岩溶地质的隧道施工方法与流程

1.本发明涉及地下施工领域，特指一种岩溶地质的隧道施工方法。


背景技术：

2.目前，越来越多地在溶蚀峰丛谷地地质地貌区开展公路、铁路、大坝、水库、矿山、机场等基础建设，在建设过程中都可能需要靠近或穿越大量的大小各异、形态不一的溶洞，从而地下溶洞的充填处理成为了施工的关键问题。
3.传统岩溶地质区隧道建设一般采用“先探测、先治理、再开挖”方法和工序，且充填材料多采用c20等低标号混凝土，这种方式存在干扰大、施工效率低、成本高等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种岩溶地质的隧道施工方法，解决了传统处理方式工期漫长且施工成本高的问题，通过改良填充材料，以使得填充材料能够快速固化，且不会对隧道产生影响，提升施工效率，降低施工成本，保证施工进度。
5.实现上述目的的技术方案是：
6.本发明提供了一种岩溶地质的隧道施工方法，包括如下步骤：
7.对待开挖的土体进行勘探，以获取土体中溶洞的信息；
8.开挖土体以形成穿过溶洞的隧洞，并对应隧洞施工形成初衬；
9.于溶洞的底部预埋排水管，于溶洞的顶部通入注浆管；
10.制备浆料，将浆料通过注浆管注入溶洞内以填充溶洞，且溶洞内的水通过排水管向外排出。
11.本发明提出了一种岩溶地质的隧道施工方法，通过制备特别的浆料，进而利用该浆料填充溶洞，这种浆料固化速度快、无泌水消泡现象，不需模板支护可自立堆积、亦无需人员进入溶洞内部，安全可靠工序少，且填充后可立即开始隧道的开挖，不需要等待凝固，保证了施工进度，解决了传统处理方式工期漫长且施工成本高的问题，通过改良填充材料，以使得填充材料能够快速固化，且不会对隧道产生影响，提升施工效率，降低施工成本，保证施工进度。
12.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，该浆料包括水、发泡剂、固化剂以及水泥，且该浆料的各组分的质量比为水:发泡剂:固化剂:水泥＝10:1:9.5:9.5。
13.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，固化剂为粉体固化剂，为建筑石膏和/或二级以上的半水石膏。
14.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，水泥的水灰比为0.4～1。
15.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，制备浆料时，还包括：
16.提供发泡机，在发泡机中加入水和发泡剂以配置形成泡沫；
17.提供搅拌机，在搅拌机的搅拌桶内加入所需水总量的5％，以湿润搅拌桶的内壁；
18.开启搅拌机，并向搅拌桶中加入水泥和剩余的水，搅拌均匀后形成混合液；
19.向搅拌桶中加入泡沫和固化剂，混合均匀后形成浆料，关闭搅拌机。
20.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，加入的泡沫的体积是混合液的体积的2倍。
21.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，发泡剂与水的体积比为1:10～20。
22.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，向混合液中加入泡沫时，还包括：
23.先向混合液中加入泡沫总量的1/4～1/5，搅拌均匀后再加入剩余的泡沫，搅拌3～5分钟后加入固化剂，在搅拌1～3分钟后形成浆料。
24.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，还包括通入溶洞且位于溶洞的顶部的溢流管；
25.通过注浆管向溶洞内注入浆料，直至部分浆料自溢流管中向外溢出，停止注入浆料。
26.本发明岩溶地质的隧道施工方法的进一步改进在于，注入浆料前，还包括：
27.于溶洞的底部填充片石。
附图说明
28.图1为本发明岩溶地质的隧道施工方法的流程图。
29.图2为本发明岩溶地质的隧道施工方法中不同泡沫添加量形成的浆料的剪切应力与剪切速的关系图。
30.图3为本发明岩溶地质的隧道施工方法中浆料与传统填充料的泌水量与试件的关系图。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
32.本发明提供了一种岩溶地质的隧道施工方法，通过制备特别的浆料，进而利用该浆料填充溶洞，这种浆料固化速度快、无泌水消泡现象，不需模板支护可自立堆积、亦无需人员进入溶洞内部，安全可靠工序少，且填充后可立即开始隧道的开挖，不需要等待凝固，保证了施工进度，解决了传统处理方式工期漫长且施工成本高的问题，通过改良填充材料，以使得填充材料能够快速固化，且不会对隧道产生影响，提升施工效率，降低施工成本，保证施工进度。下面结合附图对本发明岩溶地质的隧道施工方法进行说明。
33.参阅图1，图1为本发明岩溶地质的隧道施工方法的流程图。下面结合图1，对本发明岩溶地质的隧道施工方法进行说明。
34.如图1所示，本发明提供了一种岩溶地质的隧道施工方法，包括如下步骤：
35.对待开挖的土体进行勘探，以获取土体中溶洞的信息；
36.开挖土体以形成穿过溶洞的隧洞，并对应隧洞施工形成初衬；
37.于溶洞的底部预埋排水管，于溶洞的顶部通入注浆管；
38.制备浆料，将浆料通过注浆管注入溶洞内以填充溶洞，且溶洞内的水通过排水管向外排出。
39.具体的，还包括通入溶洞且位于溶洞的顶部的溢流管；
40.通过注浆管向溶洞内注入浆料，直至部分浆料自溢流管中向外溢出，停止注入浆料。
41.较佳地，注入浆料前，还包括：
42.于溶洞的底部填充片石。
43.作为本发明的一较佳实施方式，该浆料包括水、发泡剂、固化剂以及水泥，且该浆料的各组分的质量比为水:发泡剂:固化剂:水泥＝10:1:9.5:9.5。
44.较佳地，固化剂为粉体固化剂，为建筑石膏和/或二级以上的半水石膏。
45.又佳地，水泥的水灰比为0.4～1。
46.进一步的，制备浆料时，还包括：
47.提供发泡机，在发泡机中加入水和发泡剂以配置形成泡沫；
48.提供搅拌机，在搅拌机的搅拌桶内加入所需水总量的5％，以湿润搅拌桶的内壁；
49.开启搅拌机，并向搅拌桶中加入水泥和剩余的水，搅拌均匀后形成混合液；
50.向搅拌桶中加入泡沫和固化剂，混合均匀后形成浆料，关闭搅拌机。
51.较佳地，加入的泡沫的体积是混合液的体积的2倍。
52.又佳地，发泡剂与水的体积比为1:10～20。
53.具体的，向混合液中加入泡沫时，还包括：
54.先向混合液中加入泡沫总量的1/4～1/5，搅拌均匀后再加入剩余的泡沫，搅拌3～5分钟后加入固化剂，在搅拌1～3分钟后形成浆料。
55.本发明的具体实施方式如下，结合图2和图3所示：
56.采用地质雷达检测的方式对待开挖的土体进行勘探，若地质雷达反射波形主要以中高频信号为主，振幅强烈且波形无规律，同相轴错断不连续，则岩溶裂隙发育，溶蚀现象明显，存在无填充溶洞，若雷达反射信号波为均匀的，则需要补充钻探进一步明确溶洞的充填与含水状况；
57.可以使用潜孔钻机利用钻屑法对土体的地质情况进行分析和判断，还可通过钻孔下放摄像设备，精准扫描洞内详情；
58.开挖土体以形成穿过溶洞的隧洞，并对应隧洞施工形成初衬，当溶洞的直径较大，尤其是超过4m时，开挖前可在溶洞口设置超前小导管，以保证土体的稳定性，且对向溶洞中填充片石，使得溶洞的深度不超过2m，进而施工形成初衬；
59.在施工形成初衬时，在溶洞的底部预留排水管，在溶洞的顶部预留注浆管和溢流管；
60.将发泡剂和水的体积按照1:10的比例稀释，并加入发泡机中制泡，需要的泡沫的体积为混合液的体积的2倍；
61.在搅拌机的搅拌桶中加入总水量的1/20，使得搅拌桶的内壁湿润，开启搅拌机，在低速(30～40r/min)搅拌状态下分次加入水泥和剩余的水，搅拌均匀后形成混合液；
62.先加入少量泡沫，可以是泡沫总量的1/4，待与混合液混合均匀后加入剩余的泡沫并高速搅拌3～5min，进而加入固化剂搅拌1～3min后形成浆料；
63.将该浆料通过注浆管注入溶洞内以填充溶洞，且溶洞内的水通过排水管向外排出，直至有浆料从溢流管流出，则说明溶洞内填充完成；
64.在整个过程中不需要任何模板支护，这种浆料快速固化并自立堆积，且该浆料泌水量几乎为零，不存在凝固缺陷，因此可与隧道掘进联合进行，从图2中可看出该浆液，即速固泡沫混凝土，具有极好的泡沫稳定性，固化过程各水灰比下均无泌水发生，从图3中可见该浆料的流动剪切应力低于30pa，且随着泡沫添加量的增加所制备泡沫混凝土的剪切应力注浆降低，表现出极好的泵送性能和节能性能。
65.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。