一种顶部空溶洞隧道轻型支护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道支护工程领域，特别是涉及一种顶部空溶洞隧道轻型支护结构。
【背景技术】
[0002]我国云贵高原广泛地分布岩溶地区，在这些地区修建隧道时，经常会遇到穿越溶洞的情况，该地区溶洞形态极其不规则，岩溶强发育，这对支护结构的安全性，经济性提出了极高的要求，特别是溶洞出现在较软岩隧道上方时一直是工程难题。
[0003]现有技术一般根据溶洞与隧道相交的位置与填充情况，采取封闭回填，浆砌片石、注浆的方式进行加固与洞穴填堵。对拱顶以上溶洞，为了防止洞穴岩壁或顶板坍塌，采取喷锚支护加固，拱背加设被动防护护拱，并对空腔进行回填灌浆处理。
[0004]以上传统的支护结构的缺陷在于结构的重量较大，特别是护拱需满足被动防护要求时，通常需要设置缓冲层、防护罩等多层结构，导致隧道结构设计过于笨重、不经济，而且对于较软岩隧道溶洞的处理，处理的效果不理想，常需要进行二次处理，致使处理成本高。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种施工便捷，重量轻，安全经济的顶部空溶洞隧道轻型支护结构。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:一种顶部空溶洞隧道轻型支护结构，包括锚杆系统、陶粒混凝土层、钢拱架联结钢筋网、普通混凝土层及钢拱架;锚杆系统设置在溶洞处围岩内，陶粒混凝土层设在隧道的溶洞内，陶粒混凝土层中设有锚杆联结钢筋网，锚杆联结钢筋网固定在锚杆系统上;所述的陶粒混凝土层的内侧设有普通混凝土层，普通混凝土层的内侧设有钢拱架联结钢筋网，钢拱架联结钢筋网内侧设有钢拱架。
[0007]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，所述的锚杆系统的锚杆呈梅花形布置；销杆系统的销杆包括长销杆和短销杆，长销杆和短销杆交替布置。
[0008]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，长锚杆和短锚杆采用的是药卷锚杆。
[0009]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，所述的锚杆联结钢筋网垂直于锚杆系统的锚杆的轴线设置，沿锚杆轴线方向设有多层锚杆联结钢筋网，相邻的两层锚杆联结钢筋网的距离为50 ± 1cm0
[0010]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，陶粒混凝土层采用强度等级为C20，表观密度1400?1600kg/m3陶粒混凝土制成。
[0011]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，所述普通混凝土层采用C25早强型混凝土制成，厚度为30±5cmo
[0012]上述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构中，钢拱架垂直于隧道中线设置，钢拱架的拱脚底部垫有槽钢。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014]1、陶粒混凝土是一种收缩率小、抗渗性强、吸水率低的轻集料微孔混凝土，与同等强度等级的普通混凝土相比减重达35?45%，利用陶粒混凝土质轻高强的特点，节约材料用量，有效减轻了本实用新型的重量。
[0015]2、本实用新型设有锚杆系统与钢拱架，锚杆系统与钢拱架支护相结合，充分发挥结构防护能力，两者联合支护有效控制较软岩溶洞的变形，快速通过溶洞地段，支护效果好。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型的锚杆系统的布置结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型进行详细的描述。
[0019]如图1所示，本实用新型包括锚杆系统1、陶粒混凝土层3、锚杆联结钢筋网2、普通混凝土层5及钢拱架6;锚杆系统I设置在溶洞8处围岩7内，陶粒混凝土层3设在隧道的溶洞8内，陶粒混凝土层3采用强度等级为C20，表观密度1400?1600kg/m3陶粒混凝土制成。陶粒混凝土层3中设有锚杆联结钢筋网2，锚杆联结钢筋网2固定在锚杆系统I上，所述的锚杆联结钢筋网2垂直于锚杆系统的锚杆轴线设置，沿锚杆轴线方向设有多层锚杆联结钢筋网2，相邻的两层锚杆联结钢筋网2之间的距离为50±10cm。所述的陶粒混凝土层3的内侧设有普通混凝土层5，普通混凝土层5采用C25早强型混凝土制成，厚度为30 ± 5cm。普通混凝土层5的内侧设有钢拱架联结钢筋网4，钢拱架联结钢筋网4内侧设有钢拱架6。钢拱架6垂直于隧道中线设置，钢拱架6的拱脚底部垫有槽钢。
[0020]如图2所示，所述的锚杆系统I的锚杆呈梅花形布置;锚杆系统I的锚杆包括长锚杆11和短销杆12，销杆系统I中长销杆11和短销杆12交替布置，长销杆11和短销杆12米用的是药卷锚杆。
[0021]本实用新型的施工方法如下:
[0022]I)初步处理:对溶洞8的情况进行勘测，探明溶洞8的溶腔大小、类型，有无涌水情况，制定详细的施工方案，清除溶洞8的洞壁危石，坍塌堆积物，排除隐患。为了保证施工安全，根据“永临结合”的原则，必要时，对溶洞8的破碎带、空洞处采取安装锚网进行临时支护。
[0023]2)底部边墙处理:对溶洞8的溶腔底部进行清底、岩渣回填。溶腔下方及两侧小型隐伏溶洞、裂隙进行注浆加固后。
[0024]3)钢拱架施工:钢拱架6安装必须符合规范及设计强度要求，钢拱架6的拱脚底部下垫工字钢，工字钢基底应满足承载力要求。钢拱架6应垂直于隧道中线，钢拱架6安装就位后，底部槽钢与钢拱架采用满焊连接，钢拱架6与围岩7间在拱架支护时施做超前管棚，冒落区管棚上下铺设双层钢筋网，自下而上完成钢拱架联结钢筋网施工，预留施打锚杆操作空间。
[0025]4)销杆系统I施工:长销杆11与短销杆12，两种规格的销杆在溶洞内壁表面均勾、交替分布，呈梅花型交错布置，需保证长锚杆11和短锚杆12入岩深度，长锚杆11深入围岩7长度不少于5m，短锚杆12深入围岩7长度不少于3m，按自下而上、由边墙向拱部的顺序施工。完成边墙锚杆施工后，后进行拱部长短锚杆支护系统施工作业。锚杆系统I采用锚杆联结钢筋连续的、满铺地联结成网，每层锚杆联结钢筋网2根据溶洞大小垂直于锚杆轴线设置，相邻的两层之间间隔50cm±10cm，销杆末端与钢拱架6相连，有利于增加了支护结构的整体性，长短锚杆系统有利于溶洞特别是溶洞的顶面稳定。
[0026]5)溶洞多余部分开挖处理:将原溶洞8的轮廓多余部分开挖凿除至与隧道设计外轮廓一致，开挖后应立即采用早强型C25混凝土挂Φ 6，30cm X 30cm钢筋网进行支护。
[0027]6)喷射普通混凝土层:钢拱架6及钢拱架联结钢筋网4外侧喷射C25早强型混凝土，形成普通混凝土层5，覆盖厚度为30 ± 5cm，预埋无缝钢管作为陶粒混凝土层3的填充管。
[0028]7)填充陶粒混凝土:确定陶粒混凝土最佳配合比，使用混凝土输送栗进行灌注，根据溶洞大小自上而下循环分段施工，每段不宜大于5m。
[0029]8)排水装置布设:陶粒混凝土内埋设排水管，间距I X lm，孔径150mm以上，在钢拱架6与二次衬砌9之间设置排水装置。
[0030]9)施工监控量测:分阶段施工监控量测，若存在安全隐患，立即停止施工，排除隐患后方可恢复施工。
【主权项】
1.一种顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:包括锚杆系统、陶粒混凝土层、钢拱架联结钢筋网、普通混凝土层及钢拱架;锚杆系统设置在溶洞处围岩内，陶粒混凝土层设在隧道的溶洞内，陶粒混凝土层中设有锚杆联结钢筋网，锚杆联结钢筋网固定在锚杆系统上；所述的陶粒混凝土层的内侧设有普通混凝土层，普通混凝土层的内侧设有钢拱架联结钢筋网，钢拱架联结钢筋网内侧设有钢拱架。2.根据权利要求1所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:所述的锚杆系统的锚杆呈梅花形布置;锚杆系统的锚杆包括长锚杆和短锚杆，长锚杆和短锚杆交替布置。3.根据权利要求2所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:长锚杆和短锚杆采用的是药卷锚杆。4.根据权利要求1所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:所述的锚杆联结钢筋网垂直于锚杆系统的锚杆的轴线设置，沿锚杆轴线方向设有多层锚杆联结钢筋网，相邻的两层锚杆联结钢筋网的距离为50±10cm。5.根据权利要I求所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:陶粒混凝土层采用强度等级为C20，表观密度1400?1600kg/m3陶粒混凝土制成。6.根据权利要求1所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:所述普通混凝土层采用C25早强型混凝土制成，厚度为30 ± 5cm。7.根据权利要求1所述的顶部空溶洞隧道轻型支护结构，其特征是:钢拱架垂直于隧道中线设置，钢拱架的拱脚底部垫有槽钢。
【专利摘要】本实用新型涉及一种顶部空溶洞隧道轻型支护结构，包括锚杆系统、陶粒混凝土层、钢拱架联结钢筋网、普通混凝土层及钢拱架；锚杆系统设置在溶洞处围岩内，陶粒混凝土层设在隧道的溶洞内，陶粒混凝土层中设有锚杆联结钢筋网，锚杆联结钢筋网固定在锚杆系统上；所述的陶粒混凝土层的内侧设有普通混凝土层，普通混凝土层的内侧设有钢拱架联结钢筋网，钢拱架联结钢筋网内侧设有钢拱架。本实用新型结构简单，安全可靠，施工方便，适用于隧道上方出现溶洞地段的支护，特别是在处理较软岩溶洞隧道顶部空溶洞时，可有效减轻拱顶围岩压力，减少拱顶下沉，节约支护结构材料，支护效果好。
【IPC分类】E21D11/18, E21D21/00
【公开号】CN205225283
【申请号】CN201521089019
【发明人】马向前, 陈秋南, 蒋凌云, 刘文骏, 郭威, 周翔
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月24日