【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道穿越溶洞施工领域，尤其涉及一种隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法。
技术介绍
1、山体围岩中存在大型或大跨溶洞时，隧道穿越溶洞就会面临一系列技术难题，特别是穿越大跨富水溶洞时，溶洞内部水位的高低变化直接影响了隧道穿越的施工进度；目前针对这一问题，cn108979644a公开了一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，该法通过引水导洞和引水装置，成功将溶洞内的水分大量排出，进而为隧道穿越提供施工空间，但是该方法容易造成溶洞内水分过多的流失，造成溶洞稳定性变差，且没有考虑后期隧道运营过程中水位抬高对隧道的危害；另外，cn109812270a、cn114876568a、cn216518044u以及cn201110260206.4等公开的技术多是通过对溶洞进行注浆、封堵或填充的方式来实现隧道穿越溶洞的，然而这些技术在面临大跨富水溶洞时显得有些捉襟见肘，故只能针对小型溶洞进行临时处治，不能拿来作为隧道穿越大跨度富水溶洞的技术措施。
2、因此，当前亟需寻找一种隧道穿越大跨度富水溶洞技术措施，解决富水溶洞内水位变化问题以及全面考虑富水溶洞稳定性和后期隧道运营的安全性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法。
2、这种隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，包括如下施工步骤：
3、步骤一、确定隧道穿越富水溶洞的路径；然后设计逃生通道和引水洞路径；
4、步骤二、施工逃生通道，逃生
5、步骤三、在富水溶洞侧壁布设排架，并设置下平台和上平台；从外侧向富水溶洞施工引水洞，对引水洞的富水溶洞一端安装透水防护头；
6、步骤四、拆除下平台，在富水溶洞内设置浮箱，利用排水管进行水体回灌，利用浮箱组装钢栈桥后拆除浮箱和排水管；
7、步骤五、利用钢栈桥作为施工平台，由内向外进行隧道双向施工，将产生的碎石装入石笼中并吊放到富水溶洞下部；拆除钢栈桥；然后对应隧道底部施工预应力面板；
8、步骤六、山体围岩内隧道贯通，在预应力面板上完成穿越隧道段，然后连通逃生通道和穿越隧道。
9、作为优选，步骤一中，根据富水溶洞在山体围岩中的空间位置以及富水溶洞内水位的高低，首先确定好隧道穿越路径；隧道从富水溶洞中部位置进行直线穿越，且隧道的位置在富水溶洞中最高水位之上；将逃生通道在水平面上与隧道轴线沿着45°～60°的夹角设置在隧道上方，并在富水溶洞外侧壁上与隧道相交，且逃生通道在垂直剖面上与隧道轴线的夹角为15°～20°；将引水洞在垂直剖面上与隧道轴线沿着10°～15°的夹角设置在隧道下方，而其在水平面内的角度根据引水洞从富水溶洞到山体围岩表面的最短距离确定，引水洞与富水溶洞相交的洞口位置位于逃生通道在与隧道相交处的正下方。
10、作为优选，步骤二中，将逃生通道开挖支护施工至富水溶洞外侧壁，在靠近富水溶洞的逃生通道的段落上部设置多组正交锚杆对逃生通道的顶部进行稳固，逃生通道的开挖所产生的碎石运送到山体围岩以外；在逃生通道顶部布设有吊杆，然后将连接有水泵的排水管沿着吊杆固定在逃生通道的上部；水泵吊放至承重双排架与富水溶洞相交处的下方。
11、作为优选，步骤三中，利用逃生通道在富水溶洞侧壁布设排架，排架包括承重双排架和竖向施工排架，承重双排架下部嵌固到富水溶洞外侧壁的基岩中，承重双排架的顶部高度设置在穿越富水溶洞的隧道底部至引水洞的洞口位置之间，承重双排架顶部设有连系平台；在引水洞的洞口位置下方的承重双排架上施工有延伸至引水洞的下平台，用于引水洞的施工作业，下平台一端固定在承重双排架上，下平台的另一端固定在富水溶洞侧壁上；在靠近逃生通道一侧的承重双排架的连系平台上安装竖向施工排架，竖向施工排架上安装有电梯，在竖向施工排架上安装上平台，上平台的构造与下平台一致，上平台的高度位于逃生通道在富水溶洞的出口处；先通过水泵将富水溶洞中水位降至下平台底部，然后利用下平台作为施工平台，对引水洞在富水溶洞的出口处安装透水防护头。
12、作为优选，步骤四具体为，首先，拆除下平台；然后，利用连接有水泵的排水管反向进行水体回灌，使得富水溶洞中水位上升到满足浮箱组装的要求，之后，在富水溶洞的水体上进行浮箱的组装，浮箱的高度大于透水防护头与钢栈桥之间的静距，组装好的浮箱利用钢索固定在两侧的承重双排架上；最后，借助浮箱和承重双排架顶部的连系平台进行钢栈桥的搭接组装，并根据浮箱在组装钢栈桥过程中的高度起伏变化，继续利用水泵来控制富水溶洞中水位的变化使之相适应，当钢栈桥组装完成后，拆除掉连接有水泵的排水管。
13、作为优选，步骤五中，将连接有排风机的排风管沿着吊杆固定在逃生通道的上部，排风管内侧延伸到富水溶洞内，形成排风系统；利用钢栈桥作为施工平台，在富水溶洞中由内向外进行隧道双向爆破开挖支护施工，隧道双向开挖所产生的碎石装入石笼中；最后，利用钢栈桥将石笼吊放到富水溶洞下部，当石笼在富水溶洞中的堆填高度达到承重双排架顶部的连系平台处时，停止对隧道的双向施工，并对两侧隧道的掌子面进行喷混密封。
14、作为优选，步骤五中，拆除钢栈桥；然后在石笼顶部布设密封找平层；之后在密封找平层上进行墩柱施工，墩柱固定在承重双排架顶部的连系平台上，然后在墩柱上安装好支座，最后进行预应力面板的施工，预应力面板的高度与隧道底部一致，且预应力面板的两端固结到已施工的两隧道底部。
15、作为优选，步骤六中，首先根据隧道的空间位置，借鉴钻爆法或盾构法，在山体围岩一侧从外向内进行一侧隧道的开挖支护施工，直到与富水溶洞中已施工完成的隧道相互贯通；然后依次拆除逃生通道中的排风系统以及富水溶洞中的上平台、竖向施工排架。
16、作为优选，步骤六中，首先在富水溶洞段内的预应力面板上采用现浇法或者预制对富水溶洞段内的穿越隧道进行侧墙和顶拱施工，将预应力面板作为隧道的仰拱，进而完成富水溶洞段内穿越隧道段的施工；然后，在穿越隧道的顶拱上开孔，通过过渡通道连接至逃生通道在富水溶洞中的出入口处，使得逃生通道与穿越隧道实现连通，并在过渡通道下部设置逃生爬梯至穿越隧道内，从而完成大跨度富水溶洞隧道的穿越施工。
17、穿越大跨度富水溶洞的隧道，由上述任一所述方法得到的。
18、本专利技术的有益效果是：
19、1)本专利技术采用逃生通道与隧道在富水溶洞中相交贯通的技术方案，有利于施工设备、材料及人员的出入，进而实现了富水溶洞内部双向隧道的开挖支护施工，并将富水溶洞内部双向隧道开挖所产生的碎石有序填充到富水溶洞底部，不仅提高了隧道穿越富水溶洞的施工效率，还同步解决了隧道开挖所产生碎石的高效处治问题；不仅降低了碎石处治的费用和时间，还能在一定程度上提高承重双排架的承载力和富水溶洞的稳定性。
20、2)本专利技术通过在富水溶洞内贯穿布设逃生通道以及引水洞解决了隧道穿越富水溶洞的施工与运营过程中水位难本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤一中，根据富水溶洞在山体围岩中的空间位置以及富水溶洞内水位的高低，首先确定好隧道穿越路径；隧道从富水溶洞中部位置进行直线穿越，且隧道的位置在富水溶洞中最高水位之上；将逃生通道在水平面上与隧道轴线沿着45°～60°的夹角设置在隧道上方，并在富水溶洞外侧壁上与隧道相交，且逃生通道在垂直剖面上与隧道轴线的夹角为15°～20°；将引水洞在垂直剖面上与隧道轴线沿着10°～15°的夹角设置在隧道下方，而其在水平面内的角度根据引水洞从富水溶洞到山体围岩表面的最短距离确定，引水洞与富水溶洞相交的洞口位置位于逃生通道在与隧道相交处的正下方。
3.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤二中，将逃生通道开挖支护施工至富水溶洞外侧壁，在靠近富水溶洞的逃生通道的段落上部设置多组正交锚杆对逃生通道的顶部进行稳固，逃生通道的开挖所产生的碎石运送到山体围岩以外；在逃生通道顶部布设有吊杆，然后将连接有水泵的排水管
4.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤三中，利用逃生通道在富水溶洞侧壁布设排架，排架包括承重双排架和竖向施工排架，承重双排架下部嵌固到富水溶洞外侧壁的基岩中，承重双排架的顶部高度设置在穿越富水溶洞的隧道底部至引水洞的洞口位置之间，承重双排架顶部设有连系平台；在引水洞的洞口位置下方的承重双排架上施工有延伸至引水洞的下平台，用于引水洞的施工作业，下平台一端固定在承重双排架上，下平台的另一端固定在富水溶洞侧壁上；在靠近逃生通道一侧的承重双排架的连系平台上安装竖向施工排架，竖向施工排架上安装有电梯，在竖向施工排架上安装上平台，上平台的构造与下平台一致，上平台的高度位于逃生通道在富水溶洞的出口处；先通过水泵将富水溶洞中水位降至下平台底部，然后利用下平台作为施工平台，对引水洞在富水溶洞的出口处安装透水防护头。
5.根据权利要求4所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤四具体为，首先，拆除下平台；然后，利用连接有水泵的排水管反向进行水体回灌，使得富水溶洞中水位上升到满足浮箱组装的要求，之后，在富水溶洞的水体上进行浮箱的组装，浮箱的高度大于透水防护头与钢栈桥之间的静距，组装好的浮箱利用钢索固定在两侧的承重双排架上；最后，借助浮箱和承重双排架顶部的连系平台进行钢栈桥的搭接组装，并根据浮箱在组装钢栈桥过程中的高度起伏变化，继续利用水泵来控制富水溶洞中水位的变化使之相适应，当钢栈桥组装完成后，拆除掉连接有水泵的排水管。
6.根据权利要求4所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤五中，将连接有排风机的排风管沿着吊杆固定在逃生通道的上部，排风管内侧延伸到富水溶洞内，形成排风系统；利用钢栈桥作为施工平台，在富水溶洞中由内向外进行隧道双向爆破开挖支护施工，隧道双向开挖所产生的碎石装入石笼中；最后，利用钢栈桥将石笼吊放到富水溶洞下部，当石笼在富水溶洞中的堆填高度达到承重双排架顶部的连系平台处时，停止对隧道的双向施工，并对两侧隧道的掌子面进行喷混密封。
7.根据权利要求4所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤五中，拆除钢栈桥；然后在石笼顶部布设密封找平层；之后在密封找平层上进行墩柱施工，墩柱固定在承重双排架顶部的连系平台上，然后在墩柱上安装好支座，最后进行预应力面板的施工，预应力面板的高度与隧道底部一致，且预应力面板的两端固结到已施工的两隧道底部。
8.根据权利要求6所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤六中，首先根据隧道的空间位置，借鉴钻爆法或盾构法，在山体围岩一侧从外向内进行一侧隧道的开挖支护施工，直到与富水溶洞中已施工完成的隧道相互贯通；然后依次拆除逃生通道中的排风系统以及富水溶洞中的上平台、竖向施工排架。
9.根据权利要求6所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤六中，首先在富水溶洞段内的预应力面板上采用现浇法或者预制对富水溶洞段内的穿越隧道进行侧墙和顶拱施工，将预应力面板作为隧道的仰拱，进而完成富水溶洞段内穿越隧道段的施工；然后，在穿越隧道的顶拱上开孔，通过过渡通道连接至逃生通道在富水溶洞中的出入口处，使得逃生通道与穿越隧道实现连通，并在过渡通道下部设置逃生爬梯至穿越隧道内，从而完成大跨度富水溶洞隧道的穿越施工。
10.穿越大跨度富水溶洞的隧道，其特征在于，由权利要求1至9中任一所述方法得到的。...
【技术特征摘要】
1.一种隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤一中，根据富水溶洞在山体围岩中的空间位置以及富水溶洞内水位的高低，首先确定好隧道穿越路径；隧道从富水溶洞中部位置进行直线穿越，且隧道的位置在富水溶洞中最高水位之上；将逃生通道在水平面上与隧道轴线沿着45°～60°的夹角设置在隧道上方，并在富水溶洞外侧壁上与隧道相交，且逃生通道在垂直剖面上与隧道轴线的夹角为15°～20°；将引水洞在垂直剖面上与隧道轴线沿着10°～15°的夹角设置在隧道下方，而其在水平面内的角度根据引水洞从富水溶洞到山体围岩表面的最短距离确定，引水洞与富水溶洞相交的洞口位置位于逃生通道在与隧道相交处的正下方。
3.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤二中，将逃生通道开挖支护施工至富水溶洞外侧壁，在靠近富水溶洞的逃生通道的段落上部设置多组正交锚杆对逃生通道的顶部进行稳固，逃生通道的开挖所产生的碎石运送到山体围岩以外；在逃生通道顶部布设有吊杆，然后将连接有水泵的排水管沿着吊杆固定在逃生通道的上部；水泵吊放至承重双排架与富水溶洞相交处的下方。
4.根据权利要求1所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤三中，利用逃生通道在富水溶洞侧壁布设排架，排架包括承重双排架和竖向施工排架，承重双排架下部嵌固到富水溶洞外侧壁的基岩中，承重双排架的顶部高度设置在穿越富水溶洞的隧道底部至引水洞的洞口位置之间，承重双排架顶部设有连系平台；在引水洞的洞口位置下方的承重双排架上施工有延伸至引水洞的下平台，用于引水洞的施工作业，下平台一端固定在承重双排架上，下平台的另一端固定在富水溶洞侧壁上；在靠近逃生通道一侧的承重双排架的连系平台上安装竖向施工排架，竖向施工排架上安装有电梯，在竖向施工排架上安装上平台，上平台的构造与下平台一致，上平台的高度位于逃生通道在富水溶洞的出口处；先通过水泵将富水溶洞中水位降至下平台底部，然后利用下平台作为施工平台，对引水洞在富水溶洞的出口处安装透水防护头。
5.根据权利要求4所述的隧道穿越大跨度富水溶洞的施工方法，其特征在于，步骤四具体为，首先，拆除下平台；然后，利用连接有水泵的排水管反向进行水体回灌，使得富水溶洞...
【专利技术属性】
技术研发人员：税伟，蒋川宁，李京阳，朱小强，郭磊，
申请(专利权)人：四川路桥盛通建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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