CN221322429U - 一种全充填溶洞隧道的支护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全充填溶洞隧道的支护装置，包括隧道基洞和设置在隧道基洞内的初期支护以及二次衬砌，隧道基洞两侧的侧壁上设置有台阶，台阶上设置有支撑底板，支撑底板上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管，初期支护包括外层支护和内层钢拱架，外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网和外层钢拱架，外层钢拱架的下端与支撑底板固定连接，钢筋网、外层钢拱架和内层钢拱架的内部均填充有喷射混凝土。具有承载能力强，安全可靠，支撑效果好的优点，能满足使用的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种全充填溶洞隧道的支护装置。
背景技术
溶洞是可溶性岩层因喀斯特作用所形成的天然洞穴，当建筑地基、水利水电隧洞及洞室、公路铁路隧道、采矿巷道灯工程穿越碳酸盐类、硫酸岩、卤盐类岩层时，常会遭遇与溶洞相关的复杂工程问题。大量地下隧洞工程实践表面，溶洞分布位置随机、发育规模各异、充填情况不一，溶洞的这些特殊性和差异性，使得岩溶工程具有其独有的特点，现有的一般岩土工程施工工艺、施工规范不能直接用于岩溶工程。
目前，当公路、铁路隧道穿越的溶洞为空溶洞或半充填溶洞时，大都采用传统的浆砌片石回填、桥梁结构跨越及普通隧道结构穿越等，如采用桥式穿越、锚杆、钢筋网、钢架支撑、预注浆小导管支护等结构进行施工。但当隧道需穿越溶腔巨大、充填物松散、水土压力大、稳定性差的大型全充填溶洞时，若还是采用单层喷混凝土、系统锚杆与内置钢架的柔性支护装置，由于溶洞充填物的自稳能力差，系统锚杆难以发挥其应有的作用，降低了支护装置的整体承载能力，支护装置易在施工过程中产生较大的变形，甚至可能导致整个支护装置发生开裂、破坏，进而溶洞充填物坍塌，充填物失稳涌入隧道开挖空间，进而引起隧道上覆地层塌陷发生突泥等问题，就会严重威胁施工人员的生命安全和隧道的结构稳定。因此，研制开发一种承载能力强，安全可靠，支撑效果好的全充填溶洞隧道的支护装置是客观需要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种承载能力强，安全可靠，支撑效果好的全充填溶洞隧道的支护装置。
本实用新型的目的是这样实现的，包括隧道基洞和设置在隧道基洞内的初期支护以及二次衬砌，隧道基洞两侧的侧壁上设置有台阶，台阶上设置有支撑底板，支撑底板上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管，初期支护包括外层支护和内层钢拱架，外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网和外层钢拱架，外层钢拱架的下端与支撑底板固定连接，钢筋网、外层钢拱架和内层钢拱架的内部均填充有喷射混凝土。
进一步的，上部注浆管包括竖向注浆管和倾斜注浆管。
进一步的，倾斜注浆管的数量为2根，2根倾斜注浆管与竖向注浆管之间的夹角分别为30°和60°。
进一步的，内层钢拱架和二次衬砌之间设置防排水系统。
进一步的，注浆管的长度为5～10米。
进一步的，支撑底板下方的内层钢拱架侧壁上设置有下部注浆管，内层钢拱架的底部设置有底部注浆管。
本实用新型的有益效果如下：
一是本实用新型整个支护装置的上部采用了双层支护的结构，外层支护采用了钢筋网、外层钢拱架和喷射混凝土的结构，内层支护采用了内层钢拱架和喷射混凝土的结构，再结合二次衬砌的结构，一方面取消了现有技术中支护上部的系统锚杆，简化了这部分的施工工序，提高了这部分的施工进度，减低施工成本，另一方面采用了两层支护结构的初期支护具有更大的刚度和强度，提高了初期支护的承载能力，在全充填溶洞隧道段可有效控制围岩变形，并避免初期支护变形过大的问题。
二是在隧道基洞的两侧设置了台阶，用以对外层支护进行有效支撑，并在台阶下设置了上部注浆管，在外层支护施工前，通过上部注浆管对台阶下方的围岩进行注浆处理，充分将浆液和围岩岩土融合，加固该部分围岩的结构强度和稳定性，提高台阶对外层支护的承载能力，有效控制隧道运营期间的沉降，通过台阶的设置，大幅减少内层支护和二次衬砌承受的载荷，整体上提高支护装置的承载能力和支撑能力，支撑效果较好，避免支护装置在施工过程中产生较大的变形，防止整个支护装置发生开裂、破坏以及溶洞充填物坍塌的问题，提高隧道的结构稳定性，提高隧道施工的安全性能。
综上所述，本实用新型针对稳定性较差的全充填溶洞，一方面采用了双层支护的初期支护结构，另一方面采用了台阶对外层支护进行支撑的结构，两者相互结合，可对隧洞拱顶进行充分的加固和支撑，还降低了内层钢拱架和二次衬砌承受的载荷，总体上提高了整个支护装置的承载能力和安全性能，有效限制溶洞围岩的整体变形，具有承载能力强，安全可靠，支撑效果好的优点，能满足使用的需求。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图中：1-隧道基洞，2-二次衬砌，3-台阶，4-支撑底板，5-上部注浆管，51-竖向注浆管，52-倾斜注浆管，6-内层钢拱架，7-钢筋网，8-外层钢拱架，9-喷射混凝土，10-防排水系统，11-下部注浆管，12-底部注浆管。
实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型包括隧道基洞1和设置在隧道基洞1内的初期支护以及二次衬砌2，隧道基洞1即为隧道的开挖基洞，二次衬砌2为现有技术，保证隧道在运营使用过程中永久稳定,安全美观，同时也是作为安全储备的一种工程措施，隧道基洞1两侧的侧壁上设置有台阶3，台阶3可水平设置，也可具有一定的倾斜角度，根据实际需要确定，以具有较好的支撑效果为宜，台阶3上设置有支撑底板4，支撑底板4上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管5，上部注浆管5具有两个作用，其一是通过上部注浆管5向溶洞充填物和基岩内注入浆液，其二是起到系统锚杆的作用，提高整个支护装置的承载能力和稳定性能，初期支护包括外层支护和内层钢拱架6，外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网7和外层钢拱架8，外层钢拱架8的下端与支撑底板4固定连接，外层支护具有两个支撑结构，其一为外层支护底部的支撑底板4，其二为内层钢拱架6，使得整个支护装置具有较好的承载能力和稳定性能，钢筋网7、外层钢拱架8和内层钢拱架6的内部均填充有喷射混凝土9。
本实用新型整个支护装置的上部采用了双层支护的结构，外层支护采用了钢筋网7、外层钢拱架8和喷射混凝土9的结构，内层支护采用了内层钢拱架6和喷射混凝土9的结构，再结合二次衬砌2的结构，一方面取消了现有技术中支护上部的系统锚杆，简化了这部分的施工工序，提高了这部分的施工进度，减低施工成本，另一方面采用了两层支护结构的初期支护具有更大的刚度和强度，提高了初期支护的承载能力，在全充填溶洞隧道段可有效控制围岩变形，并避免初期支护变形过大的问题。其次，在隧道基洞1的两侧设置了台阶3，用以对外层支护进行有效支撑，并在台阶3下设置了上部注浆管5，在外层支护施工前，通过上部注浆管5对台阶3下方的围岩进行注浆处理，充分将浆液和围岩岩土融合，加固该部分围岩的结构强度和稳定性，提高台阶3对外层支护的承载能力，有效控制隧道运营期间的沉降，通过台阶3的设置，大幅减少内层支护和二次衬砌2承受的载荷，整体上提高支护装置的承载能力和支撑能力，支撑效果较好，避免支护装置在施工过程中产生较大的变形，防止整个支护装置发生开裂、破坏以及溶洞充填物坍塌的问题，提高隧道的结构稳定性，提高隧道施工的安全性能。综上所述，本实用新型针对稳定性较差的全充填溶洞，一方面采用了双层支护的初期支护结构，另一方面采用了台阶3对外层支护进行支撑的结构，两者相互结合，可对隧洞拱顶进行充分的加固和支撑，还降低了内层钢拱架6和二次衬砌2承受的载荷，总体上提高了整个支护装置的承载能力和安全性能，有效限制溶洞围岩的整体变形。
为了扩大隧道围岩内的浆液扩散范围，达到大面积堵水、加固围岩的效果，上部注浆管5包括竖向注浆管51和倾斜注浆管52。上部注浆管5的管径、长度，角度等参数可根据隧道的实际情况确定。
倾斜注浆管52的数量为2根，2根倾斜注浆管52与竖向注浆管51之间的夹角分别为30°和60°。在每个隧道的断面上设置2根倾斜注浆管52，扩大隧道围岩内的浆液扩散范围，达到大面积堵水、加固围岩的效果，提高台阶3周围围岩的稳定性，增大台阶3对外层支护的支撑能力。在实际施工过程中，倾斜注浆管52的设置数量、布置角度均可根据实际情况确定。
内层钢拱架6和二次衬砌2之间设置防排水系统10，防排水系统10为现有技术，设置在内层钢拱架6和二次衬砌2之间，防止围岩中的地下水渗入二次衬砌2，造成隧道渗水、漏水的问题。
优选地，一般情况下，上部注浆管5的长度为5～10米，在实际施工过程中，上部注浆管5的长度需根据溶洞大小尺寸、溶洞形状等参数确定，其端部穿过溶洞充填物，越过溶洞的轮廓线，伸入到溶洞外的稳定基岩内为宜，可进一步提高整个支护装置的稳定性。
支撑底板4下方的内层钢拱架6侧壁上设置有下部注浆管11，内层钢拱架6的底部设置有底部注浆管12，下部注浆管11和底部注浆管12的结构与上部注浆管5的结构相同，在实际施工时，可根据需要设置其方向和长度，下部注浆管11可水平布置也可倾斜布置，底部注浆管12可竖直设置也可倾斜布置，具体倾斜角度可根据实际需要确定，下部注浆管11和底部注浆管12用于向围岩中注入浆液，扩大隧道下部的浆液扩散范围，达到大面积堵水、加固围岩的效果，且下部注浆管11和底部注浆管12均与内层钢拱架6连接固定，可提高整个支护装置的承载能力，进一步减小初期支护的变形，保障隧道结构稳定性及作业人员的安全。
Claims (6)
1.一种全充填溶洞隧道的支护装置，包括隧道基洞（1）和设置在隧道基洞（1）内的初期支护以及二次衬砌（2），其特征在于: 所述隧道基洞（1）两侧的侧壁上设置有台阶（3），台阶（3）上设置有支撑底板（4），支撑底板（4）上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管（5），所述初期支护包括外层支护和内层钢拱架（6），外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网（7）和外层钢拱架（8），外层钢拱架（8）的下端与支撑底板（4）固定连接，所述钢筋网（7）、外层钢拱架（8）和内层钢拱架（6）的内部均填充有喷射混凝土（9）。
2.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述上部注浆管（5）包括竖向注浆管（51）和倾斜注浆管（52）。
3.根据权利要求2所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述倾斜注浆管（52）的数量为2根，2根倾斜注浆管（52）与竖向注浆管（51）之间的夹角分别为30°和60°。
4.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述内层钢拱架（6）和二次衬砌（2）之间设置防排水系统（10）。
5.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述上部注浆管（5）的长度为5～10米。
6.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述支撑底板（4）下方的内层钢拱架（6）侧壁上设置有下部注浆管（11），内层钢拱架（6）的底部设置有底部注浆管（12）。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221322429U true CN221322429U (zh) | 2024-07-12 |
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