一种大型岩溶空洞隧道结构及构筑方法与流程

本发明涉及岩土工程，特别涉及一种大型岩溶空洞隧道结构及构筑方法。

背景技术：

我国喀斯特地貌分布广泛，喀斯特地区可溶岩形成的岩溶空洞存在不确定性，并且通常难以准确探测，对于隧道工程而言，穿越可溶岩遇到岩溶空洞是十分常见的事，如果遇到的岩溶空洞较小，通常采用混凝土对空洞充填处理，当遇到的岩溶空洞较大时，采用混凝土进行全部充填处理则非常不经济，如果不全部处理，岩溶空洞顶部的岩石掉块会对隧道结构的安全造成隐患，故提出一种大型岩溶空洞隧道结构及构筑方法具有重要意义，并应具有施工方便、经济、环保和利于推广等特点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型岩溶空洞隧道结构，以有效解决大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题，有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的一种大型岩溶空洞隧道结构，包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构，其特征是：所述隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础上，隧道基础上于隧道结构横向两侧外设置钢筋混凝土保护墙，两侧钢筋混凝土保护墙的顶部延伸至岩溶空洞顶板；所述岩溶空洞顶板下方设置两端与钢筋混凝土保护墙固结的钢筋混凝土横隔板，将两侧钢筋混凝土保护墙之间的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体；所述钢筋混凝土保护墙外侧设置由隧道弃碴填筑形成的反压体。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种大型岩溶空洞隧道结构的构筑方法，该方法包括如下步骤：

①清除隧道结构底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；

②施工隧道基础；

③待隧道基础达到设计强度的80％以后，施工隧道结构钢筋混凝土，在隧道结构两侧外边墙上设置向外伸出的预埋钢筋；

④施工钢筋混凝土保护墙和钢筋混凝土横隔板形成上部空间和下部空间，钢筋混凝土保护墙的钢筋与隧道结构预埋钢筋固定连接，施工通往上部空间的通道；

⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体；

⑥由通道向上部空间分层填筑轻质材料形成轻质填筑体；

⑦封闭通道。

本发明的有益效果是，由两侧钢筋混凝土保护墙和其间的钢筋混凝土横隔板将隧道结构以上的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体，可以避免顶部岩石直接掉落对隧道产生冲击破坏；轻质填筑体仅设置在上部空间，在隧道结构之上的下部空间不用填，隧道结构顶部不受力；隧道结构顶部两侧的岩石掉落，会在钢筋混凝土保护墙的导向作用下远离隧道结构；隧道结构两侧设置有隧道弃碴反压体，可以缓冲落石冲击力并有利于隧道结构和钢筋混凝土保护墙的稳定。

本发明提出的构筑方法简单，可以快速、经济的实现岩溶空洞隧道结构的施工，并具有安全、方便、环保和利于推广等特点。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明一种大型岩溶空洞隧道结构的断面示意图；

图中示出构件名称及所对应的标记：隧道结构1、隧道基础2、钢筋混凝土保护墙3、泄水孔31、反压体4、钢筋混凝土横隔板5、轻质填筑体6、通道7、岩溶空洞边界a、地面线b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

参照图1，本发明的一种大型岩溶空洞隧道结构，包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构1，该隧道结构1采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础2上，隧道基础2上于隧道结构1横向两侧外设置钢筋混凝土保护墙3，两侧钢筋混凝土保护墙3的顶部延伸至岩溶空洞顶板；所述岩溶空洞顶板下方设置两端与钢筋混凝土保护墙3固结的钢筋混凝土横隔板5，将两侧钢筋混凝土保护墙3之间的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体6；所述钢筋混凝土保护墙3外侧设置由隧道弃碴填筑形成的反压体4。

参照图1，由两侧钢筋混凝土保护墙3和其间的钢筋混凝土横隔板5将隧道结构1以上的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体6，可以避免顶部岩石直接掉落对隧道产生冲击破坏。轻质填筑体6仅设置在上部空间，在隧道结构1之上的下部空间不用填，隧道结构1顶部不受力。隧道结构1顶部两侧的岩石掉落，会在钢筋混凝土保护墙3的导向作用下远离隧道结构1。隧道结构1两侧设置有隧道弃碴反压体4，可以缓冲落石冲击力并有利于隧道结构1和钢筋混凝土保护墙3的稳定

参照图1，所述两侧钢筋混凝土保护墙3与隧道结构1边墙部固定连接，且在钢筋混凝土保护墙3上沿线路纵向间隔设置泄水孔31，各泄水孔31位于钢筋混凝土横隔板5外，连通上部空间和钢筋混凝土保护墙3外侧大型岩溶空洞。所述上部空间范围内设置与地面线b或者钢筋混凝土保护墙3外侧大型岩溶空洞相连通的通道7。所述填筑体6一般采用粉煤灰或高炉矿碴填筑。所述隧道基础2采用混凝土浇筑或浆砌片石砌筑。所述反压体4由隧道结构1向外填筑成斜坡形状，其内侧高度与隧道结构1的顶部高程一致。

参照图1，本发明一种大型岩溶空洞顶部充填式隧道防落石结构的构筑方法，包括如下步骤：

①清除隧道结构1底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；

②施工隧道基础2；

③待隧道基础2达到设计强度的80％以后，施工隧道结构1钢筋混凝土，在隧道结构1两侧外边墙上设置向外伸出的预埋钢筋；

④施工钢筋混凝土保护墙3和钢筋混凝土横隔板5形成上部空间和下部空间，钢筋混凝土保护墙3的钢筋与隧道结构1预埋钢筋固定连接，施工通往上部空间的通道7；

⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体4；

⑥由通道7向上部空间分层填筑轻质材料形成轻质填筑体6；

⑦封闭通道7。

以上所述只是用图解说明本发明一种大型岩溶空洞隧道结构及构筑方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和构筑方法适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

技术特征：

1.一种大型岩溶空洞隧道结构，包括穿越大型岩溶空洞的隧道结构(1)，其特征是：所述隧道结构(1)采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础(2)上，隧道基础(2)上于隧道结构(1)横向两侧外设置钢筋混凝土保护墙(3)，两侧钢筋混凝土保护墙(3)的顶部延伸至岩溶空洞顶板；所述岩溶空洞顶板下方设置两端与钢筋混凝土保护墙(3)固结的钢筋混凝土横隔板(5)，将两侧钢筋混凝土保护墙(3)之间的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体(6)；所述钢筋混凝土保护墙(3)外侧设置由隧道弃碴填筑形成的反压体(4)。

2.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞隧道结构，其特征是：所述两侧钢筋混凝土保护墙(3)与隧道结构(1)的边墙部固定连接，且在钢筋混凝土保护墙(3)上沿线路纵向间隔设置泄水孔(31)，各泄水孔(31)位于钢筋混凝土横隔板(5)外，连通上部空间和钢筋混凝土保护墙(3)外侧大型岩溶空洞。

3.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞隧道结构，其特征是：所述上部空间范围内设置与地面线(b)或者钢筋混凝土保护墙(3)外侧大型岩溶空洞相连通的通道(7)。

4.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞隧道结构，其特征是：所述填筑体(6)采用粉煤灰或高炉矿碴填筑。

5.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞隧道结构，其特征是：所述隧道基础(2)采用混凝土浇筑或浆砌片石砌筑。

6.如权利要求1所述的一种大型岩溶空洞顶部充填式隧道防落石结构，其特征是：所述反压体(4)由隧道结构(1)向外填筑成斜坡形状，其内侧高度与隧道结构(1)的顶部高程一致。

7.如权利要求1至6所述一种大型岩溶空洞顶部充填式隧道防落石结构的构筑方法，包括如下步骤：

①清除隧道结构(1)底部对应位置的松散土石，直至稳定基岩面；

②施工隧道基础(2)；

③待隧道基础(2)达到设计强度的80％以后，施工隧道结构(1)钢筋混凝土，在隧道结构(1)两侧外边墙上设置向外伸出的预埋钢筋；

④施工钢筋混凝土保护墙(3)和钢筋混凝土横隔板(5)形成上部空间和下部空间，钢筋混凝土保护墙(3)的钢筋与隧道结构(1)预埋钢筋固定连接，施工通往上部空间的通道(7)；

⑤采用隧道弃碴分层对称填筑反压体(4)；

⑥由通道(7)向上部空间分层填筑轻质材料形成轻质填筑体(6)；

⑦封闭通道(7)。

技术总结
一种大型岩溶空洞隧道结构及构筑方法，以有效解决大型岩溶空洞内隧道结构的安全和经济性问题，有效抵抗岩溶空洞顶部的落石冲击力，确保隧道结构和线路运营安全。隧道结构采用钢筋混凝土整体浇筑，底部坐落在位于稳定岩石地基之上的隧道基础上，隧道基础上于隧道结构横向两侧外设置钢筋混凝土保护墙，两侧钢筋混凝土保护墙的顶部延伸至岩溶空洞顶板。岩溶空洞顶板下方设置两端与钢筋混凝土保护墙固结的钢筋混凝土横隔板，将两侧钢筋混凝土保护墙之间的空间分隔成上部空间和下部空间，在上部空间里填充轻质材料形成轻质填筑体。钢筋混凝土保护墙外侧设置由隧道弃碴填筑形成的反压体。

技术研发人员：姚裕春;张耀;袁碧玉;肖朝乾;周波;袁报
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2019.12.29
技术公布日：2020.06.19