[发明专利]一种隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，包括以下几个步骤：开挖隧道过程中遇天然溶洞空腔，计算溶洞空腔的形状和体积；根据溶洞空腔的体积确定弹性支撑组件的大小和数量；在溶洞空腔内施作隧道假顶的过程中预留工作孔洞；将多个弹性支撑组件连接成多组弹性支撑组件备用；在工作孔洞内隧道假顶的外侧安装弹性支撑组件，启用弹性支撑组件并检测工作状态是否正常。本发明提供了一种隧道施工过程中或隧道运营过程中能对隧道起到主动保护作用的作业方法，能充分的发挥隧道围岩的自承能力。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法。

背景技术

我国岩溶地区分布面积十分广阔，且主要集中在西南地区，西南地区岩溶面积占西南地区幅员面积的三分之一以上。随着西南地区公路建设步伐的加快，隧道在修建过程中会遇到越来越多的特大型溶洞，由于溶洞本身具有复杂性、差异性以及高风险性，给特大型岩溶溶洞地区隧道的修建带来了诸多的困难。虽然岩溶地区隧道建设越来越受到重视，但由于岩溶隧道的复杂性、难以预测性，所以特大型溶洞空腔处理方式还较少，对于穿越特大型岩溶溶洞空腔的隧道，溶洞内的不稳定岩体会在较高的地方以落石的形式在隧道施工过程中甚至隧道运营过程中对隧道产生较大的危害。

目前，在实际工程中，针对隧道顶部围岩处理措施主要是在溶洞壁进行锚网喷支护、径向注浆和超前管棚；在边墙外侧及拱顶设置护拱，护拱采用混凝土浇筑，内侧设置钢筋，再在护拱外侧回填混凝土形成保护层，保护层顶部最后再回填沙袋缓冲层和被动防护网进行加强防护。但是此类方法施工困难，施工工期长；对于较大的溶洞，隧道顶部外的护拱和保护层厚度也较大，增加了隧道支护结构所需承受的荷载，从而进一步增加了隧道所需的材料，工程造价高。同时护拱和保护层只是被动的保护隧道，并没有限制顶部围岩的变形，没能充分发挥围岩的自承能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，提供一种隧道施工过程中或隧道运营过程中能对隧道起到主动保护作用的作业方法，能充分的发挥隧道围岩的自承能力，以解决背景技术中提到的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，包括以下几个步骤：

S1、隧道开挖：开挖隧道，隧道掘进过程中遇到天然溶洞空腔，计算溶洞空腔的形状和体积；

S2、计算弹性支撑组件的数量：根据溶洞空腔的体积确定弹性支撑组件的大小和数量；

S3、预留工作孔洞：在溶洞空腔内施作隧道假顶的过程中预留工作孔洞；

S4、组装弹性支撑组件：将多个弹性支撑组件连接成多组弹性支撑组件备用；

S5、安装弹性支撑组件：在工作孔洞内隧道假顶的外侧安装弹性支撑组件，启用弹性支撑组件并检测工作状态是否正常。

进一步地，所述步骤S1中计算溶洞空腔的形状和体积是通过采用三维激光扫描仪来确定溶洞空腔的体积大小和形状。

进一步地，所述步骤S2中的弹性支撑组件为气囊，根据溶洞空腔的体积确定单个所述气囊充气后的体积以及所需所述气囊的数量。

进一步地，所述步骤S4中的多组气囊充气后的总体积和溶洞空腔的体积相等。

进一步地，所述步骤S4中组装弹性支撑组件的具体过程为：

S410、将多个气囊通过多个单向阀门相互连接成条状结构，相邻的两个气囊之间安装一个单向阀门，每条气囊为一组弹性支撑组件，每组弹性支撑组件上的多个单向阀门的阀门开启方向相同；

S420、在每组弹性支撑组件中沿单向阀门开启方向的最后一个气囊中固定安装监测装置。

进一步地，所述溶洞空腔位于所述隧道的顶部或者隧道侧墙外侧。