[发明专利]大型岩溶漏斗的隧道跨越结构与施工方法

说明书

本发明公开了一种大型岩溶漏斗的隧道跨越方法，包括在大型岩溶漏斗底部建造支撑系统，在支撑系统上建造隧道衬砌，在隧道衬砌上方建造防护系统，安装连通防护系统与支撑系统的排水系统。还提供一种大型岩溶漏斗的隧道跨越结构，包括支撑系统、防护系统与排水系统，支撑系统包括嵌入围岩中的纵梁，纵梁上设置立柱，立柱上设置横梁，横梁上设置支撑板。还提供一种大型岩溶漏斗的隧道跨越结构的施工方法，包括在围岩中掏安装槽，浇筑纵梁、横梁，安装支撑板、顶板与排水系统。本发明同时从施工难度、排水性以及施工成本三个维度上进行综合设计，充分结合了岩溶漏斗的结构特点，设计出包含支撑系统、防护系统与排水系统的隧道跨越结构。

技术领域

本发明涉及隧道技术领域，尤其涉及大型岩溶漏斗的隧道跨越方法、隧道跨越结构以及隧道跨越结构的施工方法。

背景技术

我国有大量的公路和铁路隧道修建在西部地区。然而，西部地区总面积的三分之一以上均是岩溶面积，岩溶是由喀斯特作用造成的地貌。其中，岩溶漏斗也属于岩溶地貌中的一种，岩溶漏斗是在石灰岩地区呈碗碟状或漏斗状的凹地，平面形态呈圆或椭圆状，直径数米至数十米，深度数米至十余米，大型岩溶漏斗则是漏洞直径大于等于10m的岩溶漏洞。漏斗壁因塌陷呈陡坎状，在堆积有碎屑石块及残余红土的漏斗底部，常发育有垂直裂隙或溶蚀的孔道，孔道与暗河相通，当孔道堵塞时，漏斗内就积水成湖。

随着岩溶隧道的大量兴建，越来越多的溶腔、漏斗、暗河被揭露，当这些大型的溶腔难以绕过时，如何选择经济、安全合理的隧道结构来通过大型溶岩漏斗区需要科学的解决方案，才能保证隧道施工、运营的安全稳定。

目前，跨越小型岩溶空腔的方法有用碎石、混凝土或土体填充，而对于大型溶腔主要采用修建简支梁桥或拱桥的方式进行跨越。这些跨越方式主要适用于岩溶空腔不深或无水的情况。而岩溶漏斗具有上部宽下部窄而深的特点，且强降雨时会有大量的地表水汇入岩溶漏斗中。若采用回填方案则需要大量的回填材料，这是不经济的，且排水设施不易施工；若采用简支梁则需要较高的桥墩，且漏斗下部的空间较小，因此施工难度较大且不经济；若采用拱桥跨越，则不能解决地表水汇入岩溶漏斗后的排水问题，且造价较高。为了解决隧道跨越大型岩溶漏斗时地表水汇入岩溶漏斗后的排水问题和漏斗上部空间宽与下部空间较小而深且施工难度大的问题，因此必须研发一种专门用于大型岩溶漏斗区的隧道跨越技术。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种大型岩溶漏斗的隧道跨越方法，解决现有技术中针对大型岩溶漏斗的隧道跨越施工难度大、施工成本高以及不便于排水的技术问题，能够充分利用岩溶漏斗上大下小的构造特点，从而降低施工难度，降低施工成本，能够避免地表水汇入岩溶漏斗后对隧道衬砌的冲刷作用，具有良好的排水性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种大型岩溶漏斗的隧道跨越方法，包括以下步骤：

步骤1：在大型岩溶漏斗底部建造带排水孔的支撑系统；

步骤2：在支撑系统上建造跨越大型岩溶漏斗区域的隧道衬砌；

步骤3：在大型岩溶漏斗的漏洞内建造位于隧道衬砌上方的带排水孔的防护系统；

步骤4：将排水软管上端与防护系统上的排水孔连通，然后将排水软管绕着隧道衬砌外侧向下延伸到支撑系统上，并将排水软管下端与支撑系统上的排水孔连通，从而形成排水系统；通过排水系统能够将雨水从大型岩溶漏斗底部的漏洞排出。

本发明还提供一种大型岩溶漏斗的隧道跨越结构，包支撑系统、防护系统与排水系统；

所述支撑系统包括沿隧道长度方向设置在大型岩溶漏斗底部的纵梁，所述纵梁两端嵌入围绕大型岩溶漏斗的围岩中；所述纵梁上方连接有立柱，所述立柱上端连接有沿隧道横向方向设置的横梁；所述横梁上安装有支撑板，支撑板两端分别嵌入围岩中，从而通过支撑板能够支撑位于大型岩溶漏斗内的部分隧道衬砌；