一种岩溶隧道复合型支护结构.pdf

本实用新型涉及一种隧道支护结构，具体涉及一种岩溶隧道施工支护结构，包括存在于隧道围岩的岩溶腔，通过注浆锚杆向岩溶腔中注入的溶腔回填物，此外设置有缓冲层，能够缓冲掉块冲击力和围岩压力，还设置有钢拱架和二次衬砌作为刚性支护，二次衬砌和缓冲层之间设置有放水层，保障隧道的防水效果。与传统的支护结构相比，本实用新型设置有注浆锚杆能够对岩溶腔实现回填，设置有缓冲层，缓冲掉块冲击力和围岩压力，设置的钢拱架和二次衬砌提供有效的刚性支护。

权利要求书
1.  一种岩溶隧道复合型支护结构，其特征在于，包括隧道围岩（1）、岩溶腔（2）、溶腔回填物（3）、注浆锚杆（4）、缓冲层（5）、钢拱架（6）、防水层（7）和二次衬砌（8）；所述隧道围岩（1）从内向外依次设置有缓冲层（5）、钢拱架（6）、防水层（7）和二次衬砌（8）；所述的隧道围岩（1）中分布有岩溶腔（2）、岩溶腔（2）通过注浆锚杆（4）回填溶腔回填物（3）。

2.  根据权利要求1所述的一种岩溶隧道复合型支护结构，其特征在于，所述岩溶腔（2）通过注浆锚杆（4）实现注浆，所述的溶腔回填物（3）采用的是水泥—水玻璃混合浆液。

3.  根据权利要求1所述的一种岩溶隧道复合型支护结构，其特征在于，所述注浆锚杆（4）是中空的，并且杆体带有注浆孔。

4.  根据权利要求1所述的一种岩溶隧道复合型支护结构，其特征在于，所述缓冲层（5）采用的是C20喷射混凝土。

5.  根据权利要求1所述的一种岩溶隧道复合型支护结构，其特征在于，所述二次衬砌（8）采用素混凝土整体浇筑。

说明书一种岩溶隧道复合型支护结构
技术领域
本实用新型涉及一种隧道施工支护结构，尤其涉及一种岩溶隧道施工中的支护结构。
背景技术
岩溶是指可溶性岩层受到地表水或者地下水的化学侵蚀、崩解作用和机械破坏、搬运以及沉积等的作用产生的地表陷穴、洼地、地下洞穴等各种溶蚀现象。据统计岩溶地貌在我国山区分布广泛。
随着我国交通事业的不断发展以及公路网的不断完善，高速公路修建过程中桥隧比不断增大，尤其是隧道的修建规模更是迅猛，因此不可避免的会有大量的岩溶隧道需要修建，在河南省三门峡至淅川高速公路建设过程中，岩溶引起的隧道建设安全问题一直是困扰技术人员的难题。当隧道在修建过程中穿过可溶性的岩层时，溶洞周围的岩质破碎，容易造成围岩的失稳，进而引起坍塌。溶洞位于隧道底部时，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有的填满饱含水分的充填物溶槽，当隧道掘金至其边缘时，含水的充填物就会不断地涌入隧道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉（有的甚至产生地陷等灾害）；有的和暗河相连，岩溶水或者泥沙夹水大量涌入隧道，进而引发突泥涌水等灾害，危害极大。岩溶对隧道工程的影响，主要是岩溶水、岩溶洞穴及其充填物等在隧道施工过程中造成的涌水突泥、大变形及坍塌、顶板溶洞充填物陷落冒顶及底板塌陷和对地表地下水的影响，做好岩溶隧道施工过程中的支护措施，无论是对于隧道施工过程还是建成后的运营都具有不可言喻的意义。
目前，我国在岩溶隧道施工支护方面有一定的研究成果，例如提出了超前管棚注浆等技术措施，取得了一定的成效，但是这种技术措施无论在成本控制还是在现场实施方面都具有一定的局限性，对于富水溶腔其适用性也有待进一步探究，总而言之，目前我国在岩溶隧道的施工支护方面还有待于进一步完善。
实用新型内容
为了进一步解决背景技术中存在的不足，本实用新型提供一种岩溶隧道施工支护结构，进一步完善岩溶隧道施工支护存在的不足。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种岩溶隧道施工支护结构，其特征在于包括隧道围岩、岩溶腔、注浆锚杆、缓冲层、钢拱架、防水层，模铸混凝土衬砌。岩溶腔位于隧道围岩中，位置不是固定的，可能位于隧道上方可能位于隧道左右两侧，岩溶腔对隧道施工造成一定的威胁；注浆锚杆采用自进式注浆锚杆，能够实现对隧道岩溶腔的注浆加固，形成注浆加固圈，提高承载能力；缓冲层能够对巨大的围岩压力进行缓冲作用，岩溶区隧道不可避免的会存在空洞现象，设置缓冲层还能够防止空洞掉块现场对混凝土衬砌造成冲击破坏；防水层具有良好的防水作用，与隧道的防排水系统一体化，确保围岩水能够顺利排出；钢拱架和模铸混凝土衬砌形成刚性支护，抵抗缓冲层缓冲后的围岩压力，保证隧道安全。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型包含注浆锚杆和缓冲层，注浆锚杆沿隧道全断面布置，能够对隧道周围围岩实现注浆加固，无论是岩溶腔位于隧道的什么位置，只要是在影响隧道稳定范围之内，均能够通过注浆锚杆进行注浆回填；另外注浆锚杆是中空的，设置注浆锚杆还能够对富水溶腔进行放水，减小水压力带来的影响，然后进行注浆回填，其注浆效果更佳；本实用新型设置的缓冲层具有缓冲作用，一方面能够缓冲围岩对衬砌作用的巨大的围岩压力，另一方面能够缓冲岩溶腔可能由于掉块作用的冲击荷载，从而对衬砌形成保护作用。
本实用新型设置有防水层，具有防水作用，排水系统按照常规方法施作，确保做好岩溶区隧道的防排水工作，在缓冲层和衬砌混凝土设置钢拱架，钢拱架和衬砌混凝土共同形成刚性支护，提供重要的承载作用，其中钢拱架可采用工字钢，衬砌混凝土采用整体一次浇筑成型的方法实施。
本实用新型结构简单实，实施方便，并且适应范围广，并不针对于某一特定岩溶隧道，通过注浆锚杆的注浆能够加固围岩和回填溶腔，施工安全性更高，本实用新型具有较好的应用前景。
附图说明
图1本实用新型示意图
其中：1-隧道围岩，2-岩溶腔，3-溶腔回填物，4-注浆锚杆，5-缓冲层，6-钢拱架，7-防水层，8-二次衬砌。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型，下面结合附图进行进一步说明：
参见图1，一种岩溶隧道复合型支护结构包括隧道围岩（1）、岩溶腔（2）、溶腔回填物（3）、注浆锚杆（4）、缓冲层（5）、钢拱架（6）、防水层（7）、二次衬砌（8）。岩溶腔（2）具有不固定性，可能存在于隧道围岩（1）的任何位置，注浆锚杆（4）沿隧道周边设置，尽量实现对岩溶腔（2）的注浆回填，并且是岩溶腔（2）中的溶腔回填物（3）尽量回填密实。
缓冲层（5）设置在隧道围岩（1）和二次衬砌（8）之间，起到缓冲作用，一方面缓冲巨大的围岩压力，另一方面缓冲溶腔掉块形成的冲击力，本实用新型还设置有钢拱架（6）和二次衬砌（8），两者作为刚性支护结构，提供主要的承载力。
本实用新型的具体实施步骤：
步骤一：通过超前地质预报的方式确定隧道通过岩溶区，确定采用本实用新型的一种岩溶隧道的支护结构；
步骤二：隧道围岩（1）开挖后，搭设临时的防护架，临时防护架施工完成以后，进行隧道衬砌外围桁架保护架基础和隧道地基处理的施工作业；
步骤三：施作缓冲层（5），可采用喷射混凝土的方法进行；
步骤四：施作注浆锚杆（4），并对隧道围岩（1）和岩溶腔（2）进行注浆加固回填，确保岩溶腔（2）尽量回填密实；
步骤五：架设钢拱架（6），表面可喷射混凝土整平，然后施作防水层（7），防水层表面敷设一层土工布表面施工二次衬砌（8）的对其造成破坏；
步骤六：完成后整体浇筑二次混凝土衬砌，所有步骤作为一个大循环，按照循环施工即可。
需要注意的是，岩溶隧道施工具有很大的难度，开挖过程临时支护措施应采取得当，永久支护措施也应合理，注浆时尽量保证岩溶腔回填密实；此外在施工过程中要加强监控量测，及时反馈信息，根据监测结果对支护措施进行更进一步优化。