一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法与流程

本发明涉及建筑路桥隧道工程施工，尤其涉及一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法。

背景技术：

1、岩溶隧道是一种地下洞穴或地下河流形成的隧道，通常是岩石经过长时间的侵蚀和溶解形成的。其地貌是由地表水和地下水垂直侵蚀岩石表面，而随着侵蚀的深入，在岩层中的裂隙和孔洞内部形成了一个巨大的空腔系统。这些空腔会随着时间而扩大并形成大大小小、形状各异的洞穴和溶洞。

2、随着交通路网覆盖范围正向遍布喀斯特地貌的地区纵深扩展，在此过程中，势必会遇到大量富水岩溶隧道穿越大型地下溶洞、溶槽、以及暗河等不良地质工程，针对所述情况，通常采用注浆封堵的施工工艺。而现阶段采用的注浆封堵的传统工艺工法在现场实地施工的操作过程中，存在劣势：施工周期长且难度较大，注浆封堵需要等待注浆充分固化后才能进行下一个作业任务，这延长施工的过程；同时，注浆需要专业的技术和经验，操作难度较大，存在一定的施工难度和风险；此外，一方面由于隐蔽工程施工而难以控制施工质量，另一方面也会在一定程度上破坏溶洞地下水径流平衡以及周围生态环境。

技术实现思路

1、本发明所要解决的主要技术问题是提供一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法，所述施工方法操作难度较小，施工质量可控，减少了施工盲区，提高了施工过程的安全性。

2、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法，包括如下步骤：

3、(1)溶洞扩挖及支护：对溶洞进行扩挖作业以及溶洞顶部支护作业；

4、(2)溶洞基底清淤及回填：在溶洞基底开挖并进行混凝土回填；

5、(3)仰拱及填充施工：进行仰拱二衬施工和仰拱填充施工；

6、(4)止水墙施工及两侧混凝土回填：在隧道内设止水墙，在止水墙两侧进行混凝土回填；

7、(5)初期支护施工：根据设计图纸进行隧道初期支护施工；

8、(6)初支顶部回填及防水层施工：进行初支顶部护拱回填施工、排水盲管施工、土木布施工、pvc防水板施工和止水带施工；

9、(7)二衬防排水施工：进行抗水压二衬施工和检查通道施工；

10、(8)水压监控系统安装及调试：在水压监控系统安装前确保进场设备满足设计压力要求；

11、(9)监测预警方案实施：当水压计监测所得隧道衬砌外水压力超过限值时，通过控压系统将电控控压阀打开，将压力降至限值以下。

12、在一较佳实施例中，在步骤(1)中对溶洞进行扩挖作业包括：

13、在溶洞扩挖之前对溶洞顶部作业影响范围之内的危石以及溶腔之内的淤积物进行清理；

14、采用钻眼爆破进行溶洞顶部扩挖，使用机械进行局部人工凿岩；对扩挖之后的溶洞进行测量；

15、在一较佳实施例中，在步骤(1)中对溶洞顶部支护作业包括：

16、在溶洞扩挖作业完毕后，根据围岩完整情况及时进行支护；

17、当围岩完整无掉块时，采用砂浆锚杆、钢筋网和喷射混凝土三者相互配合进行支护；当围岩有掉块时，采用锚杆、钢筋网、钢支撑和喷射混凝土支三者相互配合进行支护；

18、钢支撑施工时，采用横梁和锁脚锚杆临时将其固定在坚固围岩之上，待两侧止水墙施工至设计高程时再整体浇筑其内。

19、在一较佳实施例中，所述步骤(2)中对溶洞基底清淤及回填包括：

20、采用挖机分层开挖清淤至基底，淤泥清理完成后进行地基承载力试验，在符合要求后采用高压水冲洗岩壁，冲洗完成后采用水泵将基底积水抽排干净；

21、在溶洞基底开挖后，采用混凝土分层回填至设计标高，回填分两次进行，逐层振捣密实；

22、在第二次混凝土浇筑前，对接触面进行凿毛清理，经凿毛处理后的混凝土面，用洁净水冲洗干净。

23、在一较佳实施例中，所述步骤(3)中仰拱及填充施工：包括：

24、仰拱二衬浇筑前进行土工布和全包防水板的铺设，并预留出与拱墙防水层搭接部分；

25、仰拱钢筋施工前预留环向搭接钢筋与拱墙二衬钢筋进行焊接，且错开相邻钢筋搭接接头；

26、仰拱混凝土浇筑前安装双层中埋式止水带并采用钢筋卡牢固定位与两层钢筋中间，仰拱及铺底采用全液压自行走仰拱栈桥配合砼施工；

27、仰拱二衬浇筑时整幅一起浇筑，填充混凝土与仰拱混凝土分开浇筑；

28、待仰拱二衬浇筑完成后再进行仰拱填充施工，且在施工前清理仰拱二衬表面积水和杂物，仰拱填充混凝土横向施工缝与仰拱二衬施工缝错开设置。

29、在一较佳实施例中，在步骤(4)中止水墙施工包括:

30、止水墙的墙身与基础均采用钢筋混凝土，基础与基底之间采用预埋工字钢或槽钢；

31、施工前进行基底承载力试验，在施工过程中，进行排水管预埋；

32、在基础浇筑前进行测量放样，确定模板位置，模板立好后进行钢筋绑扎，基础钢筋预留出与墙身钢筋搭接部分，基础一次浇筑完成，墙身施工时错开相邻接头；

33、模板采用定制钢模板，采用对拉螺栓固定，外侧增加斜撑，立模前对模板进行打磨并涂刷脱模剂；墙身浇筑分段、分层、逐层振捣；每段浇筑完成后及时做墙背混凝土回填，同时利用混凝土回填面作为下一模挡墙施工作业平台，逐段进行浇筑施工直至设计标高。

34、在一较佳实施例中，在步骤(4)中所述止水墙两侧混凝土回填施工包括：

35、止水墙两侧采用混凝土进行回填，回填施工随止水墙浇筑分层同步进行，直至设计标高；

36、最后一层混凝土回填施工时按设计1:2的坡率进行控制，高侧与止水墙顶齐平，低侧顺接溶洞内地形。

37、在一较佳实施例中，在步骤(6)中初支顶部回填施工包括：

38、在初期支护完成后，采用泵送混凝土进行护拱施工；顶面采用双层钢筋网覆盖，泵送完成后采用防水板全包并施工一层乳化沥青防水涂料作为防水层。

39、在一较佳实施例中，在步骤(6)中排水盲管施工包括：

40、在环向排水管在安装前，先测量并在初期支护结构面上划出环向排水管的具体位置，钻孔定位，将膨胀锚栓打入定位孔或用锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中，采用钢筋卡打入定位孔将环向盲管固定，用无纺布包住盲管，用扎丝捆好；用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上；纵向排水管根据设计图纸参照环形排水盲管施工。

41、在一较佳实施例中，在步骤(6)中所述土木布施工包括：

42、采用激光断面仪或激光三维扫描仪对隧道初期支护内轮廓进行检测，在初期支护表面平整度满足d/l不大于1/6时，进行土工布铺设；其中d为初期支护表面相邻两凸面间凹进去深度，l为初期支护表面相邻两凸面间距离；铺设过程中采用射钉加热热熔垫固定，且在凹处适当增加固定点。

43、在一较佳实施例中，在步骤(6)中所述pvc防水板施工包括：在防水板施工前，检查混凝土表面平顺性，在满足要求后再行施工；采用自动热熔爬焊机进行施工，细部处理或修补可采用手持焊枪；防水层环向整幅铺设，拱部和边墙无纵向搭接。

44、在一较佳实施例中，在步骤(6)中所述止水带施工包括：施工缝采用中埋式止水带进行施工，变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带配合背贴式橡胶止水带施工，背贴式止水带采用全包设置。

45、在一较佳实施例中，在所述步骤(7)中的抗水压二衬施工包括：二衬钢筋网施工、二衬混凝土施工和堵水墙施工；

46、所述二衬钢筋网施工包括：二衬受力钢筋采用机械连接；钢筋端头采用定制的塑料壳或缠绕土工布进行包裹，钢筋安装设置保护层垫块，仰拱与边墙连接部位的仰拱预留钢筋伸出长度；

47、所述二衬混凝土施工包括：二衬混凝土施工采用全液压自动行走的整体衬砌台车，采用溜槽对称浇筑，混凝土从两侧边墙向拱顶、由下向上依次分层对称浇筑；混凝土连续浇筑，并人工辅助振捣，拱顶混凝土一次灌注密实，拱顶预留注浆孔，待二次衬砌混凝土浇筑完成后进行拱顶注浆；

48、所述堵水墙施工包括：在隧道承压侧与非承压侧接触位置施工纵向二衬堵水墙，采用防水层、防水混凝土、防水层和防水混凝土四者相互结合的结构形式进行端头堵水；堵水墙提前进行扩挖，防水层与二衬混凝土与主洞二衬整体浇筑施工；

49、所述检查通道施工包括：待检查通道二衬施工完毕后进行井内路面施工，路面施工为阶梯形状；检查通道与溶洞交接口设置一道混凝土挡水墙，墙内预埋抗压井盖及阀门，枯水期可通过阀门打开井盖进入溶洞内部。

50、在一较佳实施例中，所述步骤(8)中的水压监控系统包括：水压计、混凝土应变计、混凝土表面应变计、应变传送器以及电动压力调节阀、阀门控制系统、无缝钢管；应变计在混凝土浇筑过程中同步预埋安装，剩下的控制系统待隧道衬砌全部施工完成且溶腔处治施工完毕后，进行安装。

51、在一较佳实施例中，在所述步骤(9)监测预警方案实施中：

52、当水压计监测所得隧道衬砌外水压力超过限值，但上涨速率未超限值时，自动打开小直径的无缝钢管，通过小直径的无缝钢管将承压段衬砌外侧地下水引流到非承压段进行排放；

53、当水压计监测所得隧道衬砌外水压力超过限值，且上涨速率也超限值时，自动打开大直径的无缝钢管，通过大直径的无缝钢管将承压段衬砌外侧地下水引流到隧道内的排水沟进行排放。

54、相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

55、1.本发明提供了一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法，相比传统的注浆封堵，溶洞顶部扩挖及支护、底部淤积物清理及混凝土回填、止水墙施工及墙后混凝土回填、泵送混凝土护拱施工等相关工序均为非隐蔽工程，操作难度相对较小，施工质量可控，施工盲区较少，施工安全性较高。

56、2.本发明提供了一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法，通过在隧道两侧施工止水墙及墙后混凝土回填，配合隧道拱顶扩挖、支护、护拱恢复原有径流通道，维持溶洞地下水的初始径流平衡，不堵塞溶洞附近地下水的过水通道，最大程度保护周围生态环境。

57、3.本发明提供了一种岩溶隧道穿越溶洞的施工方法，在隧道非承压段施工一个由人行横洞通往溶洞的检查通道，通道端部采用抗水压井盖和阀门封闭，枯水期将洞顶存水通过限压排放管排入水沟后，检查人员可打开抗压井盖进入溶洞内部查看溶洞的稳定情况、是否淤塞等，必要时可由人工进行清理，确保隧道运营安全。