增加。工程建设者们通过多年努力，针对塌方处理不断摸索、总结出很多安全、快速的处理措施。较常见的处理方式有强支撑，回填砂或砂浆、混凝土形成承载圈，开挖绕洞予以避让等。

强支撑主要受力在于支撑体系，施工安全风险较大，工艺要求较为精细，型钢、锚杆等材料投入较多，另外上部空腔持续塌方对后续存在一定隐患；回填砂浆或沙土形成的承载圈强度较低，加之地下水作用耐久性较差；开挖绕洞所需工期长，成本高，一般会造成隧洞线形总体较差。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构。通过本实用新型结构在塌腔内回填高流态混凝土与原有围岩结合形成新的承载圈，使得围岩和回填混凝土保持自身稳定，加之采取有效的加强支护措施，保证后续施工和工程安全。处理大多为机械化作业，降低人工作业安全风险；石渣及回填混凝土等材料便利，便于施工组织；处理费用相对便宜，经济可行。

本实用新型的技术方案：隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，包括有位于塌腔下部的回填反压石渣，回填反压石渣上部设有由开挖隧道伸入至塌腔内的回填混凝土泵管和出浆管，开挖隧道与塌方边线结合处设有竖直向下的封堵木模板，封堵木模板底部支撑在回填反压石渣上，其外侧通过加固脚手架管和加固钢筋进行固定，回填混凝土泵管和出浆管穿过封堵木模板时与加固脚手架管和加固钢筋固定连接。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，开挖隧道与塌方边线结合处正下方的回填反压石渣上平、横交错码放多排、多层的砂袋，砂袋外部及上部采用封堵木模板进行封堵。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，开挖隧道与塌方边线结合横断面处四周洞壁上设有砂浆锚杆，最外侧的加固脚手架管和加固钢筋与砂浆锚杆固定连接。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，所述混凝土泵管深入塌方开挖结构线外4m，出浆管深入塌方开挖结构线外3m，且与塌腔顶部的塌方掉块错位设置。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，伸入至塌腔内部的回填混凝土泵管和出浆管采用工字钢三脚架进行支撑，位于封堵木模板外侧且敷设在回填反压石渣上的回填混凝土泵管底部支垫有方木垫块。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，所述封堵木模板顶部预留有观察、排气孔。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，所述回填反压石渣坡度为30°-40°。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，所述塌腔内的回填反压石渣最低点位于开挖隧道腰线以上，开挖隧道与塌方边线结合处下方的回填反压石渣距离拱顶高度≤2m。

前述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构中，所述塌腔内还设有排水设施。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的快速封堵浇筑结构中，通过设置回填反压石渣形成施工平台，在塌腔内设置回填混凝土泵管和出浆管实现泵送混凝土形成新的固结承载圈，在塌腔与开挖隧道结合处设置封堵木模板进行封堵，通过加固脚手架管、加固钢筋以及砂浆锚杆对封堵木模板进行加固，保证模板结构稳定。封堵木模板与回填反压石渣之间通过堆放砂袋，砂袋与回填反压石渣之间可紧密贴合，砂袋表面平整便于封堵木模板的安装，避免混凝土外漏。通过该结构可实现石渣回填反压+妥善引排渗水+泵送混凝土形成新的承载圈，可实现塌腔的快速回填封堵。后续隧道开挖过程中采用分上下台阶、预留核心土减少塌方临空面+超前支护+短进尺开挖+型钢拱架加强支护+加密监控量测的开挖方式，保证施工和工程安全。在塌方后第一时间构建该快速封堵浇筑结构，组织回填反压，可减少塌方临空面，控制塌方进一步扩大；对塌方部位渗水妥善引排至塌方体外，避免影响围岩稳定和回填混凝土质量；在塌腔内回填高流态混凝土与原有围岩结合形成一新的承载圈，使得围岩和回填混凝土保持自身稳定。

该结构具有明显优势，处理过程大多为机械化作业，降低人工作业安全风险；石渣及回填混凝土等材料便利，便于施工组织；避免塌方持续扩大，工期可控，费用相对便宜，经济可行。在采用该结构时，最关键的即为回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑。

附图说明

附图1为隧洞地质塌方回填泵送混凝土示意图；

附图2为隧洞地质塌方回填泵送混凝土泵管安装及封堵示意图；

附图标记：1-砂浆锚杆；2-观察、排气孔；3-加固脚手架管；4-加固钢筋；5-回填混凝土泵管；6-出浆管；7-回填反压石渣；8-开挖隧道；9、塌方边线；10-砂袋；11-封堵木模板，12-第一次混凝土回填面；13-工字钢三脚架；14-方木垫块；15-塌方出水；16-塌方掉块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例：隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，如附图1-2所示，包括有位于塌腔下部的回填反压石渣7，回填反压石渣7上部设有由开挖隧道8伸入至塌腔内的回填混凝土泵管5和出浆管6，回填混凝土泵管5和出浆管6斜向上伸入至塌腔上方，开挖隧道8与塌方边线9结合处设有竖直向下的封堵木模板11，封堵木模板11底部支撑在回填反压石渣7上，其外侧采用加固脚手架管3及加固钢筋4进行横向、竖向、斜向不同方向的固定，其中回填混凝土泵管5和出浆管6穿过封堵木模板11时对回填混凝土泵管5和出浆管6四周利用加固脚手架管3和加固钢筋4固定。

该结构中，控制塌方进一步扩大是降低塌方处理难度、安全风险和成本费用的首要工作，当塌方稳定后首先采用石渣回填形成回填反压石渣7，一方面回填反压石渣7可缩小塌方洞段的临空面，避免已塌方部位和开挖成型洞段受塌方影响连带塌方。另一方面回填反压石渣7采用洞渣或石渣料源便利，便于施工组织，同时回填反压后形成塌方处理工作平台，在该平台上施作封堵木模板11工程量减少，便于施工，而且可以快速通过泵送混凝土与塌腔内的原有围岩有效结合，形成新的固结承载圈。同时回填反压采用机械化作业，可有效降低人工施工安全风险。回填反压石渣7完成后紧接着安装回填混凝土泵管5和出浆管6，以及封堵木模板11，封堵木模板11通过加固脚手架管3和加固钢筋4进行支撑固定，然后即可在塌腔内回填高流态混凝土与原有围岩结合形成一新的承载圈，使得围岩和回填混凝土保持自身稳定。

为使回填混凝土能够尽快实施并发挥承载圈作用，快速封堵提供浇筑条件至关重要。在开挖隧道8与塌方边线9结合处正下方的回填反压石渣7上平、横交错码放2-3层、2-3排的砂袋10，砂袋10外部及上部采用封堵木模板11进行封堵。通过在回填反压石渣7表面码放多排、多层的砂袋10，使得砂袋10与回填反压石渣7表面紧密贴合，而且其表面相对比较平整，再在其上布置封堵木模板11，可提高封堵效果，避免泵送的混凝土外漏。

开挖隧道8与塌方边线9结合横断面处四周洞壁上设有砂浆锚杆1，最外侧的加固脚手架管3和加固钢筋4与砂浆锚杆1固定连接。形成整体受力效果，加强加固脚手架管3和加固钢筋4对封堵木模板11的支撑效果。

塌腔内通过回填混凝土泵管5泵送混凝土形成新的固结承载圈，并与原有围岩有效结合，保持围岩与浇筑混凝土自身稳定是处理塌方最关键的措施。为保证回填混凝土密实性和厚度满足承载要求，在封堵时布置回填混凝土泵管5、出浆管6(出浆管6兼顾排水及通气孔)、观察孔等。其中开挖隧道8开挖宽度大于10m时至少保证3m的回填厚度，开挖宽度小于10m时至少保证2m的回填厚度。据此计算回填混凝土泵管5深入塌方开挖结构线外4m，出浆管6深入塌方开挖结构线外3m，即填混凝土泵管5伸入至塌腔的顶端距开挖隧道8拱顶4m高度，出浆管6伸入至塌腔的顶端距开挖隧道8拱顶3m高度，保证所浇筑混凝土形成2-3m承载拱圈。混凝土泵管5和出浆管6均要避开塌方掉块16，避免堵塞泵管影响回填。

保证回填混凝土连续浇筑一次到位直接影响塌方处理效果，首先回填混凝土泵管5和出浆管6应平直，减少使用弯头，避免在混凝土回填时堵塞泵管，故位于封堵木模板11外侧且敷设在回填反压石渣7上的回填混凝土泵管5和出浆管6底部支垫有方木垫块14减小其弯曲幅度。对深入塌腔内的回填混凝土泵管5和出浆管6在保证作业人员安全的前提下采用工字钢三角架13，或手脚架管三脚架进行支撑固定，三脚架浇筑在塌腔内，起到加固作用。另外保证混凝土拌合物质量，通过试验检测保证混凝土施工性能和强度等指标要求，塌落度一般控制160mm左右。回填混凝土浇筑前先对塌腔回填方量进行预估，便于控制混凝土回填方量及厚度。浇筑前先采用砂浆进行润管，回填混凝土保证连续、慢速浇筑，避免停止、中断，杜绝混凝土堵管。待出浆管6开始流出混凝土，结合排气、观察孔2观看塌腔内混凝土回填情况达到规划厚度后停止浇筑。

塌方回填混凝土属于隐蔽工程，为进一步保证回填质量，具备条件时可在封堵体上顶部预留30cm大小的排气、观察孔2，不具备预留条件的后续可钻孔检查。便于排出塌腔内的气体，同时也方便观察塌腔内混凝土的回填情况。

为保证回填反压石渣7自身稳定，回填反压石渣7坡度控制在30-40°范围。回填反压高度至塌方空腔部位效果最好，大多工程受条件限制很难实施，但最少应回填反压至开挖隧道8腰线以上，上部预留口不超过2m，以便于封堵回填。

开挖期间或塌方后有塌方出水15大大增加塌方处理难度，在混凝土回填前设法布管集中引排至塌方体外，利用洞内抽排水设备统一抽排至洞外。避免渗水集中在塌腔内导致塌方扩大，另外影响回填混凝土质量。

除以上外，还应注意以下事项：

回填混凝土浇筑全过程安排专人对封堵加固情况进行检查，如封堵体局部出现变形、松动则立即采取加固措施，避免封堵体开裂、移位，或垮塌。同时密切观察周边洞壁是否出现渗漏、开裂或变形，如有异常情况则应减慢混凝土浇筑速度，降低输送泵压力。

回填混凝土强度达到70％方可组织后续施工，在洞内环境温度低于10℃时布置加热装置，使得混凝土强度快速增长，一般等强时间需要2-3天。强度达到后开始施作超前支护锚杆或小导管，分上下台阶，或预留核心土，采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤观测”方式进行后续处理，为避免爆破震动，塌方部位采用破碎锤有序凿除。

具体实施方式

1.图中①所示部分：

(1)参见图1，交通隧洞中出现地质塌方，待塌方趋于稳定后，第一时间采用洞渣料或其他石渣先对塌方部位进行反压回填，形成回填反压石渣7，通过回填反压石渣7缩小塌方临空面，避免塌方规模进一步扩大，同时形成施工处理平台。

(2)参见图1，安装泵送混凝土管，其中回填混凝土泵管5深入塌方开挖结构线外4m，出浆管6深入塌方开挖结构线外3m，保证所浇筑混凝土形成2-3m承载拱圈，混凝土回填位置至第一次混凝土回填面12。回填混凝土泵管5和出浆管6均要避开塌方掉块16，避免堵塞泵管无法回填。

(3)参见图1，对深入塌腔内的回填混凝土泵管5和出浆管6采用工字钢三角架13，或脚手架管进行支撑固定。对塌腔外的回填混凝土泵管5和出浆管6采用方木垫块14等进行加垫，保证泵管平直，尽量减少使用弯头，避免在混凝土回填时堵塞泵管。

(4)参见图2，对回填反压石渣7上部预留口进行加固。其中：回填渣体上部码放2-3层，2-3排砂袋10，按照平、横交错码放，砂袋10外部及上部采用封堵木模板11进行封堵。

(5)参见图2，砂袋10外部及上部封堵木模板11采用加固脚手架管3及加固钢筋4进行横向、竖向、斜向固定，其中对回填混凝土泵管5和出浆管6四周利用加固脚手架管3固定牢靠，加固脚手架管3及加固钢筋4与四周的砂浆锚杆1焊接牢固。

(6)参见图2，具备条件时在上顶部预留30cm大小的排气、观察孔2，不具备条件可根据需要后续钻孔检查。

(7)塌方体中如有塌方出水15，则布管集中引排至塌方体外，利用洞内抽排水设备统一抽排至洞外。

(8)待上述准备工作全部到位后，安装混凝土输送泵，并与回填混凝土泵管5可靠连接。检查所有设备完好性，人员全部组织到位，立即组织浇筑。

(9)浇筑前先对塌腔回填混凝土方量进行预估，便于控制混凝土回填方量及厚度。浇筑前先采用砂浆进行润管，采用高流态混凝土连续、慢速浇筑，浇筑过程避免停止、中断，杜绝混凝土堵管。浇筑全过程安排专人对封堵加固情况进行检查，如局部出现变形、松动则立即采取加固措施，避免封堵体开裂、移位，或垮塌。

(10)如图1，待出浆管6开始流出混凝土，结合观察孔观看塌腔内混凝土回填高度达到规定厚度后停止浇筑。

(11)回填混凝土强度达到70％以上后，开始施作超前支护锚杆或小导管，分上下台阶，或预留核心土，采用“短进尺、弱爆破、强支护、勤观测”方式进行后续处理，为避免爆破震动，采用破碎锤慢慢凿除。

图中②所示部分：

根据①部分处理效果及工程耐久性要求确定是否需要回填处理，如需处理采用低标号混凝土或砂浆，或沙土均可，回填注意事项及流程同①部分。

实用案例

某水电站前期交通隧洞分别布置在金沙江左、右岸的低、中、高高程，总长达30km，隧洞点多面广、占线长，沿线地质条件复杂，隧洞群穿过浅埋、偏压地层及冲沟、堆积体部位，部分隧洞受高地应力影响，开挖过程中不时出现片帮、岩爆。部分隧洞在开挖过程中出现较大规模及以上级塌方，部分隧洞出现涌水。受深陡峡谷地形影响，大多隧洞为单头开挖掘进，施工组织难度大。

针对开挖过程中出现的数次塌方，现场紧急采用：石渣回填反压塌方部位+妥善引排渗水+泵送混凝土回填空腔+分上下台阶、预留核心土+超前支护+短进尺开挖+型钢拱架加强支护+监控量测的方式安全处理通过，取得良好效果。

Claims (9)

1.隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：包括有位于塌腔下部的回填反压石渣(7)，回填反压石渣(7)上部设有由开挖隧道(8)伸入至塌腔内的回填混凝土泵管(5)和出浆管(6)，开挖隧道(8)与塌方边线(9)结合处设有竖直向下的封堵木模板(11)，封堵木模板(11)底部支撑在回填反压石渣(7)上，其外侧通过加固脚手架管(3)和加固钢筋(4)进行固定，回填混凝土泵管(5)和出浆管(6)穿过封堵木模板(11)时与加固脚手架管(3)和加固钢筋(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：开挖隧道(8)与塌方边线(9)结合处正下方的回填反压石渣(7)上平、横交错码放多排、多层的砂袋(10)，砂袋(10)外部及上部采用封堵木模板(11)进行封堵。

3.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：开挖隧道(8)与塌方边线(9)结合横断面处四周洞壁上设有砂浆锚杆(1)，最外侧的加固脚手架管(3)和加固钢筋(4)与砂浆锚杆(1)固定连接。

4.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：所述混凝土泵管(5)深入塌方开挖结构线外4m，出浆管(6)深入塌方开挖结构线外3m，且与塌腔顶部的塌方掉块(16)错位设置。

5.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：伸入至塌腔内部的回填混凝土泵管(5)和出浆管(6)采用工字钢三脚架(13)进行支撑，位于封堵木模板(11)外侧且敷设在回填反压石渣(7)上的回填混凝土泵管(5)底部支垫有方木垫块(14)。

6.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：所述封堵木模板(11)顶部预留有观察、排气孔(2)。

7.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：所述回填反压石渣(7)坡度为30°-40°。

8.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：所述塌腔内的回填反压石渣(7)最低点位于开挖隧道(8)腰线以上，开挖隧道(8)与塌方边线(9)结合处下方的回填反压石渣(7)距离拱顶高度≤2m。

9.根据权利要求1所述的隧洞地质塌方回填混凝土泵管安装及快速封堵浇筑结构，其特征在于：所述塌腔内还设有排水设施。

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