[发明专利]一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构及施工方法

权利要求书

1.一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构，其特征在于：包括垫台和预应力梁，垫台设置在预应力梁的底部，预应力梁设置在仰拱的底部，探测选取溶洞完整基岩区域作为垫台的基桩，预应力梁沿隧道路线方向设置，采用现场现浇方式施工，垫台包括承台和水平传力构造板，承台设置在基桩上，水平传力构造板设置在承台上，预应力梁设置在水平传力构造板上；

预应力梁包括第一预应力梁和第二预应力梁，第一预应力梁和第二预应力梁水平平行设置，底部均设置有垫台，第一预应力梁和第二预应力梁均包括厚钢板和钢筋混凝土梁体，厚钢板水平设置在垫台上，钢筋混凝土梁体设置在厚钢板上，厚钢板作为钢筋混凝土梁体浇筑模板，第一预应力梁和第二预应力梁之间的间隙和两侧间隙均注入自膨胀水泥砂浆充填；

承台包括混凝土垫体和临时支撑底模，混凝土垫体设置在基桩上，且设置为凸型结构，临时支撑底模设置在混凝土垫体顶部两侧，临时支撑底模与混凝土垫体的凸顶相平，预应力梁在预应力筋张拉前先将临时支撑底模拆除；

水平传力构造板由两块不锈钢板组成，两块不锈钢板相互叠在混凝土垫体的凸顶上，在张拉预应力时，两块不锈钢板之间相互滑动，使预应力梁在纵向方向上实现变形，在梁体上施加上预应力，在张拉完预应力后，临时支撑底模的拆除空隙注入自膨胀水泥砂浆充填密实；

当探测选取溶洞的基岩区域不符合基桩规格大小时，在基岩区域的周围设置若干根微型桩，微型桩包括石砼、纵向钢筋、箍筋和钢管护壁，箍筋设置在若干根纵向钢筋的外侧，纵向钢筋和箍筋放入钢管护壁内，然后浇筑石砼，微型桩的深度不小于10米；

还设置有排水结构，排水结构包括引水构造和导水构造，引水构造用于将溶洞内的水引流至导水构造，导水构造用于汇水，同时对于流速较快的水流起缓冲消能作用，避免形成突发高水压，引水构造包括连通上下溶洞的预埋顶端排水管和回填在下方溶洞的回填片石，预埋顶端排水管用于将上方溶洞的水引流到上下溶洞的回填片石缝隙中；

导水构造包括导流槽和引流管，导流槽设置在仰拱底的底部，导流槽设置为向下开口结构，引流管设置在回填片石之间，引流管将回填片石之间缝隙与导流槽连通，排水结构还包括排水管、轻质泡沫混凝土缓冲层和混凝土层，导流槽设置在预应力梁与回填片石之间，排水管设置在仰拱底的上方，轻质泡沫混凝土缓冲层设置在混凝土层的上方，顶端排水管预埋在轻质泡沫混凝土缓冲层、混凝土层、回填片石内部。

2.根据权利要求1所述的一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构的施工方法，其特征在于：基槽开挖或弱爆破开挖，施作初期支护，形成梁浇筑空间，施工临时支撑，锁脚钢管桩，选取完整基岩区域作为预应力梁垫台，对于面积不符合的垫台区域规格大小的，采用在基岩区域的外侧设置微型桩的方式扩大垫台区域，施作垫台支座，布置全梁通长型钢，回填水泥砂浆找平，其上布置临时支撑底模，临时支撑底模上部设置一块厚不锈钢垫板作为浇筑模板，在预应力梁左右两侧预留空隙，采用钢板和钢筋作为侧模板，绑扎钢筋，预埋预应力孔道，分段浇筑跨越梁，清除梁底临时支撑及浇筑模板，张拉预应力筋，封锚，在原临时支撑底模及侧模板位置处注入自膨胀水泥砂浆充填，浇筑后浇带。

3.根据权利要求2所述的一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构的施工方法，其特征在于：选取完整基岩区域作为预应力梁垫台的过程为，对梁底岩体向下钻孔探测，排除存在隐伏溶洞的区域，选取完整基岩区域作为预应力梁垫台，微型桩有效桩径不小于20cm，桩顶应嵌入混凝土垫台50cm，微型桩嵌入完整基岩不小于8m，桩长不小于10m，微型桩采用细石混凝土浇筑，桩身强度不小于C50，细石骨料颗粒不大于1.5cm，每根桩内均匀布置4根Φ18的纵向通长钢筋，箍筋采用Φ8钢筋，桩两端箍筋间距为10cm，中间间距为20cm，钢筋笼连接时采用焊接，焊接长度不小于10倍钢筋直径，钻孔过程中采用钢管护壁，施工完成，凿除桩顶50cm的混凝土，露出钢筋，浇筑C30混凝土垫台，垫台内设有总共三层直径18钢筋网，间距20×20cm,净保护层4cm，在承台凸起支座处增加一层18钢筋网，间距为10×10cm。

4.根据权利要求3所述的一种跨越复杂溶洞群多跨预应力弹性地基梁结构的施工方法，其特征在于：隧道底部揭露溶洞段回填片石或混凝土，或者利用临时栈桥，作为支模基础，梁底扩挖，布置全梁通长I20b型钢加强整体性和安全性，I20b型钢的连接应采用对接焊，并回填M30水泥砂浆找平，梁体预应力筋张拉前，先清除临时支撑底模，消除临时约束变形，提高梁跨结构的纵向变形能力，张拉完成后，在原临时支撑位置处注入自膨胀水泥砂浆充填，待水泥砂浆凝固后，检查是否由收缩缝，若有，则往收缩缝中二次压浆填充密实，使梁体与梁底岩体紧密接触，发挥梁底岩体承载能力，跨越梁靠近钢架的侧面应先留有空隙，在混凝土施加预应力前应抽除，保障纵向变形能力，梁体施加预应力后，设置缝隙封底板，填充两梁之间预留的缝隙，填充采用灌注自膨胀水泥浆，填充料不得填塞导流槽，在垫台区域，第一预应力梁和第二预应力梁在塑料隔离硬板之间设置水平传力构造板，辅助传递水平力，梁端部留有后浇带，施工期间梁沿纵向的自由收缩，并为预应力筋张拉提供工作面，后浇带应在温度较低的夜间施作。