[發(fā)明專利]一種隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911153449.0
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110847935B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 孫克國;許煒萍;劉旭;于銘釗;趙旭偉;崔凱;楊朋;秦晉行
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/18;E21D11/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發(fā)明公開了一種隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，包括以下幾個步驟：開挖隧道過程中遇天然溶洞空腔，計算溶洞空腔的形狀和體積；根據(jù)溶洞空腔的體積確定彈性支撐組件的大小和數(shù)量；在溶洞空腔內(nèi)施作隧道假頂?shù)倪^程中預留工作孔洞；將多個彈性支撐組件連接成多組彈性支撐組件備用；在工作孔洞內(nèi)隧道假頂?shù)耐鈧?cè)安裝彈性支撐組件，啟用彈性支撐組件并檢測工作狀態(tài)是否正常。本發(fā)明提供了一種隧道施工過程中或隧道運營過程中能對隧道起到主動保護作用的作業(yè)方法，能充分的發(fā)揮隧道圍巖的自承能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法。

背景技術(shù)

我國巖溶地區(qū)分布面積十分廣闊，且主要集中在西南地區(qū)，西南地區(qū)巖溶面積占西南地區(qū)幅員面積的三分之一以上。隨著西南地區(qū)公路建設步伐的加快，隧道在修建過程中會遇到越來越多的特大型溶洞，由于溶洞本身具有復雜性、差異性以及高風險性，給特大型巖溶溶洞地區(qū)隧道的修建帶來了諸多的困難。雖然巖溶地區(qū)隧道建設越來越受到重視，但由于巖溶隧道的復雜性、難以預測性，所以特大型溶洞空腔處理方式還較少，對于穿越特大型巖溶溶洞空腔的隧道，溶洞內(nèi)的不穩(wěn)定巖體會在較高的地方以落石的形式在隧道施工過程中甚至隧道運營過程中對隧道產(chǎn)生較大的危害。

目前，在實際工程中，針對隧道頂部圍巖處理措施主要是在溶洞壁進行錨網(wǎng)噴支護、徑向注漿和超前管棚；在邊墻外側(cè)及拱頂設置護拱，護拱采用混凝土澆筑，內(nèi)側(cè)設置鋼筋，再在護拱外側(cè)回填混凝土形成保護層，保護層頂部最后再回填沙袋緩沖層和被動防護網(wǎng)進行加強防護。但是此類方法施工困難，施工工期長；對于較大的溶洞，隧道頂部外的護拱和保護層厚度也較大，增加了隧道支護結(jié)構(gòu)所需承受的荷載，從而進一步增加了隧道所需的材料，工程造價高。同時護拱和保護層只是被動的保護隧道，并沒有限制頂部圍巖的變形，沒能充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，提供一種隧道施工過程中或隧道運營過程中能對隧道起到主動保護作用的作業(yè)方法，能充分的發(fā)揮隧道圍巖的自承能力，以解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種隧道穿越大型溶洞空腔的快速施工方法，包括以下幾個步驟：

S1、隧道開挖：開挖隧道，隧道掘進過程中遇到天然溶洞空腔，計算溶洞空腔的形狀和體積；

S2、計算彈性支撐組件的數(shù)量：根據(jù)溶洞空腔的體積確定彈性支撐組件的大小和數(shù)量；

S3、預留工作孔洞：在溶洞空腔內(nèi)施作隧道假頂?shù)倪^程中預留工作孔洞；

S4、組裝彈性支撐組件：將多個彈性支撐組件連接成多組彈性支撐組件備用；

S5、安裝彈性支撐組件：在工作孔洞內(nèi)隧道假頂?shù)耐鈧?cè)安裝彈性支撐組件，啟用彈性支撐組件并檢測工作狀態(tài)是否正常。

進一步地，所述步驟S1中計算溶洞空腔的形狀和體積是通過采用三維激光掃描儀來確定溶洞空腔的體積大小和形狀。

進一步地，所述步驟S2中的彈性支撐組件為氣囊，根據(jù)溶洞空腔的體積確定單個所述氣囊充氣后的體積以及所需所述氣囊的數(shù)量。

進一步地，所述步驟S4中的多組氣囊充氣后的總體積和溶洞空腔的體積相等。

進一步地，所述步驟S4中組裝彈性支撐組件的具體過程為：

S410、將多個氣囊通過多個單向閥門相互連接成條狀結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個氣囊之間安裝一個單向閥門，每條氣囊為一組彈性支撐組件，每組彈性支撐組件上的多個單向閥門的閥門開啟方向相同；

S420、在每組彈性支撐組件中沿單向閥門開啟方向的最后一個氣囊中固定安裝監(jiān)測裝置。

進一步地，所述溶洞空腔位于所述隧道的頂部或者隧道側(cè)墻外側(cè)。