一种隧道溶洞的板垮施工方法与流程

本发明涉及隧道施工，尤其是一种隧道溶洞的板垮施工方法。

背景技术：

1、当今，公路岩溶隧道在施工过程中，掌子面时常揭露竖向发育的大型溶洞（隧道拱顶发育高度大于10m，拱底深度大于10m，纵向长度小于10m），给隧道施工及运营带来极大的安全隐患。对于隧道开挖施工过程中遇到的溶洞，当溶洞规模较小时，一般采用洞渣、浆砌片石回填方式进行处理，但对于溶洞空间较大的地形并不能很好的进行处理，并且采用回填的方法将会大大削弱溶腔过水能力，若遇大暴雨或者洪水等情况，将会导致溶腔中水无法及时排出，对隧道安全产生较大风险。

2、为了不影响溶腔底部过水通道的畅通，对于较大的溶洞，现有技术通常采用桥梁或者混凝土板进行跨越，可是前方溶腔壁基本处于竖直状态，溶洞壁垂直光滑无施工作业面，难以给混凝土板或桥面板提供支撑，并且前方爆破开挖产生的渣土也容易堵塞底部过水通道。此外，由于隧道内场地狭小，大型机械难以发挥作用，洞内桥梁施工效率较低，前方掌子面爆破震动引发溶腔壁产生的落石容易砸伤施工人员，导致传统施工方法施工难度大、存在较大安全隐患、效率低。

3、鉴于此，有必要提出一种隧道溶洞的板垮施工方法以解决或至少缓解上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种隧道溶洞的板垮施工方法，以解决现有技术隧道修建在遇到竖向发育型隧道溶洞采用桥梁或者混凝土板进行跨越，存在溶洞壁垂直光滑无施工作业面，难以给混凝土板或桥面板提供支撑，施工难度大效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种隧道溶洞的板垮施工方法，包括步骤：s1，在已开挖隧道段靠近目标隧道溶洞位置向下开挖出施工平台；其中，所述目标隧道溶洞位于所述已开挖隧道段的前方，所述目标隧道溶洞呈竖向型发育；

3、s2，在所述施工平台上采用钻孔装置在所述目标隧道溶洞的远离所述施工平台的溶洞壁上钻设供工字钢安装的盲孔排；其中，所述盲孔排包括多个沿隧道横向排布的搭接盲孔；

4、s3，依次将每根工字钢的一端顶入对应的搭接盲孔内，每根所述工字钢的另一端搭接在所述施工平台上，并通过连接筋将相邻两根所述工字钢焊接固定形成临时跨越平台；

5、s4，在所述临时跨越平台的上方安装多根沿所述临时跨越平台的延伸方向间隔排布的外层钢拱架，并在相邻两根所述外层钢拱架之间挂设第一双层钢筋网，再朝向所述第一双层钢筋网喷射混凝土得到外钢拱架结构层；

6、s5，在所述临时跨越平台的上方安装多根沿所述临时跨越平台的延伸方向间隔排布的内层钢拱架，并在相邻两根所述内层钢拱架之间挂设第二双层钢筋网，预留吹填管再朝向所述第二双层钢筋网喷射混凝土得到内钢拱架结构层；其中，所述内层钢拱架设于所述外层钢拱架的内侧，所述吹填管通过连接筋连接在所述内层钢拱架上，所述吹填管的出口朝向所述外层钢拱架；

7、s6，通过所述吹填管向所述外钢拱架结构层和所述内钢拱架结构层之间吹入砂粒得到中间缓冲层；

8、s7，在所述目标隧道溶洞远离所述施工平台的溶洞壁沿隧道掘进方向开挖出供钢筋混凝土跨板搭接的搭接平台；

9、s8，将所述临时跨越平台作为模板施作横跨所述施工平台和所述搭接平台的钢筋混凝土跨板，并预留衬砌结构连接钢筋；

10、s9，将所述内钢拱架结构层作为模板依次施作防水层和钢筋混凝土明洞结构，再施作隧道内部附属结构。

11、优选地，所述步骤s3中的临时跨越平台具体通过如下步骤确定：

12、s31，根据公式确定出临时跨越平台所受的竖向均布载荷合力；其中，为施工机械的自重载荷设计值，为外钢拱架结构层、内钢拱架结构层以及中间缓冲层的自重载荷之和，为钢筋混凝土跨板的自重荷载，为所述临时跨越平台的自重载荷；

13、s32，根据公式确定出所述临时跨越平台的两端所需要搭接的长度；其中，为临时跨越平台的两端所需搭接长度之和，f为地基承载力设计值，bk为临时跨越平台的宽度；

14、s33，根据公式确定出所述临时跨越平台抗剪所需要的截面面积；其中，为钢材抗剪应力；

15、s34，根据公式确定出所述临时跨越平台的跨中最大弯矩；其中，为临时跨越平台的长度；

16、s35，根据公式确定出所述临时跨越平台抗弯所需要的截面惯性矩i；其中，为钢材抗拉应力，y为临时跨越平台的截面应力最大值点至形心的距离；

17、s36，根据所述截面面积和截面惯性矩i确定所述临时跨越平台的截面大小和截面形状，从而确定出临时跨越平台的工字钢的型号。

18、优选地，所述步骤s8中的钢筋混凝土跨板具体通过如下步骤确定：

19、s81，根据公式确定出所述钢筋混凝土跨板所受竖向载荷合力值；其中，为外钢拱架结构层、内钢拱架结构层以及中间缓冲层的自重载荷之和，为钢筋混凝土明洞结构以及内部附属结构的自重载荷，为施工期间的施工机械的自重荷载与运营期间的车辆荷载中的较大值，为钢筋混凝土跨板的自重荷载；

20、s82，根据公式确定出所述钢筋混凝土跨板的两端所需搭接的长度之和；其中，为钢筋混凝土跨板的宽度；

21、s83，根据公式确定出所述钢筋混凝土跨板所受剪力；

22、s84，根据公式确定出所述钢筋混凝土跨板的跨中最大弯矩值；其中，为钢筋混凝土跨板长度；

23、s85，根据公式和公式确定出单位宽度的钢筋混凝土跨板的最小截面厚度和纵向受拉钢筋截面面积；其中，为正截面受弯计算系数，为混凝土轴心抗压强度设计值，b为单位宽度钢筋混凝土跨板的宽度，为混凝土受压区高度，为钢筋抗拉强度设计值；

24、s86，根据所述最小截面厚度确定所述钢筋混凝土跨板的厚度，根据所述纵向受拉钢筋截面面积确定所述钢筋混凝土跨板的配筋方式。

25、优选地，所述第一双层钢筋网包括分别设置在所述外层钢拱架两侧的第一钢筋网和第二钢筋网，所述第一钢筋网连接在所述外层钢拱架的外侧壁上，所述第二钢筋网连接在所述外层钢拱架的内侧壁上，所述第一钢筋网和所述第二钢筋网之间的间隔距离与所述外层钢拱架的厚度相匹配。

26、优选地，所述第二双层钢筋网包括分别设置在所述内层钢拱架两侧的第三钢筋网和第四钢筋网，所述第三钢筋网连接在所述内层钢拱架的外侧壁上，所述第四钢筋网连接在所述内层钢拱架的内侧壁上，所述第三钢筋网和所述第四钢筋网之间的间隔距离与所述内层钢拱架的厚度相匹配。

27、优选地，所述步骤s6中的砂粒为中粒砂，所述中粒砂的粒径设置在0.25~0.5mm之间。

28、优选地，所述工字钢搭接在所述搭接盲孔的长度不小于3m，所述工字钢搭接在所述施工平台的长度不小于3m。

29、优选地，所述钢筋混凝土明洞结构采用60cm厚的钢筋混凝土结构。

30、优选地，所述第一钢筋网、所述第二钢筋网的网孔尺寸设置为5cm×5cm，所述第三钢筋网以及所述第四钢筋网的网孔尺寸设置为10cm×10cm。

31、优选地，所述外钢拱架结构层和所述内钢拱架结构层之间的间隔距离设置为30cm。

32、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

33、本发明提供一种隧道溶洞的板垮施工方法，通过在已开挖隧道段靠近目标隧道溶洞位置向下开挖出施工平台，在施工平台上采用钻孔装置在目标隧道溶洞的远离施工平台的溶洞壁上钻设供工字钢安装的盲孔排，依次将每根工字钢的一端顶入对应的搭接盲孔内，每根工字钢的另一端搭接在施工平台上形成临时跨越平台，在临时跨越平台的上方安装由外层钢拱架、内层钢拱架以及中间缓冲层构成的保护棚架，在目标隧道溶洞远离施工平台的溶洞壁沿隧道掘进方向开挖出供钢筋混凝土跨板搭接的搭接平台，将临时跨越平台作为模板施作横跨所述施工平台和所述搭接平台的钢筋混凝土跨板。本技术能够解决隧道修建过程中面临顶部落石、底部过水且溶洞壁垂直光滑无施工作业面难题，安全性高，施工效率高；本技术的临时跨越平台还可兼做钢筋混凝土跨板的底模支撑，可以解决底部临空的情况下一般模板无法承受厚度较大的钢筋混凝土跨板浇筑时荷载的问题，此外，本技术还提供了临时跨越平台和钢筋混凝土跨板具体的设计方法，由此确定出的临时跨越平台可以满足结构要求，能够提高施工便捷性。