一种隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构的制作方法

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本实用新型涉及隧道支护技术领域，尤其涉及一种隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构。


背景技术：

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十九世纪是桥的时代，二十世纪是高层建筑的时代，二十一世纪是地下空间的时代，近年来，随着我国经济飞速发展，交通基础设施建设的需要在不断提高，公路隧道的修建大大提高了西部山岭地区交通运输的便利。目前，我国已跻身世界上隧道修建规模、技术和难度最大的国家之列。同时，随着西部大开发战略的逐步实施，公路、铁路工程建设的重心逐渐转向岩溶高度发育的西部山区，将会给地质勘测、施工安全、生态环境带来巨大的挑战。
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岩溶是地球上十分常见的地质现象，从高山到地壳几千米深的岩石均有发育。我国地域辽阔，东西地形、地貌差别大，区域地质情况非常复杂，岩溶地质是其中典型的复杂地质情况之一。我国是世界上岩溶地质分布最广的国家之一，在全国960万km2国土面积上，可溶岩层分布面积约344.3万km2，占国土面积的1/3。岩溶地质分布遍及我国各省、市和自治区，尤其以我国西南的云、贵、桂地区为甚，另外山西、广东、台湾、湖南、浙江、鄂西、四川、陕南以及华北地区亦有大量分布。根据目前西部己建和在建铁路隧道的不完全统计，位于岩溶地区的隧道约占50％，据建于岩溶区的26座公路、铁路长隧道统计资料，在建设中几乎都不同程度地遇到了岩溶坍塌和涌水等灾害，发生过较大岩溶灾害的有10座之多，占38.64％；而在西南、中南地区17座岩溶中长隧道(2km-3km)中，近50％发生过较大岩溶灾害。
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因此，如何从各影响因素多方面综合判定岩溶隧道施工开挖的稳定性，如何掌握岩溶隧道开挖过程中地质灾害的处理时机和处理方案，已成为当下岩溶隧道开挖亟需解决的问题。
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在隧道开挖过程中，会遇到溶洞，现有支护主要采用砼挡土墙或喷锚支护技术，其支护能力在这种复杂地质条件下无法达到预期支护效果，主要是由于支护结构与溶洞没有紧密结合，不能共同变形。


技术实现要素：

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针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种能够与溶洞紧密结合，共同产生形变，从而使得注浆时浆液能够紧密填满空隙的隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构。
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为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
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一种隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构，所述溶洞位于所述隧道的侧面，其特征在于：所述快速支护结构包括垂直支护和拱形支护，所述垂直支护位于隧道内，且所述垂直支护的顶部位于溶洞在隧道的掌子面上的最高点；
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所述拱形支护沿隧道的断面设置，且所述拱形支护位于溶洞所在的一侧隧道断面
上；
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所述溶洞内还设有篷布，所述拱形支护上设有用于支撑篷布的伸缩支撑结构，所述伸缩支撑结构将所述篷布撑至所述溶洞的顶面，对所述溶洞的顶面进行支护。
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进一步的，所述伸缩支撑结构包括设置在拱形支护上的液压气缸，所述液压气缸的传动端固设有推杆，所述推杆的顶部连接有伸缩杆，所述伸缩杆的顶部与所述篷布固定连接。
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进一步的，所述伸缩杆包括多节管柱，每节所述管柱的内壁上对称设有滑轨，所述滑轨靠近顶端处设有限位槽，所述滑轨的底部设有挡片，每节所述管柱外侧壁的底部设有与所述限位槽相匹配的自复位滚珠，多节所述管柱在所述滑轨、自复位滚珠的作用下互相套接。
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进一步的，每节所述管柱的底部设有开口，所述推杆穿设在所述开口中，所述推杆的顶部与最内层的管柱底部固定连接。
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进一步的，所述篷布与最里层的管柱顶部固定连接。
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进一步的，位于里层的一节管柱直径小于位于其外层的管柱直径。
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进一步的，所述垂直支护采用钢管。
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进一步的，所述拱形支护采用钢筋网片。
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本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于，
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1、本实用新型中采用垂直支护和拱形支护相结合的结构，能够对溶洞的顶部进行支护，同时，防止溶洞坍塌造成事故；
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2、本实用新型中的伸缩杆可以根据溶洞顶部的高度进行调节，从而使得伸缩杆顶部的篷布可以与溶洞的顶部紧密贴合；同时，伸缩杆还可以对溶洞的顶部进行支撑，防止溶洞坍塌；
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3、本实用新型中篷布与溶洞的顶部紧密贴合，篷布随着溶洞顶部的形状共同产生形变，从而使得注浆时浆液能够紧密填满溶洞的空隙，支护效果更佳。
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4、本实用新型的隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构施工进度快，施工方法简单，人工劳动强度低，而且能够有效提高支护系统的承载能力。
附图说明
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图1为本实用新型溶洞与隧道关系示意图。
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图2为本实用新型隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构主视图。
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图3为本实用新型隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构侧视图。
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图4为本实用新型伸缩杆连接示意图。
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图5为本实用新型伸缩杆的管柱内部剖面图。
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其中：1-隧道，2-溶洞，3-垂直支护，4-拱形支护，41-液压气缸，42-推杆，5-腔体，6-篷布，7-伸缩杆，71-管柱，72-滑轨，73-限位槽，74-自复位滚珠，75-挡片。
具体实施方式
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为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
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参照附图1-5所示的一种隧道单侧边墙出露溶洞的快速支护结构，包括垂直支护3和拱形支护4，所述溶洞2位于隧道1的侧面，所述垂直支护3设在隧道1内，所述垂直支护1采用钢管，从地面垂直向上，顶端达到溶洞2在已开挖的隧道1的掌子面上的最高点。
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所述拱形支护4为沿着隧道断面打入的钢筋网片，在所述溶洞2内还设有篷布6，所述钢筋网片上设有用于支撑篷布6的若干伸缩杆7，若干所述伸缩杆7将所述篷布6撑到与溶洞2的顶面接触，从篷布6与溶洞2顶面的空隙处使用抽风机抽气，使得篷布6与溶洞2之间形成真空环境，篷布6在真空的作用下与溶洞2的顶部紧密贴合，所述拱形支护4与所述篷布6之间形成一个腔体5；向所述腔体5中注浆，完成对溶洞2的快速支护。
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具体的，在所述拱形支护4上设有若干液压气缸41，所述液压气缸41的传动端固定有推杆42，所述推杆42的顶部设有伸缩杆7；所述伸缩杆7由多节管柱71套接形成，套在最里层的管柱71直径最小，越往外管柱71的直径越大，最里层的管柱71顶部与篷布6固定在一起。
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进一步的，每节所述管柱71的内壁上对称焊接有两个滑轨72，所述滑轨72的底部设有挡片75，所述挡片75与所述滑轨72一体成型；所述滑轨72靠近顶部的位置处设有限位槽73，每节所述管柱71外侧壁的底部设有与所述限位槽73对应的自复位滚珠74，每节所述管柱71的底部中心处设有开口，所述推杆42穿设在所述开口中，所述推杆42的顶部与最里面的管柱71底部焊接在一起。所述自复位滚珠74为弹性滚珠，在滚珠内设置有弹簧，在滑轨的挤压作用下弹簧被压缩，滚珠在滑轨和弹簧的作用下被挤压在滑轨中，当自复位滚珠74移动至限位槽73时，弹簧不再受滑轨的作用，弹簧伸展的同时推动滚珠卡入限位槽73中。
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在未使用时，自复位滚珠74在滑轨72中被压缩，且被滑轨72底部的挡片75挡住，从而使得里层的管柱71套接在外层的管柱71内。使用时，液压气缸41的传动端推动推杆42向上运动，推杆42带动最里层的管柱71向上移动，最里层的管柱71在向上移动时，其外侧壁上的自复位滚珠74在其外层管柱71内侧壁上的滑轨72中移动，当自复位滚珠74移动至限位槽73位置处，自复位滚珠74卡入限位槽73中不能继续移动；在液压气缸41的继续作用下，最里层的管柱71通过自复位滚珠74和限位槽73的相互作用，带动其外层的管柱71一起向上移动，向上移动的原理与最里层的管柱71移动原理相同，直至最里层的管柱71顶部到达溶洞2的顶部，液压气缸41停止工作。由于溶洞2的顶面高低不平，因此，不同位置处对应的伸缩杆7在液压气缸41的作用下伸展高度不平，使篷布6在不同的位置处均能与溶洞2的顶部接触在一起。同时，伸缩杆7可对溶洞2的顶部形成进一步的支护。
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本实用新型在施工的过程中，开挖隧道遇到单侧边墙有溶洞出露时，先从隧道的掌子面处施作垂直支护，然后沿着隧道的断面插入拱形支护，清理拱形支护上的溶洞石块，并在拱形支护的表面上安装液压气缸和伸缩杆，在安装液压气缸和伸缩杆时，拱形支护的四角必须分别安装一个液压气缸和伸缩杆，同时在拱形支护的其他位置处随机安装液压气缸和伸缩杆。
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进一步的，将篷布粘接在伸缩杆的顶部，启动液压气缸，推杆推动伸缩杆将篷布推至溶洞的顶部，通过锚索将篷布的边缘与围岩固定在一起，在篷布与溶洞的空隙处使用抽气机将其抽为真空，篷布在真空的作用下与溶洞的顶部紧密贴合，然后对篷布与拱形支护中间的空腔进行注浆即可。
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以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行
业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。