一種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種巖溶地區(qū)水利水電工程建設中的有充填大型溶洞防滲技術(shù)，尤其是涉及一種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溶洞屬于眾多巖溶形態(tài)的一種類型，是地下水長期溶蝕的結(jié)果，即在地殼升降相對穩(wěn)定期巖溶作用形成的近于水平的地下水通道，后經(jīng)地殼上升運動形成的洞穴。溶洞分類方法較多，按形狀分為廳堂式、管道式及裂隙式溶洞，按溶洞高度分為巨型(高度大于1m)、大型(高度5?1m)、中(高度3?5m)、小型(高度小于3m)溶洞，按充填情況分為全充填、半充填及無充填型溶洞。
[0003]在喀斯特地區(qū)的水利水電工程建設過程中，經(jīng)常會遇到各種類型、大小不等的溶洞，這些溶洞有可能危及建筑物安全，更多的則成為庫水外漏的通道，嚴重影響工程效益?？λ固厝芏慈绾翁幚頉]有專門的規(guī)程規(guī)范，一般是由工程設計單位根據(jù)溶洞的規(guī)模、類型等實際情況及工程影響提出處理方案，處理方法多以清除溶洞內(nèi)的充填物后再回填混凝土或其它材料為主，即采用清挖回填法，或通過修改防滲線路的方法，清挖回填法適用于中小型溶洞，修改防滲線路法則一般在工程對建筑物安全有較大影響時適用。對于水利水電工程防滲處理過程中遇到的大型或特大型喀斯特溶洞來講，采用清挖回填法來處理，工程量大、投資大、施工面多，如果臨時修改防滲線路，則需要重新進行防滲設計，除了上述缺點外，還會耗費更多的人力財力，工期難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)及其施工方法，從而達到有效防滲，減少施工面，降低工程投入的效果，解決喀斯特地區(qū)水利水電工程中的溶洞防滲處理問題。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
[0006]—種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)，包括基巖和溶洞，所述溶洞位于基巖內(nèi)，所述溶洞下段填充形成溶洞充填區(qū)，所述溶洞充填區(qū)內(nèi)豎向布設若干充填物旋噴孔或鋼管粧，所述充填物旋噴孔或鋼管粧沿防滲軸線成排間隔布置；溶洞充填區(qū)上表面設有過渡墊層，所述鋼管粧上方設置混凝土防滲墻，所述混凝土防滲墻上游側(cè)的空腔回填形成回填區(qū)。
[0007]所述混凝土防滲墻內(nèi)設有灌漿廊道。
[0008]所述鋼管粧中設有至少兩排長孔口管，長孔口管下端或鋼管粧及長孔口管下端均深入基巖3?5m，鋼管粧及長孔口管中均灌注有混凝土。
[0009]所述溶洞頂壁上設有錨桿區(qū)，錨桿區(qū)位于混凝土防滲墻上游側(cè)，包括若干水平插入溶洞頂壁一側(cè)的錨桿。
[0010]所述溶洞上方的基巖中預留灌漿平洞，灌漿平洞與混凝土防滲墻的延伸方向平行。
[0011]所述混凝土防滲墻正上方的溶洞頂上設有溶洞頂板銜接槽，混凝土防滲墻與溶洞頂板銜接槽連接，溶洞頂板銜接槽通過基巖帷幕灌漿孔與灌漿平洞連通。
[0012]所述鋼管粧和長孔口管在水平方向上成排或成格狀整齊排列。
[0013]—種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟:
[0014]①對溶洞表面進行清理，換填碎石形成溶洞充填區(qū)；
[0015]②在溶洞充填區(qū)上，關(guān)于防滲軸線對稱布設至少兩排充填物旋噴孔或鋼管粧，在鋼管粧中安裝長孔口管，使長孔口管下端或鋼管粧及長孔口管下端均深入基巖3?5m，向鋼管粧及長孔口管中高壓澆筑混凝土，同時，向充填物旋噴孔中高壓澆筑混凝土，使其與溶洞充填區(qū)上表面平齊；
[0016]③在溶洞充填區(qū)及鋼管粧上澆筑碎石及素混凝土形成過渡墊層；
[0017]④在溶洞頂板銜接槽上方的基巖中開設與混凝土防滲墻平行的灌漿平洞，并設置基巖帷幕灌漿孔與其下方的溶洞連通；若溶洞頂板銜接槽上方的基巖較薄，則不預留灌漿平洞，直接從地面通過基巖帷幕灌漿孔與其下方的溶洞連通；
[0018]⑤在溶洞頂部上游側(cè)洞壁上預埋若干錨桿或錨粧，形成錨桿區(qū)；
[0019]⑥清理過渡墊層表面，沿防滲軸線澆筑溶洞空腔內(nèi)的混凝土防滲墻，并在混凝土防滲墻內(nèi)預留帷幕灌漿廊道；
[0020]⑦當混凝土防滲墻施工至錨桿區(qū)時，在充填物旋噴孔正上方開設溶洞頂板銜接槽，使溶洞頂板銜接槽的延伸方向與混凝土防滲墻平行；
[0021 ] ⑧繼續(xù)澆筑混凝土防滲墻，使混凝土防滲墻頂端高度達到溶洞頂板銜接槽處；
[0022]⑨向混凝土防滲墻上游側(cè)的溶洞空腔內(nèi)回填素混凝土形成回填區(qū)；
[0023]⑩從灌漿平洞中通過基巖帷幕灌漿孔對溶洞頂板銜接槽進行帷幕灌漿，完成施工。
[0024]所述步驟②中，向鋼管粧和長孔口管中澆筑混凝土時，采用高壓灌注工藝，向充填物旋噴孔中澆筑混凝土時，采用高壓旋噴工藝。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]本發(fā)明所述的一種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)的施工方法，是針對大型甚至巨型有充填溶洞的一種經(jīng)濟、高效的防滲處理技術(shù)，通過采取合理的施工方法，在溶洞中建混凝土防滲墻，并通過頂部的溶洞頂板銜接槽結(jié)構(gòu)及通過灌漿平洞灌漿的方法，達到了很好的隔斷和封閉效果；其結(jié)構(gòu)和方法簡單、防滲效果顯著、投入材料少、施工強度小，大幅度提高了施工工效，同時降低了工程總投資，很好地解決了巖溶地區(qū)大型甚至巨型溶洞的防滲問題。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1-基巖，2-溶洞，3-溶洞充填區(qū)，4-溶洞空腔，5-溶洞下灌漿帷幕，6_鋼管粧，7-充填物旋噴孔，8-灌漿長孔，9-過渡墊層，10-混凝土防滲墻，11-灌漿廊道，12-回填區(qū)，13-錨桿區(qū)，14-溶洞頂板銜接槽，15-基巖帷幕灌漿孔，16-灌漿平洞。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種巖溶地區(qū)大型溶洞的復合防滲結(jié)構(gòu)，包括基巖I和溶洞2，所述溶洞2位于基巖內(nèi)，所述溶洞2下段填充形成溶洞充填區(qū)3，所述溶洞充填區(qū)3內(nèi)豎向布設若干充填物旋噴孔7或鋼管粧6，所述充填物旋噴孔7或鋼管粧6沿防滲軸線成排間隔布置；溶洞充填區(qū)3上表面設有過渡墊層9，所述鋼管粧6上方設置混凝土防滲墻10，所述混凝土防滲墻10上游側(cè)的空腔回填形成回填區(qū)12。
[0031]所述混凝土防滲墻10內(nèi)設有灌漿廊道11。
[0032]所述鋼管粧6中設有至少兩排長孔口管8，長孔口管8下端或鋼管粧6及長孔口管8下端均深入基巖3?5m，鋼管粧6及長孔口管8中均灌注有混凝土。
[0033]所述溶洞2頂壁上設有錨桿區(qū)13，錨桿區(qū)13位于混凝土防滲墻10上游側(cè)，包括若干水平插入溶洞2頂壁一側(cè)的錨桿。
[0034]所述溶洞2上方的基巖I中預留灌漿平洞16，灌漿平洞16與混凝土防滲墻10的延伸方向平行。
[0035]所述混凝土防滲墻10正上方的溶洞2頂上設有溶洞頂板銜接槽14，混凝土防滲墻10與溶洞頂板銜接槽14連接，溶洞頂板銜接槽14通過基巖帷幕灌漿孔15與灌漿平洞16連通。
[0036]所述鋼管粧6和長孔口管8在水平方向上成排或成格狀整齊排列。
[0037]圖1展示了本技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)布設，從圖中可以看到，本技術(shù)方案要處理的是大型甚至巨型有充填的溶洞2，該溶洞2位于預建防滲工程的基巖I中。
[0038]首先，查明溶洞的發(fā)育規(guī)模、充填物的性質(zhì)、頂?shù)装甯叱痰葏?shù)，并劃分溶洞類型，然后按照下述步驟進行施工:
[0039]①對溶洞2表面進行清理，換填碎石形成溶洞充填區(qū)3 ;
[0040]②在溶洞充填區(qū)3上，關(guān)于防滲軸線對稱布設至少兩排充填物旋噴孔7或鋼管粧6，在鋼管粧6中安裝長孔口管8，使長孔口管8下端或鋼管粧6及長孔口管8下端均深入基巖3?5m，采用高壓灌注工藝，向鋼管粧6及長孔口管8中高壓澆筑混凝土，使其與溶洞充填區(qū)3上表面平齊；同時，采用高壓旋噴工藝，向充填物旋噴孔7中進行高壓旋噴；另外，亦可采用鋼管粧6加長作為長孔口管8，長孔口管8主要是用于溶洞下灌漿帷幕5的灌漿施工；
[0041]③在溶洞充填區(qū)3及鋼管粧6上澆筑碎石及素混凝土形成過渡墊層9 ;
[0042]④在溶洞頂板銜接槽14上方的基巖I中開設與混凝土防滲墻10平行的灌漿平洞16，并設置基巖帷幕灌漿孔15與其下方的溶洞2連通；若溶洞頂板銜接槽14上方的基巖I較薄，則不預留灌漿平洞16，直接從地面通過基巖帷幕灌漿孔15與其下方的溶洞2連通；
[0043]⑤在溶洞2頂部上游側(cè)洞壁上預埋若干錨桿或錨粧，形成錨桿區(qū)13 ;
[0044]⑥清理過渡墊層9表面，沿防滲軸線澆筑溶洞2空腔內(nèi)的混凝土防滲墻10，并在混凝土防滲墻10內(nèi)預留帷幕灌漿廊道11 ；
[0045]⑦當混凝土防滲墻10施工至錨桿區(qū)13時，在充填物旋噴孔7正上方開設溶洞頂板銜接槽14，使溶洞頂板銜接槽14的延伸方向與混凝土防滲墻10平行；
[0046]⑧繼續(xù)澆筑混凝土防滲墻10，使混凝土防滲墻10頂端高度達到溶洞頂板銜接槽14處；<