[发明专利]一种隧道顶部溶洞的防护处治方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道顶部溶洞的防护处治现场施工技术，属于隧道及地下工程领域。

背景技术

21世纪人类将大力开发地下空间。铁路和公路交通工程、水电工程、各种矿山工程等都离不开大量隧道、隧洞的修建。由于隧洞、隧道处于地下各种复杂的水文地质岩体中，各类岩溶问题也成为隧道等地下工程建设中最难以处理的问题，其中位于隧道顶部溶洞的防护与处治尤其困难。

目前，隧道下穿溶洞的处理方法有的操作起来费时费力，影响工期，有的只注重了对隧道衬砌的保护，忽略了对溶洞的处治。由于对揭露或隐藏溶洞的处治不当，往往会在施工期和运营期给隧道的使用带来各种灾害，在施工期间易导致隧道围岩及支护结构变形、开裂、失稳直至坍塌，制约工程进度，威胁施工人员和机械设备的安全；在运营期，如果处治措施不当，会导致环境的恶化，地下水位的下降，造成植被减少，地表沙土流失、地面沉陷等后续灾害。

发明内容

本发明的目的是为克服上述背景技术存在的不足，提出了一种结构安全可靠，施工操作方便的隧道下穿溶洞时的处治方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种隧道顶部溶洞的防护处治方法，包括以下步骤：

步骤1.将绕制成型后的弹簧型钢筋骨架内充填好塑料泡沫；

步骤2.在揭露溶洞下方按照隧道断面形式布设钢拱架；

步骤3.将步骤1得到的弹簧型钢筋骨架竖立起来吊至空腔中，将弹簧型钢筋骨架排列好，弹簧的一端与步骤2中的钢拱架连接固定好，另一端固定在溶洞壁上；

步骤4.以钢拱架作为内衬施作隧道假顶；

步骤5.在假顶上布置注浆孔，通过注浆孔往空腔内部注入泡沫，将之前放入的钢筋泡沫粘结加固，充实弹簧和塑料泡沫之间的空隙。

步骤1的具体过程如下：将钢筋在弹簧绕制机上绕制成设计直径的超大型弹簧，将塑料泡沫充填到绕制成型后的超大型弹簧骨架内，并进行固定。通过超大型弹簧对溶洞顶部揭露岩体进行有效的支撑，同时可以对溶洞壁施加一个预压力，加强了揭露溶洞洞壁的稳定性。将塑料泡沫充填到超大型钢筋内，有效降低了罗克休材料的使用量，同时也能达到与全充填罗克休材料相近的效果，降低了溶洞治理的工程造价。

步骤3所述的弹簧型钢筋骨架按梅花形排列。

步骤3的具体过程如下：

3-1根据溶洞发育规模，加工制作相应长度和直径的超大型弹簧；

3-2对相应支撑位置的弹簧进行编号，根据编号按照梅花形布设超大型弹簧；

3-3将弹簧一端固定在步骤2中架设的钢拱架上，然后压缩弹簧将另一端放置到溶洞壁上，最后释放弹簧，使弹簧通过挤压力固定在溶洞壁上。

步骤5中从注浆孔注入空腔内的泡沫为罗克休泡沫。

步骤5中注浆孔的布置形式和位置如下：注浆孔在假顶施做好后，从假顶下方按照方形布置钻孔，每个钻孔间距3m。

本发明的有益效果如下：

本发明适用于隧道下穿溶洞的治理，可以防止溶洞内落石、岩溶水等灾害对隧道施工期和运营期的造成危害；

将作为支撑结构的钢筋骨架做成弹簧型结构，可以通过弹簧的弹性特征在溶洞支撑初期对溶洞壁施加一个预压力，施加的预压力改变了溶洞壁周围岩体的应力场，提高了溶洞壁围岩的稳定性；同时，弹簧型结构也是个蓄能器，通过弹簧的蓄能特性，在对溶洞充填治理完成后，弹簧可以有效吸收由于溶洞壁变形而产生的变形能，有利于后期隧道的稳定性；除此之外，超大弹簧型钢筋骨架的制作流程简单，经济性较好，采用现场的热轧光圆钢筋绕制而成，并且可以根据实际空腔大小进行尺寸改变，灵活多变；

充填用塑料泡沫，塑料泡沫具有体积大密度小的特点，利用这一特性，将塑料泡沫充填在弹簧骨架中，可有效减小作用在衬砌上的自重荷载，同时可以大幅减少罗克休材料的使用量，降低充填治理成本；由于塑料泡沫可操作性较高，充填用塑料泡沫在弹簧型钢筋骨架内部进行简单固定即可满足施工要求。

罗克休泡沫，是一种由两种成份组成的注射产品，常用于中空充填以及加固严重破碎地层；以4比1容积比混合树脂和催化剂，发生快速反应生成泡沫，接着会快速膨胀到原体积的20-30倍。膨胀后，罗克休泡沫在几分钟内硬化。其反应的快速，高膨胀率，良好的抗压能力以及突出的抗静电性能，可以取得经济的、快速的、安全的充填效果。

本发明综合运用了超大型弹簧，塑料泡沫和罗克休材料对隧道上方揭露溶洞进行充填治理，各充填材料运用比例合理，适用于较大的溶洞的处治，治理效果较好。

附图说明

图1是结构示意图；

图2注浆孔布置示意图。