[实用新型]一种碎屑流地层隧道开挖施工结构

说明书

本实用新型涉及一种碎屑流地层隧道开挖施工结构，包括隧道正洞和碎屑流体溶腔，所述隧道正洞部分穿过或完全穿过所述碎屑流体溶腔；还包括释能降压洞，所述释能降压洞包括相互连通的洞身和洞主体，所述洞身与水平面呈一定坡度，所述洞主体位于所述洞身的顶端，并位于所述碎屑流体溶腔附近，将所述洞主体与所述碎屑流体溶腔连通后，能够释放所述碎屑流体溶腔的势能。相对于现有技术，本实用新型提供的碎屑流地层隧道开挖施工结构，充分利用碎屑流体溶腔的特性，通过设置释能降压洞提前将碎屑流体溶腔中的高压势能进行释放，不仅能够排出碎屑流体溶腔内的液态物质，还能够充分释放碎屑流体溶腔内的固态物质，保证掌子面前方的施工安全。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种碎屑流地层隧道开挖施工结构。

背景技术

在隧道隧道正洞开挖前，一般会根据地质条件为主要依据，并结合工期、隧道长度、施工技术水平等因素综合考虑，选择切实可行的开挖施工方法。常见的隧道施工方法有全断面开挖法、新奥法、导坑超前+扩挖方法等。但是，对于穿越碎屑流地层的隧道正洞，以上的施工方法均不适用。这是因为碎屑流地层是一种特殊的地质结构，俗称地下泥石流。其中，碎屑流地层中主要包含的碎屑流体为塑性流体，其为地质构造运动中形成的以碎屑状的颗粒石、角砾土、黏土、水组成的高密度混合物，其具有高浓度流动特性，表现为变形量大、变形速度快、变形随时间变化特征非常明显。碎屑流体存在于碎屑流体溶腔中，开挖时容易导致溶腔破裂，碎屑流体随水涌出；因此，在碎屑流地层的隧道掘进过程中，容易引发碎屑流体瞬间大规模涌动、流变，堵塞掌子面，容易造成大变形导致大面积坍塌等工程地质灾害，导致人员伤亡及财产损失。因此，施工中碎屑流地层坍腔问题一直是困扰隧道工程的技术难题，穿越碎屑流地层的隧道施工难度非常大。

目前，国内外对隧道穿越碎屑流地段的工程技术尚处于摸索阶段。针对碎屑流高浓度流动特性，现有技术中采用反压、封堵、高位泄水等技术防止掌子面岩体大规模坍塌。中国专利(CN205013007)公开了一种碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构，其通过设置超前排水通道，以降低碎屑流地层的水头压力，即通过高位泄水的方式将积水通过管道抽排出洞外。但是，这种施工技术仅将碎屑流体中的水排出，由于碎屑流是一种带有很高压力的流体，其中还含有泥沙、碎石、黏土等固态物质，仅仅通过高位泄水的方式，无法对碎屑流地层中储存的高浓度高密度的碎屑体势能进行有效释放，导致隧道施工时所做的超前支护和初期支护难以对隧道起到有效的支撑作用，容易造成掌子面岩体大规模坍塌。因此，对于碎屑流地层隧道的开挖亟需一种能有效降低碎屑体势能的施工结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种碎屑流地层隧道开挖施工结构，其能有效降低碎屑流地层中碎屑流体的势能。

本实用新型提供一种碎屑流地层隧道开挖施工结构，包括隧道正洞和碎屑流体溶腔，所述隧道正洞部分穿过或完全穿过所述碎屑流体溶腔；还包括释能降压洞，所述释能降压洞包括相互连通的洞身和洞主体，所述洞身与水平面呈一定坡度，所述洞主体位于所述洞身的顶端，并位于所述碎屑流体溶腔附近，将所述洞主体与所述碎屑流体溶腔连通后，能够释放所述碎屑流体溶腔的势能。

相对于现有技术，本实用新型提供的碎屑流地层隧道开挖施工结构，充分利用碎屑流体溶腔的特性，在隧道正洞正式施工之前，通过设置释能降压洞提前将碎屑流体溶腔中的高压势能进行释放，不仅能够排出碎屑流体溶腔内的液态物质，还能够充分释放碎屑流体溶腔内的固态物质，能够保证掌子面前方的施工安全。

进一步地，所述洞主体的宽度为3-7m，高度为4-8m；所述洞身的底端与所述隧道正洞连通。该释能降压洞的截面积足够大，能够排出溶腔内的碎屑流体，包括水、泥沙等物质，因此，能够有效降低溶腔内的能量，减少后续隧道施工的压力。

进一步地，所述洞主体与所述碎屑流体溶腔相对设置，所述洞主体与所述碎屑流体溶腔的净距为3-5m。所述释能降压洞与所述碎屑流体的溶腔具有一定安全距离，防止在开挖释能降压洞时碎屑流体涌出造成施工事故。