一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構的制作方法
【專利摘要】本實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結構，包括在隧道襯砌背后由內向外依次設置的內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層；所述的內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層設有吹填管和泄水管；所述的吹填管貫穿內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層；所述的泄水管設置在巖體空腔的底部，并且泄水管的一端延伸出內防護層，另一端穿過內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層延伸至碎石緩沖層內部。本實用新型安全可靠、設計合理，處治隧道工程巖體空腔施工風險低、費用少、速度快，可確保隧道巖體空腔處治質量，并能提高隧道運營期間的安全性及減小維護成本。
【專利說明】
一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于隧道工程施工技術領域，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結構。【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國經濟的飛速發展，高等級公路不斷向西部山區延伸，帶動隧道工程的建設迅猛發展，同時，隧道工程的設計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地段，處治措施稍有不當就會引起塌方， 大型的塌方會伴生大型的空腔出現;另外，在巖溶地區的隧道工程施工，經常會遇到大型巖溶空腔。這些空腔在隧道開挖擾動下，難免會有坍塌、落石等災害發生，這樣在巖體空腔段的隧道施工就完全暴露在危險之中，稍有不慎就會有機毀人亡的事故發生。如果這些巖體空腔處治不當，不但會在隧道施工期間帶來各種威脅，還會對運營期的隧道安全帶來威脅， 并會造成隧道運營成本的升高。塌方、落石等塌落物直接作用在襯砌上，會給襯砌帶來損傷;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，高水壓會造成隧道襯砌裂縫和滲漏水等病害的發生。如何在保證隧道施工安全及運營安全的情況下， 快速、經濟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，采用回填的常規方法具有工程量大、時間長、費用高等缺點；采用注漿的方法處治，在沒有模板約束注漿范圍的情況下，很難掌控注漿數量和施工質量，并會堵塞空腔排水通道;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間暴露在危險之下，容易發生危險。那么就需要尋求一種避免施工人員長時間直接暴露在空腔塌落物危險下施工作業，或者盡量減少在空腔塌落物危險下施工作業的時間，來降低施工風險，并能確保隧道巖體空腔處治質量的防護結構。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的問題與缺陷，本實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結構。本實用新型的防護結構施工適用于隧道襯砌結構側墻和拱部位置的各種類型的巖體空腔處治;本實用新型可不架設組裝成品模板，避免或者減少施工人員和施工器械直接暴露在空腔危險環境中作業的時間，施工風險低、成本小、速度快，可確保隧道巖體空腔處治質量，并能提高隧道運營期間的安全性及降低維護成本。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0006]—種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，包括在隧道襯砌背后由內向外依次設置的內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層;所述的內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層設有吹填管和泄水管;所述的吹填管貫穿內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層和碎石緩沖層;所述的泄水管設置在巖體空腔的底部，并且泄水管的一端延伸出內防護層，另一端穿過內防護層、隧道襯砌護拱、外防護層延伸至碎石緩沖層內部。
[0007]對本實用新型進一步說明，所述的內防護層和外防護層均分別由隧道防水板、鋼筋網、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置在鋼筋網的外側。內防護層和外防護層在代替成品模板的同時具有較強的防護能力，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環境中作業的時間，以降低施工風險;隧道防水板+鋼筋網在保證強度的同時，可有效降低噴射混凝土的損失率，提高形成防護層的效率;隧道防水板+鋼筋網在滿足強度和噴射混凝土要求的情況下，可用鋼板網(鋼絲網)替代。
[0008]對本實用新型進一步說明，所述的隧道襯砌護拱由內、外防護層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。隧道襯砌護拱厚度及鋼筋骨架參數根據實際情況計算分析確定。
[0009]對本實用新型進一步說明，所述的碎石緩沖層通過吹填管由下到上逐步吹填級配碎石組成。碎石緩沖層厚度和吹填工程量可根據實際情況計算分析確定;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域次序為a區-b區-C區-d區-Θ區，即由下到上依次吹填，吹填管和觀察管(正在進行吹填作業區域中的未進行吹填作業的吹填管)按照梅花形布置，觀察管內有碎石掉落時，說明該區域吹填工作可以結束，進行下一個吹填管的吹填。
[0011]對本實用新型進一步說明，所述的泄水管伸入碎石緩沖層內部的管身做成花管，并且用土工布包裹。做成花管便于排水，泄水管參數及布置密度可根據空腔內水量大小計算確定;泄水管對于隧道襯砌背后水壓的降低和減小隧道運營期間襯砌滲漏水的幾率有重大作用。
[0012]對本實用新型進一步說明，所述的吹填管采用梅花型布置。
[0013]上述防護結構在應用于處治隧道工程巖體空腔時，施工方法包括以下步驟:
[0014]步驟一，設置內、外防護層；
[0015]采用PVC防水板、鋼筋網配合由鋼架制成的支撐鋼架，布設于巖體空腔與隧道洞室相交處，然后在PVC防水板、鋼筋網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，對缺空處及偏薄處進行補充噴射混凝土，組成外防護層;采用同樣的施工步驟，在外防護層的下方，施作好內防護層(內、外防護層的間距，由設計所需的護拱厚度確定)；外防護層和內防護層均設有泄水孔、吹填孔，并分別預埋有泄水管、吹填管；內防護層還預留有灌注孔，預留灌注孔應同時兼顧灌注和振搗功能；
[0016]步驟二，施工護拱；
[0017]在外防護層和內防護層噴射混凝土強度達到設計要求后，由內防護層預留的灌注孔在內、外防護層之間澆筑混凝土，形成隧道襯砌護拱;隧道襯砌護拱的結構一般為鋼筋混凝土結構，在布設內防護層之前，應設置好護拱鋼筋，并連接在支撐鋼架上;鋼筋網的網格大小為(1cmX 1cm)?(20cmX20cm)o
[0018]步驟三，洞室開挖及施做初期支護；
[0019]當隧道襯砌護拱的強度達到要求后，在隧道襯砌護拱和內、外防護層共同保護下，進行隧道工程的洞室開挖及初期支護結構施工;初期支護和隧道襯砌護拱預留有與內、夕卜防護層相通的泄水孔和吹填孔，在泄水孔、吹填孔內分別埋設有泄水管、吹填管;預埋管道的長度根據護拱厚度及所需吹填層的厚度共同確定；
[0020]步驟四，吹填級配碎石緩沖層；
[0021]當初期支護強度達到要求后，采用吹填機械通過吹填孔內的吹填管向護拱背后吹填級配碎石，以形成碎石緩沖層，吹填工作順序為由下往上依次吹填，直到臨近吹填管有碎石掉落時，方可換下一個吹填管進行吹填，逐步完成整個吹填工作;吹填碎石厚度由塌落物大小和高度計算得出的沖擊力進行設定；[〇〇22] 步驟五，澆筑二次襯砌；
[0023]當碎石緩沖層吹填作業完成后，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，排出洞外；加密巖體空洞段的隧道二次襯砌背后排水管，鋪設隧道防水層及排水管，澆筑二次襯砌。
[0024]與現有技術相比較，本實用新型具備的有益效果:
[0025]本實用新型的防護結構安全可靠、設計合理，在施工過程中可以不架設組裝成品模板，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環境中作業的時間，降低施工風險。防水板+鋼筋網在保證強度的同時，可有效降低噴射混凝土的損失率，節省防護層成層的時間;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;泄水管對于隧道襯砌背后水壓的降低和減小隧道運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及隧道洞身段施工作業都是在護拱保護下進行。采用本實用新型的防護結構，處治隧道工程巖體空腔施工風險低、費用少、速度快，特別的，可確保隧道巖體空腔處治質量，并能提高隧道運營期間的安全性及減小維護成本。【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型一實施例在施工完成后隧道斷面布置示意圖。
[0027]附圖標記:1_二次襯砌，2-初期支護，3-內防護層，4-隧道襯砌護拱，5-外防護層， 6_碎石緩沖層，7-吹填管，8-鎖腳錨桿，9-泄水管。【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0029]實施例:
[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結構，包括在隧道襯砌背后由內向外依次設置的內防護層3、隧道襯砌護拱4、外防護層5和碎石緩沖層6;所述的內防護層3、隧道襯砌護拱4、外防護層5和碎石緩沖層6設有吹填管7和泄水管9;所述的吹填管 7貫穿內防護層3、隧道襯砌護拱4、外防護層5和碎石緩沖層6;所述的泄水管9設置在巖體空腔的底部，并且泄水管9的一端延伸出內防護層3,另一端穿過內防護層3、隧道襯砌護拱4、 外防護層5延伸至碎石緩沖層6內部。[〇〇31]所述的內防護層3和外防護層5均分別由隧道防水板、鋼筋網、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置在鋼筋網的外側。所述的隧道襯砌護拱4由內、 外防護層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。所述的級配碎石緩沖層6通過吹填管7由下到上逐步吹填級配碎石組成。所述的泄水管9伸入碎石緩沖層6內部的管身做成花管，并且用土工布包裹。
【主權項】
1.一種在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，其特征在于:包括在隧道襯砌背后由內向外依次設置的內防護層(3)、隧道襯砌護拱(4)、外防護層(5)和碎石緩沖層(6);所述的內防護層(3)、隧道襯砌護拱(4)、外防護層(5)和碎石緩沖層(6)設有吹填管(7)和泄水管(9);所述的吹填管(7)貫穿內防護層(3)、隧道襯砌護拱(4)、外防護層(5)和碎石緩沖層(6);所述的泄水管(9)設置在巖體空腔的底部，并且泄水管(9)的一端延伸出內防護層(3)，另一端穿過內防護層(3)、隧道襯砌護拱(4)、外防護層(5)延伸至碎石緩沖層(6)內部。2.根據權利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，其特征在于:所述的內防護層(3)和外防護層(5)均分別由隧道防水板、鋼筋網、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置在鋼筋網的外側。3.根據權利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，其特征在于:所述的隧道襯砌護拱由內、外防護層之間澆筑混凝土并且配合鋼筋骨架組成。4.根據權利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，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配碎石組成。5.根據權利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，其特征在于:所述的泄水管(9)伸入碎石緩沖層(6)內部的管身做成花管，并且用土工布包裹。6.根據權利要求1所述的在隧道工程中無模板處治巖體空腔的防護結構，其特征在于:所述的吹填管(7)采用梅花型布置。
【文檔編號】E21D11/38GK205618170SQ201620268326
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】賈艷領, 張無畏, 邱波, 周勇狄, 張紅日, 宋建平, 歐陽璐
【申請人】廣西交通科學研究院