一种全充填溶洞隧道的支护装置的制作方法

本技术涉及隧道施工，具体涉及一种全充填溶洞隧道的支护装置。

背景技术：

1、溶洞是可溶性岩层因喀斯特作用所形成的天然洞穴，当建筑地基、水利水电隧洞及洞室、公路铁路隧道、采矿巷道灯工程穿越碳酸盐类、硫酸岩、卤盐类岩层时，常会遭遇与溶洞相关的复杂工程问题。大量地下隧洞工程实践表面，溶洞分布位置随机、发育规模各异、充填情况不一，溶洞的这些特殊性和差异性，使得岩溶工程具有其独有的特点，现有的一般岩土工程施工工艺、施工规范不能直接用于岩溶工程。

2、目前，当公路、铁路隧道穿越的溶洞为空溶洞或半充填溶洞时，大都采用传统的浆砌片石回填、桥梁结构跨越及普通隧道结构穿越等，如采用桥式穿越、锚杆、钢筋网、钢架支撑、预注浆小导管支护等结构进行施工。但当隧道需穿越溶腔巨大、充填物松散、水土压力大、稳定性差的大型全充填溶洞时，若还是采用单层喷混凝土、系统锚杆与内置钢架的柔性支护装置，由于溶洞充填物的自稳能力差，系统锚杆难以发挥其应有的作用，降低了支护装置的整体承载能力，支护装置易在施工过程中产生较大的变形，甚至可能导致整个支护装置发生开裂、破坏，进而溶洞充填物坍塌，充填物失稳涌入隧道开挖空间，进而引起隧道上覆地层塌陷发生突泥等问题，就会严重威胁施工人员的生命安全和隧道的结构稳定。因此，研制开发一种承载能力强，安全可靠，支撑效果好的全充填溶洞隧道的支护装置是客观需要的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种承载能力强，安全可靠，支撑效果好的全充填溶洞隧道的支护装置。

2、本实用新型的目的是这样实现的，包括隧道基洞和设置在隧道基洞内的初期支护以及二次衬砌，隧道基洞两侧的侧壁上设置有台阶，台阶上设置有支撑底板，支撑底板上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管，初期支护包括外层支护和内层钢拱架，外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网和外层钢拱架，外层钢拱架的下端与支撑底板固定连接，钢筋网、外层钢拱架和内层钢拱架的内部均填充有喷射混凝土。

3、进一步的，上部注浆管包括竖向注浆管和倾斜注浆管。

4、进一步的，倾斜注浆管的数量为2根，2根倾斜注浆管与竖向注浆管之间的夹角分别为30°和60°。

5、进一步的，内层钢拱架和二次衬砌之间设置防排水系统。

6、进一步的，注浆管的长度为5～10米。

7、进一步的，支撑底板下方的内层钢拱架侧壁上设置有下部注浆管，内层钢拱架的底部设置有底部注浆管。

8、本实用新型的有益效果如下：

9、一是本实用新型整个支护装置的上部采用了双层支护的结构，外层支护采用了钢筋网、外层钢拱架和喷射混凝土的结构，内层支护采用了内层钢拱架和喷射混凝土的结构，再结合二次衬砌的结构，一方面取消了现有技术中支护上部的系统锚杆，简化了这部分的施工工序，提高了这部分的施工进度，减低施工成本，另一方面采用了两层支护结构的初期支护具有更大的刚度和强度，提高了初期支护的承载能力，在全充填溶洞隧道段可有效控制围岩变形，并避免初期支护变形过大的问题。

10、二是在隧道基洞的两侧设置了台阶，用以对外层支护进行有效支撑，并在台阶下设置了上部注浆管，在外层支护施工前，通过上部注浆管对台阶下方的围岩进行注浆处理，充分将浆液和围岩岩土融合，加固该部分围岩的结构强度和稳定性，提高台阶对外层支护的承载能力，有效控制隧道运营期间的沉降，通过台阶的设置，大幅减少内层支护和二次衬砌承受的载荷，整体上提高支护装置的承载能力和支撑能力，支撑效果较好，避免支护装置在施工过程中产生较大的变形，防止整个支护装置发生开裂、破坏以及溶洞充填物坍塌的问题，提高隧道的结构稳定性，提高隧道施工的安全性能。

11、综上所述，本实用新型针对稳定性较差的全充填溶洞，一方面采用了双层支护的初期支护结构，另一方面采用了台阶对外层支护进行支撑的结构，两者相互结合，可对隧洞拱顶进行充分的加固和支撑，还降低了内层钢拱架和二次衬砌承受的载荷，总体上提高了整个支护装置的承载能力和安全性能，有效限制溶洞围岩的整体变形，具有承载能力强，安全可靠，支撑效果好的优点，能满足使用的需求。

技术特征：

1.一种全充填溶洞隧道的支护装置，包括隧道基洞（1）和设置在隧道基洞（1）内的初期支护以及二次衬砌（2），其特征在于: 所述隧道基洞（1）两侧的侧壁上设置有台阶（3），台阶（3）上设置有支撑底板（4），支撑底板（4）上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管（5），所述初期支护包括外层支护和内层钢拱架（6），外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网（7）和外层钢拱架（8），外层钢拱架（8）的下端与支撑底板（4）固定连接，所述钢筋网（7）、外层钢拱架（8）和内层钢拱架（6）的内部均填充有喷射混凝土（9）。

2.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述上部注浆管（5）包括竖向注浆管（51）和倾斜注浆管（52）。

3.根据权利要求2所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述倾斜注浆管（52）的数量为2根，2根倾斜注浆管（52）与竖向注浆管（51）之间的夹角分别为30°和60°。

4.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述内层钢拱架（6）和二次衬砌（2）之间设置防排水系统（10）。

5.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述上部注浆管（5）的长度为5～10米。

6.根据权利要求1所述的一种全充填溶洞隧道的支护装置，其特征在于:所述支撑底板（4）下方的内层钢拱架（6）侧壁上设置有下部注浆管（11），内层钢拱架（6）的底部设置有底部注浆管（12）。

技术总结本技术公开了一种全充填溶洞隧道的支护装置，包括隧道基洞和设置在隧道基洞内的初期支护以及二次衬砌，隧道基洞两侧的侧壁上设置有台阶，台阶上设置有支撑底板，支撑底板上设置有向下伸入围岩内部的上部注浆管，初期支护包括外层支护和内层钢拱架，外层支护位于内层支护的上方且呈下端开口的拱形，外层支护从外到内依次包括钢筋网和外层钢拱架，外层钢拱架的下端与支撑底板固定连接，钢筋网、外层钢拱架和内层钢拱架的内部均填充有喷射混凝土。具有承载能力强，安全可靠，支撑效果好的优点，能满足使用的需求。技术研发人员：吕建国,周晶晶,饶正明,张庆,吴晓飞,段秦生受保护的技术使用者：中国水电基础局有限公司技术研发日：20231212技术公布日：2024/7/15