【技术实现步骤摘要】
一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法
本专利技术属于溶腔处理
，尤其涉及一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法。
技术介绍
目前，在喀斯特地貌的工程施工过程中，经常遇到涌水以及大小不同的溶洞影响工程施工，岩溶是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用形成的溶蚀现象，不同的岩溶发育成不同的溶洞、裂隙等，岩溶地段隧道不良地质要素有断层地段、软弱围岩、突泥涌水、冲沟、溶洞及采空区等几个方面，当工程需要穿过可溶性岩层时，有的围岩片破碎，容易发生坍塌，有的溶洞位于底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理，有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，当工程掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉，形成“天窗”，工程的初期支护压力剧增，有时遇到大的水囊或暗河，将会导致岩溶水或泥沙夹水大量涌入。现有的技术在处理溶腔时，未根据隧底土壤类型进行针对性的注浆加固；且在洞身衬砌过程中多采用一次性衬砌，牢固性不高，存在安全隐患。因此，正确处理岩溶地质，尤其是对典型喀斯特地貌溶腔的处理，对工程施工具有重要意义。通过上述分析，...
【技术保护点】
1.一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述用于喀斯特地貌溶腔处理方法包括：/n步骤一，隧底注浆加固：隧底粉质黏土段采用钢花管钢管群桩注浆加固处理，隧底岩溶填充物固结，钢花管梅花形布置；/n步骤二，洞身初期支护加固：在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查；对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑；/n步骤三，桩基施工：施工准备；护筒的埋设和跟进；钻机的安装；泥浆制备；冲击钻成孔施工；终孔检测；清孔；钢筋笼制作安装；水下砼灌注；量检验与试验；/n步骤四，托梁施工：基坑开挖；基础处理；钢筋、模板施工；砼浇筑；/n步骤五，洞身衬砌：衬砌钢筋施工；二次衬砌...
【技术特征摘要】
1.一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述用于喀斯特地貌溶腔处理方法包括：
步骤一，隧底注浆加固：隧底粉质黏土段采用钢花管钢管群桩注浆加固处理，隧底岩溶填充物固结，钢花管梅花形布置；
步骤二，洞身初期支护加固：在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查；对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑；
步骤三，桩基施工：施工准备；护筒的埋设和跟进；钻机的安装；泥浆制备；冲击钻成孔施工；终孔检测；清孔；钢筋笼制作安装；水下砼灌注；量检验与试验；
步骤四，托梁施工：基坑开挖；基础处理；钢筋、模板施工；砼浇筑；
步骤五，洞身衬砌：衬砌钢筋施工；二次衬砌；防排水施工、衬砌钢筋施工、砼施工。
2.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤二中洞身初期支护加固的方法包括：对已经变形、开裂的初支及时进行加固处理，初支开裂处进行注浆处理，变形进行工字钢支撑加固或者拆换处理；
对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，加设斜撑；纵向采用2根通长I20工字钢，横向采用I20工字钢间距3.0m；
桩基施工前开始对初支进行加固处理，当临时支撑工字钢与冲击钻机位置干扰时，调整工字钢间距。
3.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤三中桩基施工的方法包括：采用桩基托梁结构跨越通过，刚性板板厚1.5m，板内配筋，对应于桩顶设暗梁，桩基共设20根，桩长5～54m，54m桩长共4根，现场施工时确保桩底嵌岩深度不小于2m，桩径1.5m；桩基采用冲击钻施工，左右侧桩基间距1.96m，施工时先施工右侧桩基，待右侧桩基浇筑完成后，再开始施工左侧桩基；钻孔桩采用冲击钻成孔，全护筒跟进，一次摊销，导管法灌注水下混凝土的方案进行施工；
(1)护筒采用16mm钢板加工，每节长2m，内径比冲击钻头直径大20cm；采用十字头的冲击钻进行施工；
(2)护筒的埋设和跟进；
(3)钻机的安装，对钻机进行改装，高度不超过4.5m，钻孔桩钻机就位后，在钻架下部支点处垫设双拼20×20cm的I20工字钢；钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心，并将钻架可靠固定；
(4)泥浆制备，泥浆池在桩间设置，采用5mm厚钢板焊，长、宽、高分别为6m、5m、2m，多余泥浆采用罐车及时抽排；泥浆选用粘土或膨润土造浆，经试验室配比确定；泥浆指标采用：比重为1.1～1.30，粘度16～22s，pH值大于6.5，含砂率不大于4％，胶体率不小于95％；隧底为岩溶充填物，调整泥浆比重；
(5)冲击钻成孔施工，冲击钻进开孔时为造浆护壁，开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用大比重泥浆、低冲程密击，钻进0.5～1.0m后，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m后，加大冲程正常钻进；粉质黏土层、孤石采用小冲程，输入较低稠度泥浆冲击成孔；进入基岩后采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，采用较大冲程正常钻进，发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔；
当掉钻事故发生后，及时用打捞钩、绳套等工具进行打捞；当发生卡钻这种情况时，松绳落钻然后再提钻，使钻头旋转一个角度；钻进0.5～1.0m后，开动反循环泥浆泵，将孔底钻渣抽，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔底保持10～20cm距离；
(6)终孔检测孔径、孔形、垂直度检查，用笼式检孔器；孔深和孔底沉渣厚度检查，用测绳配测锤；桩位检查，用全站仪测放桩位中心；
(7)清孔，钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，进行清孔；孔径、孔深不小于设计值；孔位中心偏差不大于50mm；倾斜度不大于1％；柱桩沉渣厚度不大于5cm，清孔过程中及时向孔内注入清水或新鲜泥浆；还可以采用换浆法清孔：冲击钻机钻孔，采用泥浆泵循环清孔；二次清孔采用换浆法，在安装钢筋笼和下导管之后进行；孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，比重不大于1.1，含沙率小于2％，粘度17～20s；在抽渣或吸泥时都要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位不变；
(8)钢筋笼制作安装；
(9)水下砼灌注采用垂直导管灌注法，砼在拌和站集中拌制、搅拌运输车运至现场，输送泵泵送入管，导管内径为250毫米；导管应先编好顺序，每次使用时都应对法兰盘、橡胶垫圈、连接螺栓、阀门做好认真检查，导管上口的浮球，比导管内径小2cm，应能顺利沉入孔底；拌和站的上料斗上应放置5-6厘米的控制筛；导管下口距孔底间距以0.4米；浇筑前应从孔底吊出一桶泥浆检测含沙率及泥浆比重，含砂率小于4％，泥浆比重1.03-1.10g/cm，并且测量孔底沉淀厚度；导管距桩底高度不超过30cm，桩径1.5m，首次浇筑砼埋深满足1.0m以上，计算得出首次砼不少于2.3m3；首批砼下落后，砼应连续灌注；在灌注过程中，导管的埋深应控制在2-6米之间，在灌注过程中，采用测探法和已灌注砼方量双向控制井孔内砼面的位置；当灌注的砼面距钢筋骨架底部1米时，降低砼的灌注速度；当砼面上升到骨架底口4米以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上，恢复正常灌注速度；灌注的桩顶标高应比设计高出0.5-1.0米；多余部分在接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层；在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确；灌注时间应在首批砼初凝之前灌注完毕；
(10)成孔检查：孔径、孔型和倾斜度采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100毫米，不得大于钻头直径；长度为4m的钢筋检孔器吊入钻孔内检测；孔深和沉淀厚度采用重锤法检测，成孔质量必须小于允许偏差；每根桩应制做2～4组试件，检查桩身强度；每根桩进行无破损检测；桩基顶面设置一层1.5m厚刚性板，刚性板材料为C35钢筋混凝土，在桩基检测合格后施工。
4.如权利要求3所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述护筒的埋设和跟进包括：
(1)钢钢护筒的埋设：钢护筒采用δ＝16mm厚的钢板卷制而成，埋入不透水土层中，护筒顶要高出地面50cm，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于2cm，倾斜度不大于1％；护筒四周填粘土分层夯实；
(2)钢护筒的跟进措施：当钻机正常钻进至溶洞上方约1m处，采用挖机辅助20T振动锤先将钢护筒分节打入土层中至岩面，同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，钢护筒垂直入土；钢护筒每节2.0m，各节护筒之间的连接全部采用双面坡口焊进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽，δ＝10mm的加强钢带；
(3)钢护筒施工工艺流程；场地平整、打击设备就位、钢护筒吊装就位、第一节钢护筒施工、第二节钢护筒施工、一、二节钢护筒焊接；
所述钢筋笼制作安装包括：
(1)钢筋笼制作，钢筋笼根据图纸在钢筋场地加工半成品，主筋及箍筋孔口安装，钢筋笼主筋采用套筒连接，接头采用扭矩扳手进行检查连接质量，加劲箍筋设置在主筋内侧，沿桩基长度每2米设置一道，内设三角框架加强筋，箍筋与主筋采用点焊，加密段交叉点较多，可交错点焊或绑扎，钢筋笼每节4.5m，在孔口搭设工字钢支架，钢筋笼在孔口绑扎，验收合格后入孔；
(2)钢筋笼安装，每一节钢筋笼长度4.5m，每一节段钢筋笼制作完成后，检查合格后方可入孔，钢筋笼安装前清除粘附的泥土和油渍；
(3)钢筋笼下方，采用手拉葫芦提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，插入扁担梁，重复上述工序；钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与锁扣固定牢固；
(4)声测管的连接及检查，按设计要求安装声测管：声测管外径57mm，壁厚3.5mm，长度为桩长L+1m；除在底节钢筋笼加工时焊接在钢筋笼上外，其余各节均绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管，成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，则可用套管插入或焊接上下节检测管，然后进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即下放；钢筋笼下放到位后，顶口用铁板封闭以防泥浆杂物掉进孔内。
5.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤四中托梁施工的方法包括：桩基检测合格后，对桩头进行凿除，凿除后对隧底采用10cm厚C10混凝土垫层，托梁纵向分段多次浇筑；
(1)托梁施工在桩基施工完毕并经检测合格后，进行托梁施工；按设计图纸准确放样后，进行基坑开挖；当托梁位置处于干处时，直接采用明挖基坑；基坑开挖采用机械开挖；基坑的开挖采用垂直开挖，拱脚采用工字钢垂直支护加固坑壁措施；设置集水坑抽排；开挖完毕后对桩头进行凿毛处理，凿除表面浮浆；
(2)基础处理，托梁底层有地下水，且土质为松软土时，需排出地下水，并挖除松软土，换填30-50cm厚片石回填，使其符合基底的设计标高并整平；
(3)钢筋、模板施工，模板采用组合钢模，纵、横椤采用型钢；模板内设拉筋，周边用钢管或方木支顶牢固；模板要求平整，接缝严密；
(4)砼浇筑，砼采用拌合站集中搅拌，砼罐车运输，溜槽灌注；托梁砼应分段分层连续灌注，一...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴青华，朱清利，任高峰，张秦军，郭凯，吴天朔，胡振虎，
申请(专利权)人：中铁二十局集团第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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