CN215292504U - 穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，包括隧道及大型岩溶空腔，大型岩溶空腔中含有堆积物，在隧道底板底部设置纵向以及横向的桩顶冠梁，隧道底板钢筋与桩顶冠梁钢筋焊接牢固形成一体；在桩顶冠梁底部设置支撑桩，支撑桩上部钢筋深入桩顶冠梁内。该结构采用支撑桩及桩顶冠梁结构将穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构支撑起来，保证隧道结构整体稳定性，可以大大减少隧道施工时对其底部大型岩溶空腔的处理工程量，降低对岩溶空腔空间的施工干扰，保证岩溶空腔地下水、岩溶水的下泄通道，避免因地下水等因素对隧道结构产生其他不利影响，简化施工过程，节省工程量，节省工期及工程投资。

Description

穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构

技术领域

本实用新型涉及一种穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，属于交通工程技术领域，适用于交通隧道工程施工过程中遇到底部存在大型岩溶空腔需自岩溶空腔顶板穿过时隧道结构的设计与施工。

背景技术

在我国西南部山区，尤其是云贵川地区，由于山高谷深，沟壑纵横的地形地貌特征，特大断面隧道不断涌现，而岩溶又是我国西南部山区普遍存在的地质现象，隧道不可避免的穿越岩溶地层。岩溶地层复杂多变，施工难度大，隧道穿越该地层往往为该线路的控制性工程。隧道穿越岩溶地层施工时，限于超前地质预报偏差造成岩溶不能有效处治、处治不当等原因，往往仓促通过，涌水、洞顶失水、突泥、坍塌等岩溶灾害时有发生，给工程施工安全带来了严重威胁，对岩溶的处理也大大增加了工程投资。

溶洞是指随着地下水在岩溶通道中的运移，可溶岩持续受溶蚀、冲蚀和潜蚀作用而形成的地下洞穴。溶洞大都分布在可溶岩地区的断层带和裂隙带，溶洞的形成使基岩不再完整，大幅降低了基岩的承载力。岩溶空腔的存在造成隧道场址区地应力与普通底层存在差异，尤其在岩溶空腔顶板应力集中严重，当隧道自岩溶顶板上部穿越时，若不妥善处理，岩溶顶板在上部荷载、振动或地下水波动等因素作用下，可能因失稳而发生破坏，导致隧道基础下沉或不均匀沉降，对隧道的安全造成严重损害。隧道工程施工过程中，当遇到隧道底部存在遇到溶洞、溶腔时，通常采用回填法、桥梁跨越等方法处理，回填法采用浆砌石、碎石、或者混凝土将岩溶空腔填充，常用于处理小型溶洞、溶腔；大型溶洞、溶腔空间较大，且存在地下水，为避免大量回填及便于排水，通常采用桥梁进行跨越。

如现有技术中，深圳市综合交通设计研究院有限公司的发明专利公开文献CN112482185A公开了一种新型山区隧道间的桥梁跨越结构及施工方法。该桥梁跨越结构包括桥梁主梁、桥台翼墙、缓冲层以及水泥碎石稳定填筑体。桥梁主梁与桥台翼墙顶部固结，形成门型刚架桥。又如，中铁二院工程集团有限责任公司的实用新型CN212105899U公开了一种穿越巨型溶洞的桥梁跨越分离式承载结构，包括设于溶洞中的拱墙和基座，基座位于拱墙下方，拱墙和基座沿隧道线路方向设置，拱墙和基座围成的区域用于设置桥梁梁体，拱墙底部抵接于基座顶部，拱墙通过若干锚索悬吊，锚索锚固于溶洞顶部。采用该分离式承载结构，由于基座和拱墙是分离的，二者之间未做连接，当隧道线路下部填充体发生沉降时仅基座沉降，而拱墙由锚索悬吊则不会发生沉降。

然而大型岩溶空腔由于其跨度大、空间高，桥梁施工难度较大、投资高。因此，隧道穿越大型岩溶空腔顶板的现有技术仍有一定的工程局限性，适用范围较窄，有待进一步提高。

实用新型内容

针对由于大型岩溶空腔跨度大、空间高的特点导致隧道穿越其顶板施工时施工难度大、投资高的问题，本实用新型提供一种穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，该结构采用支撑桩及桩顶冠梁结构将穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构支撑起来，保证隧道结构整体稳定性，可以大大减少隧道施工时对其底部大型岩溶空腔的处理工程量，降低对岩溶空腔空间的施工干扰，保证岩溶空腔地下水、岩溶水的下泄通道，避免因地下水等因素对隧道结构产生其他不利影响，简化施工过程，节省工程量，节省工期及工程投资。

本实用新型是这样实现的：

一种穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，包括隧道及大型岩溶空腔，大型岩溶空腔中含有堆积物，在隧道底板底部设置纵向以及横向的桩顶冠梁，隧道底板钢筋与桩顶冠梁钢筋焊接牢固形成一体；在桩顶冠梁底部设置支撑桩，支撑桩上部钢筋深入桩顶冠梁内。

其中，支撑桩采用钢筋混凝土灌注桩，混凝土强度不低于C40；支撑桩采用圆桩以方便机械施工，桩径1.2～2.5m；支撑桩至少设置2排，每排至少设置2根，桩与桩的横向及纵向间、排距4～8m。支撑桩底部嵌入堆积物下部稳固基岩深度不小于2m。另外，还包括设置支撑桩底部的扩大桩基础。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：

(1)采用支撑桩及桩顶冠梁结构将穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构支撑起来，将隧道荷载传递至大型岩溶空腔底部稳固基岩，保证隧道结构整体稳定性，可以大大减少隧道施工时对其底部大型岩溶空腔的处理工程量，简化施工过程，节省工期及工程投资。

(2)通过调整支撑桩的排数和间距，可以适应隧道底部大型岩溶空腔不同的跨度，通过调整支撑桩的长度，可以适应隧道穿越大型岩溶空腔顶板不同的空腔高度。

(3)降低了对岩溶空腔空间的施工干扰，避免对岩溶空腔顶板施加外荷载，保证岩溶空腔顶板自身稳定性，同时减少对岩溶空腔空间的侵占，保证岩溶空腔地下水、岩溶水下泄通道，避免因地下水等因素对隧道结构产生其他不利影响。

附图说明

图1为本实用新型典型纵剖面图；

图2为本实用新型典型横剖面图；

图3为本实用新型平面布置示意图。

附图标记说明：1-隧道；2-大型岩溶空腔；3-堆积物；4-桩顶冠梁；5-支撑桩；6-扩大桩基础；7-稳固基岩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型是这样实施的：

隧道1施工过程中遇到大型岩溶空腔2时需自其上部顶板穿越时，采用地质、物探等手段确定该大型岩溶空腔2的范围、边界以明确隧道1与其底部大型岩溶空腔2的相对位置关系。

根据大型岩溶空腔2的空间布置情况，在隧道1底板底部设置纵向以及横向的桩顶冠梁4，隧道1底板钢筋与桩顶冠梁4钢筋焊接牢固形成一体，保证隧道1结构的荷载通过底板传递至桩顶冠梁4再向下部传递。

桩顶冠梁4底部设置支撑桩5，支撑桩5上部钢筋深入桩顶冠梁4内，使其成为整体结构工程支撑上部隧道1结构，桩顶冠梁4受到的力传递至支撑桩5，再通过支撑桩5传递至大型岩溶空腔2底部稳固基岩7。

支撑桩5采用钢筋混凝土灌注桩，混凝土强度不低于C40，支撑桩5采用圆桩以方便机械施工，桩径1.2～2.5m，支撑桩至少设置2排，每排至少设置2根，桩与桩的横向及纵向间、排距4～8m，支撑桩5底部嵌入堆积物3下部稳固基岩7深度不小于2m以保证结构稳定。通过桩底爆破的方式设置扩大桩基础6，对支撑桩5桩底进行扩孔以降低支撑桩5对基础承载力的要求，以保证支撑桩5基础的稳定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，包括隧道(1)及大型岩溶空腔(2)，大型岩溶空腔(2)中含有堆积物(3)，其特征在于：在隧道(1)底板底部设置纵向以及横向的桩顶冠梁(4)，隧道(1)底板钢筋与桩顶冠梁(4)钢筋焊接牢固形成一体；在桩顶冠梁(4)底部设置支撑桩(5)，支撑桩(5)上部钢筋深入桩顶冠梁(4)内。

2.根据权利要求1所述的穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，其特征在于：所述支撑桩(5)采用钢筋混凝土灌注桩，混凝土强度不低于C40；所述支撑桩(5)采用圆桩以方便机械施工，桩径1.2～2.5m；所述支撑桩(5)至少设置2排，每排至少设置2根，桩与桩的横向及纵向间、排距4～8m。

3.根据权利要求1所述的穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，其特征在于：所述支撑桩(5)底部嵌入堆积物(3)下部稳固基岩(7)深度不小于2m。

4.根据权利要求1所述的穿越大型岩溶空腔顶板的隧道结构，其特征在于：还包括设置支撑桩(5)底部的扩大桩基础(6)。

Images