[发明专利]一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法

说明书

本发明涉及隧道工程领域，公开了一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法，该支护结构包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞中心为轴呈镜像对称设置，支护结构从隧道掌子面由内向外包括了二次衬砌、初期支护、管棚、斜向注浆小导管和初支临时套拱，在施工方法上采用隧洞两侧同时施工大管棚，管棚在填充型溶洞中部交叉搭接形成拱架，管棚具有足够的刚度，从而解决富水填充型溶洞单侧管棚难以成拱的问题；管棚双侧同时注浆减少了隧道成拱的工作时间，有效的减少了管棚的变形；管棚施工完毕后，再辅以斜向注浆小导管注浆，进一步扩大隧道注浆环的范围，更有效的保证了隧道的安全施工。

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，特别是一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法。

背景技术

现有隧道穿越溶洞的支护工艺主要是采用桥式跨越或是单侧管棚注浆，制作隧道顶部护拱，回填溶洞等方式来跨越或支护通过溶洞。但是当隧道开挖工程中遇到大中型竖向富水填充型溶洞，现有文献仅对大中富水填充型溶洞的支护工艺，进行了初步的研究和探讨，并未有针对性技术手段和支护工艺。

CN 102383806 A发明了隧道穿越特大型溶洞的施工工艺，采用桥式跨越。

CN 107542470 A发明了岩溶破碎浅埋隧道下穿既有铁路营业线的施工方法，主要是采用桩基配合梁跨越既有铁路。

CN203130109U公开了了一种大断面溶洞隧道支护设备，主要采用锚杆和钢架的组合措施处理溶洞。

CN206707721U公开了一种穿越竖向溶洞群结构的处理方法，主要适用于空腔型溶洞。

CN 109026020 A 发明了一种富水隧道溶洞的处理方法与开挖方法，主要是采用开挖引水洞排除溶洞内水流，待原有土体固结后再处理现有溶洞。

由于富水填充型溶洞土体处于软塑或流塑状态，现有技术并未提供有效可靠的支护方法；存在的问题为：1、富水充填型溶洞现有支护工艺采用单侧支护，施工难度较大，现有装备难以满足设计要求；2、采用设置引水隧洞的方法固结原有富水溶洞工期长、工程造价高，且受环境的影响大，不具有普遍适用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构及其施工方法，以解决富水填充型溶洞单侧管棚难以成拱的问题，为处理大中富水型填充溶洞提供了一种有效的支护方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种隧道穿越富水填充型溶洞的支护结构，该支护结构由隧道两侧同步进行施工，包括了进洞口支护结构和出洞口支护结构，进洞口支护结构和出洞口支护结构以隧道溶洞中心为轴呈镜像对称设置，支护结构从隧道掌子面由内向外包括了二次衬砌、初期支护、管棚、斜向注浆小导管和初支临时套拱，初支临时套拱设置于溶洞洞口外侧，顶部与隧道顶部围岩相接，初支临时套拱内侧设置有初期支护，管棚和斜向注浆小导管沿径向相间布设于初期支护和初支临时套拱之间，二次衬砌设置于初期支护内侧，与初支临时套拱形成整体混凝土拱形结构。

其中，初期支护包括了型钢拱架和双层钢筋网，双层钢筋网焊接于型钢拱架上，型钢拱架间距为50cm，双层钢筋网上喷厚度为28cm的C20混凝土。

其中，管棚为大管棚，管径为φ89-φ159mm，环向间距为40cm，钢管分节长4m或6m，以丝扣连接，丝扣长不小于150mm，管棚中间交叉搭接长度不小于5m，仰角5°-10°。

其中，斜向注浆小导管长4.5m，环向间距80cm，纵向间距50cm，斜向角度为45°，环向与大管棚间隔布置。

优选的，还包括了环向排水管，环形排水管设置于富水填充型溶洞及前后10m范围内，采用φ100带孔波纹管，纵向间距为2m/道，引入隧道排水沟。