一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括在隧道襯砌背后由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層；所述的內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層設(shè)有吹填管和泄水管；所述的吹填管貫穿內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層；所述的泄水管設(shè)置在巖體空腔的底部，并且泄水管的一端延伸出內(nèi)防護(hù)層，另一端穿過內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層延伸至碎石緩沖層內(nèi)部。本實(shí)用新型安全可靠、設(shè)計(jì)合理，處治隧道工程巖體空腔施工風(fēng)險(xiǎn)低、費(fèi)用少、速度快，可確保隧道巖體空腔處治質(zhì)量，并能提高隧道運(yùn)營期間的安全性及減小維護(hù)成本。
【專利說明】
一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于隧道工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)。【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高等級(jí)公路不斷向西部山區(qū)延伸，帶動(dòng)隧道工程的建設(shè)迅猛發(fā)展，同時(shí)，隧道工程的設(shè)計(jì)與施工也遇到了各種各樣的難題亟待解決。例如，隧道施工開挖過程中遇到軟弱夾層等不良地質(zhì)地段，處治措施稍有不當(dāng)就會(huì)引起塌方， 大型的塌方會(huì)伴生大型的空腔出現(xiàn);另外，在巖溶地區(qū)的隧道工程施工，經(jīng)常會(huì)遇到大型巖溶空腔。這些空腔在隧道開挖擾動(dòng)下，難免會(huì)有坍塌、落石等災(zāi)害發(fā)生，這樣在巖體空腔段的隧道施工就完全暴露在危險(xiǎn)之中，稍有不慎就會(huì)有機(jī)毀人亡的事故發(fā)生。如果這些巖體空腔處治不當(dāng)，不但會(huì)在隧道施工期間帶來各種威脅，還會(huì)對(duì)運(yùn)營期的隧道安全帶來威脅， 并會(huì)造成隧道運(yùn)營成本的升高。塌方、落石等塌落物直接作用在襯砌上，會(huì)給襯砌帶來損傷;塌落物中的泥沙容易堵塞隧道排水管道，造成隧道襯砌背后水壓力的升高，高水壓會(huì)造成隧道襯砌裂縫和滲漏水等病害的發(fā)生。如何在保證隧道施工安全及運(yùn)營安全的情況下， 快速、經(jīng)濟(jì)的處治隧道工程施工中遇到的大型巖體空腔一直是隧道工程界亟待解決的難題。
[0003]隧道施工開挖過程中遇到大型巖體空腔，采用回填的常規(guī)方法具有工程量大、時(shí)間長、費(fèi)用高等缺點(diǎn)；采用注漿的方法處治，在沒有模板約束注漿范圍的情況下，很難掌控注漿數(shù)量和施工質(zhì)量，并會(huì)堵塞空腔排水通道;特別是，具有落石、崩塌，甚至塌方的大型巖體空腔，施工人員和器械長時(shí)間暴露在危險(xiǎn)之下，容易發(fā)生危險(xiǎn)。那么就需要尋求一種避免施工人員長時(shí)間直接暴露在空腔塌落物危險(xiǎn)下施工作業(yè)，或者盡量減少在空腔塌落物危險(xiǎn)下施工作業(yè)的時(shí)間，來降低施工風(fēng)險(xiǎn)，并能確保隧道巖體空腔處治質(zhì)量的防護(hù)結(jié)構(gòu)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與缺陷，本實(shí)用新型提供了一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的防護(hù)結(jié)構(gòu)施工適用于隧道襯砌結(jié)構(gòu)側(cè)墻和拱部位置的各種類型的巖體空腔處治;本實(shí)用新型可不架設(shè)組裝成品模板，避免或者減少施工人員和施工器械直接暴露在空腔危險(xiǎn)環(huán)境中作業(yè)的時(shí)間，施工風(fēng)險(xiǎn)低、成本小、速度快，可確保隧道巖體空腔處治質(zhì)量，并能提高隧道運(yùn)營期間的安全性及降低維護(hù)成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]—種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括在隧道襯砌背后由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層;所述的內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層設(shè)有吹填管和泄水管;所述的吹填管貫穿內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層和碎石緩沖層;所述的泄水管設(shè)置在巖體空腔的底部，并且泄水管的一端延伸出內(nèi)防護(hù)層，另一端穿過內(nèi)防護(hù)層、隧道襯砌護(hù)拱、外防護(hù)層延伸至碎石緩沖層內(nèi)部。
[0007]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述的內(nèi)防護(hù)層和外防護(hù)層均分別由隧道防水板、鋼筋網(wǎng)、支撐鋼架、鎖腳錨桿和噴射混凝土組成;所述的隧道防水板設(shè)置在鋼筋網(wǎng)的外側(cè)。內(nèi)防護(hù)層和外防護(hù)層在代替成品模板的同時(shí)具有較強(qiáng)的防護(hù)能力，可避免或者減少施工人員和施工器械直接暴露在空腔危險(xiǎn)環(huán)境中作業(yè)的時(shí)間，以降低施工風(fēng)險(xiǎn);隧道防水板+鋼筋網(wǎng)在保證強(qiáng)度的同時(shí)，可有效降低噴射混凝土的損失率，提高形成防護(hù)層的效率;隧道防水板+鋼筋網(wǎng)在滿足強(qiáng)度和噴射混凝土要求的情況下，可用鋼板網(wǎng)(鋼絲網(wǎng))替代。
[0008]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述的隧道襯砌護(hù)拱由內(nèi)、外防護(hù)層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。隧道襯砌護(hù)拱厚度及鋼筋骨架參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算分析確定。
[0009]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述的碎石緩沖層通過吹填管由下到上逐步吹填級(jí)配碎石組成。碎石緩沖層厚度和吹填工程量可根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算分析確定;碎石緩沖層可有效緩沖空腔塌落物的沖擊力，確保隧道襯砌不受損害;并且可以有效過濾巖體空腔水流中的泥沙，確保隧道襯砌背后排水管道的暢通。
[0010]吹填碎石緩沖層的區(qū)域次序?yàn)閍區(qū)-b區(qū)-C區(qū)-d區(qū)-Θ區(qū)，即由下到上依次吹填，吹填管和觀察管(正在進(jìn)行吹填作業(yè)區(qū)域中的未進(jìn)行吹填作業(yè)的吹填管)按照梅花形布置，觀察管內(nèi)有碎石掉落時(shí)，說明該區(qū)域吹填工作可以結(jié)束，進(jìn)行下一個(gè)吹填管的吹填。
[0011]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述的泄水管伸入碎石緩沖層內(nèi)部的管身做成花管，并且用土工布包裹。做成花管便于排水，泄水管參數(shù)及布置密度可根據(jù)空腔內(nèi)水量大小計(jì)算確定;泄水管對(duì)于隧道襯砌背后水壓的降低和減小隧道運(yùn)營期間襯砌滲漏水的幾率有重大作用。
[0012]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述的吹填管采用梅花型布置。
[0013]上述防護(hù)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用于處治隧道工程巖體空腔時(shí)，施工方法包括以下步驟:
[0014]步驟一，設(shè)置內(nèi)、外防護(hù)層；
[0015]采用PVC防水板、鋼筋網(wǎng)配合由鋼架制成的支撐鋼架，布設(shè)于巖體空腔與隧道洞室相交處，然后在PVC防水板、鋼筋網(wǎng)及支撐鋼架上噴射混凝土，混凝土凝固后，檢查噴射混凝土層，對(duì)缺空處及偏薄處進(jìn)行補(bǔ)充噴射混凝土，組成外防護(hù)層;采用同樣的施工步驟，在外防護(hù)層的下方，施作好內(nèi)防護(hù)層(內(nèi)、外防護(hù)層的間距，由設(shè)計(jì)所需的護(hù)拱厚度確定)；外防護(hù)層和內(nèi)防護(hù)層均設(shè)有泄水孔、吹填孔，并分別預(yù)埋有泄水管、吹填管；內(nèi)防護(hù)層還預(yù)留有灌注孔，預(yù)留灌注孔應(yīng)同時(shí)兼顧灌注和振搗功能；
[0016]步驟二，施工護(hù)拱；
[0017]在外防護(hù)層和內(nèi)防護(hù)層噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，由內(nèi)防護(hù)層預(yù)留的灌注孔在內(nèi)、外防護(hù)層之間澆筑混凝土，形成隧道襯砌護(hù)拱;隧道襯砌護(hù)拱的結(jié)構(gòu)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在布設(shè)內(nèi)防護(hù)層之前，應(yīng)設(shè)置好護(hù)拱鋼筋，并連接在支撐鋼架上;鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格大小為(1cmX 1cm)?(20cmX20cm)o
[0018]步驟三，洞室開挖及施做初期支護(hù)；
[0019]當(dāng)隧道襯砌護(hù)拱的強(qiáng)度達(dá)到要求后，在隧道襯砌護(hù)拱和內(nèi)、外防護(hù)層共同保護(hù)下，進(jìn)行隧道工程的洞室開挖及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)施工;初期支護(hù)和隧道襯砌護(hù)拱預(yù)留有與內(nèi)、夕卜防護(hù)層相通的泄水孔和吹填孔，在泄水孔、吹填孔內(nèi)分別埋設(shè)有泄水管、吹填管;預(yù)埋管道的長度根據(jù)護(hù)拱厚度及所需吹填層的厚度共同確定；
[0020]步驟四，吹填級(jí)配碎石緩沖層；
[0021]當(dāng)初期支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到要求后，采用吹填機(jī)械通過吹填孔內(nèi)的吹填管向護(hù)拱背后吹填級(jí)配碎石，以形成碎石緩沖層，吹填工作順序?yàn)橛上峦弦来未堤?，直到臨近吹填管有碎石掉落時(shí)，方可換下一個(gè)吹填管進(jìn)行吹填，逐步完成整個(gè)吹填工作;吹填碎石厚度由塌落物大小和高度計(jì)算得出的沖擊力進(jìn)行設(shè)定；[〇〇22] 步驟五，澆筑二次襯砌；
[0023]當(dāng)碎石緩沖層吹填作業(yè)完成后，封閉填充孔道，并用隧道專用排水管連接泄水管， 把巖體空腔水流接引至隧道排水系統(tǒng)，排出洞外；加密巖體空洞段的隧道二次襯砌背后排水管，鋪設(shè)隧道防水層及排水管，澆筑二次襯砌。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具備的有益效果:
[0025]本實(shí)用新型的防護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠、設(shè)計(jì)合理，在施工過程中可以不架設(shè)組裝成品模板，有效避免或者減少施工人員和施工器械直接暴露在空腔危險(xiǎn)環(huán)境中作業(yè)的時(shí)間，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。防水板+鋼筋網(wǎng)在保證強(qiáng)度的同時(shí)，可有效降低噴射混凝土的損失率，節(jié)省防護(hù)層成層的時(shí)間;碎石緩沖層可有效緩沖空腔塌落物的沖擊力，確保隧道襯砌不受損害，并可有效過濾巖體空腔水流中的泥沙，確保隧道襯砌背后排水管道的暢通;泄水管對(duì)于隧道襯砌背后水壓的降低和減小隧道運(yùn)營期間襯砌滲漏水的幾率有重大作用。碎石緩沖層的吹填作業(yè)及隧道洞身段施工作業(yè)都是在護(hù)拱保護(hù)下進(jìn)行。采用本實(shí)用新型的防護(hù)結(jié)構(gòu)，處治隧道工程巖體空腔施工風(fēng)險(xiǎn)低、費(fèi)用少、速度快，特別的，可確保隧道巖體空腔處治質(zhì)量，并能提高隧道運(yùn)營期間的安全性及減小維護(hù)成本?！靖綀D說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例在施工完成后隧道斷面布置示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記:1_二次襯砌，2-初期支護(hù)，3-內(nèi)防護(hù)層，4-隧道襯砌護(hù)拱，5-外防護(hù)層， 6_碎石緩沖層，7-吹填管，8-鎖腳錨桿，9-泄水管?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0029]實(shí)施例:
[0030]如圖1所示，一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括在隧道襯砌背后由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)防護(hù)層3、隧道襯砌護(hù)拱4、外防護(hù)層5和碎石緩沖層6;所述的內(nèi)防護(hù)層3、隧道襯砌護(hù)拱4、外防護(hù)層5和碎石緩沖層6設(shè)有吹填管7和泄水管9;所述的吹填管 7貫穿內(nèi)防護(hù)層3、隧道襯砌護(hù)拱4、外防護(hù)層5和碎石緩沖層6;所述的泄水管9設(shè)置在巖體空腔的底部，并且泄水管9的一端延伸出內(nèi)防護(hù)層3,另一端穿過內(nèi)防護(hù)層3、隧道襯砌護(hù)拱4、 外防護(hù)層5延伸至碎石緩沖層6內(nèi)部。[〇〇31]所述的內(nèi)防護(hù)層3和外防護(hù)層5均分別由隧道防水板、鋼筋網(wǎng)、支撐鋼架、鎖腳錨桿 8和噴射混凝土組成;所述的隧道防水板設(shè)置在鋼筋網(wǎng)的外側(cè)。所述的隧道襯砌護(hù)拱4由內(nèi)、 外防護(hù)層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。所述的級(jí)配碎石緩沖層6通過吹填管7由下到上逐步吹填級(jí)配碎石組成。所述的泄水管9伸入碎石緩沖層6內(nèi)部的管身做成花管，并且用土工布包裹。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括在隧道襯砌背后由內(nèi)向外依次設(shè)置的內(nèi)防護(hù)層(3)、隧道襯砌護(hù)拱(4)、外防護(hù)層(5)和碎石緩沖層(6);所述的內(nèi)防護(hù)層(3)、隧道襯砌護(hù)拱(4)、外防護(hù)層(5)和碎石緩沖層(6)設(shè)有吹填管(7)和泄水管(9);所述的吹填管(7)貫穿內(nèi)防護(hù)層(3)、隧道襯砌護(hù)拱(4)、外防護(hù)層(5)和碎石緩沖層(6);所述的泄水管(9)設(shè)置在巖體空腔的底部，并且泄水管(9)的一端延伸出內(nèi)防護(hù)層(3)，另一端穿過內(nèi)防護(hù)層(3)、隧道襯砌護(hù)拱(4)、外防護(hù)層(5)延伸至碎石緩沖層(6)內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的內(nèi)防護(hù)層(3)和外防護(hù)層(5)均分別由隧道防水板、鋼筋網(wǎng)、支撐鋼架、鎖腳錨桿(8)和噴射混凝土組成;所述的隧道防水板設(shè)置在鋼筋網(wǎng)的外側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的隧道襯砌護(hù)拱由內(nèi)、外防護(hù)層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的碎石緩沖層(6)通過吹填管(7)由下到上逐步吹填級(jí)配碎石組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的泄水管(9)伸入碎石緩沖層(6)內(nèi)部的管身做成花管，并且用土工布包裹。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的吹填管(7)采用梅花型布置。
【文檔編號(hào)】E21D11/38GK205618170SQ201620268326
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】賈艷領(lǐng), 張無畏, 邱波, 周勇狄, 張紅日, 宋建平, 歐陽璐
【申請(qǐng)人】廣西交通科學(xué)研究院