一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道施工方法，具体涉及一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，包括如下步骤：(1)结合上覆土层溶洞特性探测影响隧道溶洞的发育情况；(2)根据隧道周边环境、天气条件及影响隧道溶洞的发育情况，确定溶洞处治措施；(3)进行隧道掘进施工，并根据溶洞开挖揭露情况验证及修正所记录的溶洞发育情况，及时调整溶洞处治措施与设计参数，与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术基于上覆土层溶洞的灾害特征，根据不同溶洞规模、空间位置、充填物类型、形态及天气条件、隧道周边环境等采用不同的溶洞处治措施。采用不同的溶洞处治措施。采用不同的溶洞处治措施。

【技术实现步骤摘要】
一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法


[0001]本专利技术涉及一种隧道施工方法，具体涉及一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法。

技术介绍

[0002]溶洞是一种发育在可溶岩地层中的岩溶形态，根据溶洞洞顶可溶岩残存情况(以下简称：形态)可分为开口式、闭口式两种形态，其中开口式溶洞顶板岩体极薄或部份、或全部已崩塌，多与上覆第四系土层(以下简称上覆土层)直接连通。
[0003]交通隧道施工遇到溶洞时，现有的溶洞处治技术主要根据地质勘探和施工地质预报提供的溶洞规模、溶洞空间位置和充填物类型确定技术措施，其中对于大型(＞50m3)充填溶洞处于拱部、边墙时，采用超前大管棚或地表注浆等措施进行超前处理；对于大型溶洞的其他情况和小型溶洞(<50m3)主要采用清理、封闭、回填的措施进行后处理，现有的溶洞处治技术未考虑溶洞与上覆土层的连通性，不适用于上覆土层的溶洞处治，导致隧道在穿越上覆土层溶洞区施工时经常出现小型溶洞充填物连同上覆土层大量涌入隧道、地表发生大范围沉陷的灾害，严重危害洞内施工人员、机械设备和周边环境的安全。
[0004]因此，开发一种新穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本专利技术得以完成的动力所在和基础。

技术实现思路

[0005]为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本专利技术人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本专利技术。
[0006]具体而言，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，给出上覆土层溶洞处治的判别指标与地质勘探方法，根据不同的灾害特征确定溶洞处治措施，解决穿越溶洞区隧道施工时风险因素现场判别不准确和溶洞处治措施不适用的问题，提高隧道穿越溶洞区施工安全防控能力。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，包括如下步骤：
[0009](1)结合上覆土层溶洞特性探测影响隧道溶洞的发育情况；
[0010](2)根据隧道周边环境、天气条件及影响隧道溶洞的发育情况，确定溶洞处治措施；
[0011](3)进行隧道掘进施工，并根据溶洞开挖揭露情况验证及修正所记录的溶洞发育情况，及时调整溶洞处治措施与设计参数；
[0012]所述影响隧道溶洞的发育情况包括溶洞规模、溶洞空间位置、充填物类型及溶洞形态，所述溶洞形态根据其顶部岩体的状态分为开口式和闭口式两种形式。
[0013]在本专利技术中，作为一种改进，所述步骤(1)中探测包括：
[0014](1)根据详勘报告与施工超前地质预报，初步确定影响隧道溶洞的里程范围；
[0015](2)对初步确定的溶洞里程范围进行补充地质勘察，进一步确定影响隧道溶洞的发育情况。
[0016]在本专利技术中，作为一种改进，所述影响隧道溶洞是指侵入隧道开挖轮廓线或岩盘厚度不足2m的溶洞；
[0017]确定影响隧道溶洞的里程范围采用如下步骤：
[0018](1)确定影响隧道溶洞的水平方向外轮廓投影；
[0019](2)将影响隧道溶洞的外轮廓投影沿隧道轴向向两侧外扩20m，构成影响隧道溶洞的里程范围。
[0020]在本专利技术中，作为一种改进，所述步骤(2)中的隧道周边环境是指影响隧道溶洞的外轮廓外侧30至50m范围内的地上、地下构筑物、建筑物或管线。
[0021]在本专利技术中，作为一种改进，所述步骤(2)中天气条件是指隧道溶洞处治施工前7日内的隧址区降雨情况，所述降雨情况包括降雨量和降雨时长。
[0022]在本专利技术中，作为一种改进，溶洞形态为开口式的溶洞处置措施中，超前大管棚及超前小导管仅在影响隧道溶洞发育范围内布置，所述超前大管棚穿过溶洞并保证入岩深度至少2.5m，注浆半径大于等于0.3m，两相邻超前大管棚的注浆圈至少搭接0.1m。
[0023]在本专利技术中，作为一种改进，所述补充地质勘察是指，综合采用物探法及钻探法，并结合工程地质测绘及野外地质调查，勘察隧道外轮廓两侧5m范围内溶洞。
[0024]在本专利技术中，作为一种改进，所述钻探法的钻探点数量根据溶洞规模确定，钻探点穿过影响隧道溶洞进入基岩3～5m。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026](1)现有的溶洞处治技术的依据主要为溶洞规模、溶洞空间位置、充填物类型，未考虑上覆土层、天气条件和周边环境因素的影响，本专利技术基于上覆土层溶洞的灾害特征，根据不同溶洞规模、空间位置、充填物类型、形态及天气条件、隧道周边环境等采用不同的溶洞处治措施。
[0027](2)现有技术获取溶洞规模、溶洞空间位置、充填物类型等指标的手段主要为地勘报告、超前地质预报和掌子面开挖揭露，施工单位技术人员多依靠经验开展工作并对指标进行判断，难以保证勘察工作的规范性和指标的准确度。本专利技术根据隧道工程的实际施工作业流程，提出了溶洞规模、溶洞空间位置、充填物类型及溶洞形态四个指标的两阶段勘察方法，并给出了物探法及钻探法的技术要求，规范了影响隧道溶洞情况的勘察工作，为溶洞处治措施的确定提供了准确的依据。
[0028](3)闭口式溶洞与开口式溶洞的灾害特征不同，开口式溶洞灾害具有隐蔽性强和危害性大的特点，而现有的溶洞处治技术并未考虑溶洞形态，本专利技术结合现有溶洞的形态特点，针对开口式溶洞，纳入了隧道周边环境及天气条件两个指标，采用超前小导管、超前大管棚或地表注浆等措施分类进行超前处治，有效防止了开口式溶洞灾害的发生。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0030]图1为本专利技术的流程示意图；
[0031]图2为本专利技术隧道的断面示意简图；
[0032]图3为本专利技术隧道的平面示意简图；
[0033]图中：1、隧道轮廓线，2、影响隧道溶洞的侵入轮廓线，3、影响隧道的开口式溶洞；4、上覆土层；5、不影响隧道的闭口式溶洞；6、影响隧道的闭口式溶洞；7、隧道；8、溶洞。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0035]如图1所示，一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，具体包括如下步骤：
[0036](1)结合上覆土层溶洞特性探测影响隧道溶洞的发育情况。
[0037](2)根据隧道周边环境、天气条件及影响隧道溶洞的发育情况，确定溶洞处治措施。
[0038](3)进行隧道掘进施工，并根据溶洞开挖揭露情况验证及修正步骤(2)确定的影响隧道溶洞发育情况，及时调整溶洞处治措施与设计参数。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)结合上覆土层溶洞特性探测影响隧道溶洞的发育情况；(2)根据隧道周边环境、天气条件及影响隧道溶洞的发育情况，确定溶洞处治措施；(3)进行隧道掘进施工，并根据溶洞开挖揭露情况验证及修正所记录的溶洞发育情况，及时调整溶洞处治措施与设计参数；所述影响隧道溶洞的发育情况包括溶洞规模、溶洞空间位置、充填物类型及溶洞形态，所述溶洞形态根据其顶部岩体的状态分为开口式和闭口式两种形式。2.根据权利要求1所述的一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中探测包括两阶段：(1)根据详勘报告与施工超前地质预报，初步确定影响隧道溶洞的里程范围；(2)对初步确定的溶洞里程范围进行补充地质勘察，进一步确定影响隧道溶洞的发育情况。3.根据权利要求1所述的一种穿越上覆土层溶洞区的隧道施工方法，其特征在于：所述影响隧道溶洞是指侵入隧道开挖轮廓线或岩盘厚度不足2m的溶洞；确定影响隧道溶洞的里程范围采用如下步骤：(1)确定影响隧道溶洞的外轮廓水平投影；(2)将影响隧道溶洞的外轮廓投影沿隧道轴向向两侧外扩20m，构成影响隧道溶洞的里程...

【专利技术属性】
技术研发人员：万飞，王华牢，付重滔，王波，李磊，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：