一种浅埋隧洞冒顶坍方处理结构的制作方法

本实用新型涉及一种浅埋隧洞冒顶坍方的处理结构。

背景技术：

在水利水电工程、道路交通工程、地下管廊工程中均存在地下隧洞和洞室结构，但是由于地质原因与施工原因在隧洞洞口或洞身位置等隧洞埋深小于2倍洞径处，容易发生冒顶坍方事故。隧洞冒顶会对隧洞施工作业造成极大的安全隐患，并且冒顶事故后需要占用大量工期和资源进行处理，若地表塌陷和隧洞坍方处理不当会对后期隧洞安全运行造成不利影响，因此需要对冒顶进行处理以防止二次坍方等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种成本低廉、施工方便且能够有效防止因雨水下渗或其他原因引发二次塌方的浅埋隧洞冒顶坍方处理结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种浅埋隧洞冒顶坍方处理结构，包括在塌腔内由底部的洞壁坍方缺口位置堆渣上方开始从下至上依次设置下碎石回填层、混凝土拱形结构、上碎石回填土层以及处于塌腔顶部的粘土回填层；混凝土拱形结构设有排水孔。

进一步的，混凝土拱形结构的上表面设置土工布包裹的反滤层。

进一步的，在地表塌陷范围外侧高程较高一侧设有截水沟。

进一步的，所述洞壁坍方缺口位置堆渣，并用喷射混凝土封闭，并对所述坍方体注浆加固。

进一步的，反滤层的厚度不小于30cm。

进一步的，排水孔的直径为50~100mm。

进一步的，粘土回填层的厚度不小于1m。

进一步的，混凝土拱形结构的厚度不小于1.5m且设有拱座。

进一步的，上碎石回填层和下碎石回填层的碎石粒径为30~50mm。

进一步的，还包括与工字钢拱架形成的超前导架配合使用的超前支护；所述超前支护为超前小导管或/和超前管棚；所述工字钢拱架之间采用螺纹钢筋或角钢连接加固。

本实用新型的技术方案，利用施工现场常见设备和材料即可迅速有效地处理坍方部位以维护隧洞的稳定性，处理方便且成本低廉；并且该结构可以很好地防止因雨水下渗或其他问题导致的隧洞二次塌方，其中混凝土拱形结构可以分担部分填土荷载，防止回填荷载对隧洞安全造成不利影响。同时采用超前支护措施可以防止隧洞掘进过程中再次坍塌。

附图说明

图1为本实用新型的横剖面结构示意图。

图2为本实用新型的纵剖面结构示意图。

图3为本实用新型的超前支护及开挖示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

参照附图。本实用新型包括在塌腔内从下至上依次设置的下碎石回填层10、处于塌腔适当位置的混凝土拱形结构5、上碎石回填土层11以及处于塌腔顶部的粘土回填层9。其中下碎石回填层10堆设于塌腔底部的洞壁坍方缺口位置堆渣4上。其中，混凝土拱形结构5设有直径为50~100mm的排水孔7且混凝土拱形结构5的上表面设置厚度不小于30cm的土工布包裹反滤层8。混凝土拱形结构5设有拱座6且厚度不小于1.5m。利用混凝土拱形结构5可以很好地承担填土载荷从而整个结构稳定牢靠，不易发生二次坍方。粘土回填层9的厚度不小于1m，可以起到隔水效果。上/下碎石回填层的碎石粒径为30~50mm，可以充分利用施工现场的碎石回填，成本低廉施工方便。

为了进一步防止雨水下渗等问题，在地表塌陷范围外侧5m,高程较高一侧设有截水沟1。同时，可以在塌腔顶部布置临时防雨措施，比如防雨棚等。

特别的，在构建上述回填塌腔内部结构前，事先对地表塌陷位置进行修整处理，防止二次坍方，同时对隧洞内堆渣表面进行喷混凝土封闭。处理如下：塌腔内壁进行修整，清理悬挂的孤石和危岩体，并喷混凝土封闭。隧洞内坍方堆渣2表面喷5cm厚混凝土层3封闭，对洞壁坍方缺口位置堆渣4则进行注浆加固。

为了进一步保证隧洞开挖时的安全性，本实用新型结构还包括与工字钢拱架13形成的超导架配合使用的超前支护12。其中，先在洞内堆渣顶部采用间距30cm的i20a工字钢拱架作为导向架清理出作业平台，进行超前支护12钻孔施工。钢拱架13之间根据工程需要采用螺纹钢筋或角钢连接加固。超前支护12可以采用超前小导管、超前管棚或二者组合的超前支护形式。

超前小导管支护方法如下：钢管直径40-50mm钢管长3-5m，钢管钻设注浆孔间距为100-150mm，钢管沿拱的环向布置间距为300-500mm．钢管沿拱的环向外插角为5°一15°，小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m。

超前管棚支护则是沿地下工程断面的一部分或全部，以一定的间距环向布设，形成钢管棚护。

布置好以上冒顶坍方处理结构后，可以采用台阶法进行机械开挖。每循环开挖进尺不宜超过1m，钢拱架13间距不宜大于50cm。待开挖掌子面通过隧洞塌腔范围后，在确保安全的前提下割除侵占隧洞净空的钢拱架13和超前支护12，并及时进行隧洞衬砌14施工。

整个施工期间需要对隧洞和地表变形，隧洞锚杆应力情况进行实时监测，并根据监测结果调整施工安排。

应当指出，上述描述了本实用新型的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例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范围的前提下本实用新型还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。