申请/专利权人：中铁磁浮交通投资建设有限公司

申请日：2018-09-11

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN109024666B

主分类号：E02D29/02

分类号：E02D29/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2018.12.18#公开

摘要：本发明公开了一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，包括箱型结构挡墙1、合成材料网2和预警单元3，所述箱型结构挡墙1为若干个，相对设置的两个所述箱型结构挡墙1之间设有与两侧的所述箱型结构挡墙连接的填料，合成材料网2的两端分别设于相对设置的两个所述箱型结构挡墙1之内并埋设于所述填料内，合成材料网2、填料和箱型结构挡墙1一起形成受力结构，预警单元3包括设于所述合成材料网2顶部的用于同步所述合成材料网2形变的线网和报警结构。本发明还公开了一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的施工方法。本发明降低造价的同时起到对岩溶塌陷的防治和预警。

主权项：1.一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，包括中空的箱型结构挡墙（1）、合成材料网（2）和设于所述箱型结构挡墙（1）内的预警单元（3）；所述箱型结构挡墙（1）为呈线状分布的若干个，相对设置的两个所述箱型结构挡墙（1）之间设有与两侧的所述箱型结构挡墙连接的填料，所述合成材料网（2）的两端分别设于相对设置的两个所述箱型结构挡墙（1）之内并埋设于所述填料内，所述合成材料网（2）、填料和箱型结构挡墙（1）一起形成受力结构，以承担塌陷面积之上的填方荷载和附加荷载；所述预警单元（3）包括报警结构和设于所述合成材料网（2）顶部的用于同步所述合成材料网（2）形变的线网。

全文数据：一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构和施工方法技术领域[0001]本发明属于岩溶防治和预警技术领域，更具体地，涉及一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构和施工方法。背景技术[0002]我国碳酸盐类岩石分布面积约130万km2,以广西、广东、云南、贵州、四川、湖北、湖南的石灰岩分布集中而广泛，面积约占全国分布面积的一半。岩溶塌陷karstbreakdownsurvey是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。由溶洞、覆盖土体、水气所组成的综合体系在自然与人为因素作用下易形成土洞甚至是地表塌陷，威胁地表铁路、公路、建筑物等以及相关的人员、车辆安全。此外，岩溶塌陷的产生与地层岩性、地质结构、地下水、覆盖层、岩溶发育程度等诸多因素相关联，在空间上具不确定性，在时间上具突发性、不可预测性等特点，对其进行勘察评价、预测预报相比其它地质灾害来说难度要大得多。但是岩溶塌陷的灾害性后果往往是极其严重的，我国曾多次出现造成中断行车或降速运行、人员伤亡、车辆受损等事故。[0003]岩溶塌陷属不良地质现象，在我国主要的工程整治措施主要是针对塌陷发育的三要素岩溶洞隙、土体、水），多结合岩溶发育程度、地下水的变化与动力特征、覆盖土层工程特性、岩面软化土状态等研宄划分不同区段，并分区研究加固处理方案。最为常见的工程加固方法可分以下几类:一是有清除填堵法，主要针对己知埋深较浅的溶洞，采用挖除顶板，回填片石等材料，消除工程隐患。二是跨越法，主要是针对已知小规模的溶洞，采用梁、板结构跨越。三是深基础法，采用了桩基础、桩板结构、筏板结构等穿过覆盖层及下伏溶洞。四是灌注法，在工程实践过程中，注浆加固最为常见，主要采用钻孔结合孔内注浆充填溶洞及裂隙。每一防治方法的选择要结合区内塌陷的成因、致塌模式及主控因素来进行，确保防治工作的效果。在我国铁路、公路等行业，岩溶强烈发育区、中等发育区通常采用上述方法进行了加固处理。但对于弱至微弱岩溶发溶区是否加固处理，始终处于争议状态。在现行的工程建设管理模式下，投资宽松时，弱岩溶发溶区往往采用了注浆等加固处理措施，其中可能造成的投资浪费是惊人的。当投资控制紧张时，为核减投资往往将弱岩溶发育区段的注浆等加固处理措施一概予以取消，又造成岩溶塌陷风险增加。[0004]岩溶弱发育区段目前主要采用注浆法加固，注浆是目前处治岩溶塌陷的最有效亦是最主要的工程方法与手段。现场多采用探灌结合施工工序，注浆钻孔间距约为5m，发现溶洞、土洞或岩|容发育时，适当加密注浆孔间距;注浆材料以水泥浆为主，水灰比为1:1，浆液流失严重时采用双液注浆;单孔注浆量一般控制在l〇m3以内。现有技术在工程应用中主要有以下问题：[0005]1防治工程造价一般高达400〜5〇〇元m2,对于弱岩溶发育区段该费用明显偏高，存在较大的工程浪费；[0006]2岩溶注浆一般采用物探对比试验、注水对比试验等方法检测，检测手段均存在可靠性差，质量与效果难以控制；[0007]3施工过程复杂且漫长，监控无法做到无死角，注浆质量差已成为工程界长期存在而无法彻底解决的难题；[0008]4岩溶塌陷无预警功能，当由于施工质量不到位而在运营期出现岩溶塌陷时，地表结构物及附属物、人员的安全仍无法保证；[0009]因此针对弱岩溶发溶区，发明一种有效的，能有效整治中小规模岩溶塌陷，工程投资控制明显且具有预警功能的结构形式，是有必要的且意义重大。发明内容[0010]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，箱形结构与高强土工材料网及填料等共同组成的类加筋土支挡结构，能够有效抵抗土压力，保证挡土墙整体稳定、抗滑、抗倾覆等要求，可承担小型岩溶塌陷直径小于5m带来的变形及水平力，同时由于高强土工材料网与填料的组合梁效应，可有效避免其向上发展，降低其灾害性;相对于常规的注浆加固等工程措施，工程造价可降低50%以上，相关检测标准及工程质量更易于控制；当箱型结构挡墙出现变形破坏，也可起到灾害预警作用，为灾害整治争取了时间与空间。[0011]为了实现上述目的，本发明提供一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，包括中空的箱型结构挡墙、合成材料网和设于所述箱型结构挡墙内的预警单元；[0012]所述箱型结构挡墙为呈线状分布的若干个，相对设置的两个所述箱型结构挡墙之间设有与两侧的所述箱型结构挡墙连接的填料，所述合成材料网的两端分别设于相对设置的两个所述箱型结构挡墙之内并埋设于所述填料内，所述合成材料网、填料和箱型结构挡墙一起形成受力结构，以承担塌陷面积之上的填方荷载和附加荷载；[0013]所述预警单元包括报警结构和设于所述合成材料网顶部的用于同步所述合成材料网形变的线网。[00M]进一步地，所述箱型结构挡墙包括设于其内侧的中部的条形通孔，所述条形通孔中部设有将所述条形通孔分隔成顶部条形通孔和底部条形通孔的纵梁，所述合成材料网置于所述顶部条形通孔或底部条形通孔上。[0015]进一步地，所述合成材料网为一层或两层，一层的所述合成材料网的两端分别置于相对设置的箱型结构挡墙的顶部条形通孔中，两层的所述合成材料网中的另一层的两端分别置于相对设置的箱型结构挡墙的底部条形通孔中。[0016]进一步地，所述箱型结构挡墙还包括中间设有预留孔的顶板和对应所述预留孔设有安装槽的底板。[0017]进一步地，所述箱型结构挡墙还包括穿过所述预留孔且底部置于所述安装槽内的面板。[0018]进一步地，所述面板的顶部设有用于观测所述预警单元和合成材料网的活动窗。[0019]进一步地，所述合成材料网的周侧设有连接抗滑结构。。[0020]进一步地，所述连接抗滑结构为设置在所述合成材料网周侧内折的包裹式结构[0021]进一步地，所述填料的顶部由中心向两侧设有向下的纵坡。。[0022]作为本发明的另一个方面，提供一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的施工方法，包括如下步骤：[0023]S1将场地平整、回填方整平或分台阶整平；[0024]S2选取合成材料网’[0025]根据岩溶处的情况确定高强土工材料网材料强度和延性参数.[0026]S3合成材料网的铺设和处理’[0027]填料充足且用地界不受控制地区增加周侧填方与高强土工材料网面和交叉铺设麵土工材糊；灣、，渊十字[0028]地形存在起伏地段采用填方整平后布置柔性网或呈台阶式布置方式；[0029]S4路基填方正常施工、开挖箱型结构挡墙基坑、挡墙安装；’[0030]S5将箱^结构挡墙1与合成材料网连接，依次安装预警系统和墙面板。[0031]总体而目，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：[0032]1本发明具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，箱形结构与高强土工材料网及填料等共冋组成的类加助土支挡结构，能够有效抵抗土压力，保证挡土墙整体稳定、抗滑、抗倾覆等要求，可承担小型岩溶塌陷直径小于5m带来的变形及水平力，同时由b于高强土工材料网与填料的组合梁效应，可有效避免其向上发展，降低其灾害性;相对于常规注浆加固等工程措施，工程造价可降低5〇%以上，相关检测标准及工程质量更易于控制.当箱型结构挡墙出现变形破坏，也可起到灾害预警作用，为灾害整治争取了时间与空间。，[0033]⑵本发明具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，合成材料网为单层或双层，根据岩溶处的情况进行选取，提高墙网组合结构的适应性，双层合成材料网辅助加强，进一步提升整体受力结构的强度和稳定性。[0034]3本发明具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，箱型结构挡墙的组件为预制构件，背部的面板通过顶板上的预留孔和底板上的安装槽与箱型结构挡墙的主体构件可拆卸的连接，符合现代建筑装配化的发展趋势，同时更有利于质量控制、环保等。现场安装便捷且工期更易于控制，无泥浆、水泥浆等污染地下水与环境的环保问题。[0035]4本发明具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，预警系统设置于箱形结构顶部，可减少地下水的影响，面板的顶部设有活动窗，用于观测预警单元和合成材料网的情况，便于实时掌握岩溶塌陷的情况。[0036]5本发明具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的施工方法，在建立岩溶塌陷模型的基础上，考虑其处于填方工程不同部位情况下进行稳定性、结构强度等计算，计算理论简单实用，可满足工程实践要求并能确保在突发小规模岩溶塌陷时的工程安全;合成材料网纵向可十字交叉铺设高强土工材料网，可以消除降低不同网片之间的拼缝空白区，高强土工材料网周侧的内折包裹式等连接抗滑做法用于增加摩阻力。附图说明[0037]图1为本发明实施例一种具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的示意图；[0038]图2为箱型结构挡墙的示意图；[0039]图3为图2A-A面剖视图；[0040]图4为面板的侧视图；[0041]图5为岩溶塌陷模型示意图。[0042]所有附图中，相同的标记表示同一结构或零件，其中：1-箱型结构挡墙、2-合成材料网、3-预警单元、4-线网、5-填料、6-填方工程、7-填方边坡、8_柔性网结构、901-岩溶塌陷外切填方边缘、902-岩溶塌陷形成于填方中部、903-岩溶塌陷圆心交于填方边缘;11-底板、12-顶板、13-左侧板、14-右侧板、15-胸板、16-纵梁、17-预留孔、18-安装槽、19-面板、1901-活动窗。具体实施方式[0043]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。[0044]图1为本发明实施例一种具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的示意图。如图1所示，墙网组合结构设于岩溶区需要加固处墙网组合结构包括合成材料网2和若干箱型结构挡墙1，其中若干箱型结构挡墙1呈线状排列，箱型结构挡墙1为箱型的挡墙;两个箱型结构挡墙1之间相对设置，合成材料网2置于相对设置的两个箱型结构挡墙1之间，合成材料网2与箱型结构挡墙1共同组成受力结构，用于承担小型岩溶塌陷带来的变形及水平力，可承担小型岩溶塌陷直径小于5m带来的变形及水平力。[0045]图2为箱型结构挡墙的示意图。图3为图2A-A面剖视图。图4为面板的侧视图。如图2、图3和图4所示，箱型结构挡墙1包括底板11、顶板12、左侧板13、右侧板14、胸板15、纵梁16和面板19,箱型结构挡墙1为中空结构，顶板12和底板11对应设于箱型结构挡墙1的上下两侧，其中，顶板12上设有预留孔17,对应底板11的内侧设有与预留孔17相对应的安装槽，面板I9穿过预留孔17,并使其底部卡合在安装槽内；优选地，箱型结构挡墙丨为钢筋混凝土构件，底板11、顶板12、左侧板13、右侧板14、胸板15和纵梁16组成的结构为预制构件，面板19为单独预制构件，面板19通过预留孔17进行组装。[0046]箱型结构挡墙1内侧面上横向设有条状通孔，围绕着条形通孔，左侧板13、右侧板14分别设于条形通孔的左右两侧，胸板15设于条形通孔的上下两侧，通过左侧板13、右侧板14和胸板15形成中间的条状通孔的空间；纵梁16主体结构置于箱型结构挡墙丨的中空结构内，其端部置于条状通孔的中部，并将条状通孔隔断，分别形成顶部条形通孔和底部条形通孔。[0047]合成材料网2的一端置于箱型结构挡墙1上的顶部条形通孔或底部条形通孔内，另一端置于相对设置的另一个的箱型结构挡墙的顶部条形通孔或底部条形通孔内，合成材料网2的幅宽和纵梁16保持一致;优选地，合成材料网2为高强土工材料网。相对设置的两个箱型结构挡墙1的纵梁ie之间设有填料，填料的弧度大于纵梁16的厚度，填料与纵梁连接形成整体结构，并与箱型结构挡墙1一起共同组成受力结构，承担塌陷面积之上的填方荷载、填方表面附加荷载车辆、行人、设备等）；另外合成材料网2与填料形成组合梁，其组合梁效应可有效避免其向上发展，降低其灾害性。[0048]优选地，合成材料网2周侧设置内折包裹式或者其他更佳的连接抗滑措施，以增加雜力。L顺卩勸或觀，_于填馳。单馳合祕_2_端分别置于相对设誦_结构挡_條_孔中，并置預_之上，单层合賊材料网铺设填料，其巾合成材綱2野糊肝廳受力结働强度和稳定性。[0050]双融合成材_2傭上下两层，上层合成材料晒觸分臟于獅设置的箱型结构巧墙1的顶部条麵孔中，下层合成材料网的两端分别置于相对设置的箱型结构挡墙1的底部条形通孔中，上层合成材料网和下层合成材料网分别置于填料的上部和下部，通过两层的合成材料网辅助加强，进一步提升整体受力结构的强度和稳定性。[0051]优选地，填料的顶部由中心向两侧设有向下的纵坡，便于填料上的地下水的排出。进一步地，纵坡的坡度为4%，在保证受力的情况下更好地实现地下水的排出。。[0052]优选地，填料50米用AB组填料填筑，其中不掺杂块石、片石等有棱角的物体，防止破坏受力结构的强度。[0053]、箱型结构挡墙1的中空结构的顶部设于金属台架，金属台架上设有预警单元3,设置在中全结构内的金属台架用于安装固定预警单元3，预警单元3的底部设有线网，优选地，线网置于合成材料网2的顶部置于合成材料网2的底部，单侧或两侧的线网与预警单元3相连，合成材料网2受塌陷的影响变形，并将变形传递给线网，通过线网感应塌陷的g况，进一步地，通过位移变形测量方法与原理反馈塌陷变形的情况。[0054]优选地，面板19上对应预警单元的位置设有活动窗，活动窗用于预塾系统的观测、调试、更换，以及观察合成材料网2的变形破坏情况，以便更好地了解塌陷情况。[0055]优选地，合成材料网2为尚强土工材料网。[0056]图5为岩溶塌陷模型示意图。如图5所示，一种具防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的施工方法，步骤如下：[0057]S1将场地平整、回填方整平或分台阶整平；[0058]S2选取合成材料网[0059]岩溶塌陷理论计算时采用圆形，塌陷直径主要采用地表调查、勘察成果或计算确定，岩洛塌陷位置假定处于填方中部、外切填方边缘、圆心处于填方边缘等多种可能性进行高强土工材料网强度与稳定性验算；[0060]墙网结构将承担塌陷p积之上的填方荷载、填方表面附加荷载车辆、行人、设备等），并迅速形成沉降圆锥面;高强土工材料网承受的竖向荷载与周侧提供的摩擦拉力、地基反力等组成平衡力系。闻强土工材料网材料强度、延性参数等根据计算确定。[0061]S3合成材料网的铺设和处理[0062]高强土工材料网采用不透水土工材料铺设时应考虑设置排水斜坡；[0063]填料充足且用地界不受控制地区可适当增加周侧填方与高强土工材料网面积，作为塌陷突发时提供的摩阻力安全储备。[0064]尚强土工材料网周侧为增加摩阻力可考虑内折包裹式或者其他更佳的连接抗滑措施。[0065]纵向可十字交叉铺设高强土工材料网，以消除降低不同网片之间的拼缝空白区。[0066]地形存在起伏时的处理:柔性网原则上沿整平后的原地面水平或带排水斜坡的缓倾斜布置，地形存在起伏时，可采用填方整平后布置柔性网或呈台阶式布置方式.[0067]S4路基填方正常施工、开挖箱型结构挡墙基坑、挡墙安装；’[0068]S5将箱型结构挡墙1与合成材料网2连接，依次安装预警系统和墙面板。[0069]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，包括中空的箱型结构挡墙1、合成材料网⑵和设于所述箱型结构挡墙1内的预警单元3;一所述箱型结构挡墙（1为呈线状分布的若干个，相对设置的两个所述箱型结构挡墙（D之间设有与两侧的所述箱型结构挡墙连接的填料，所述合成材料网（2的两端分别设于相对设置的两个所述箱型结构挡墙（1之内并埋设于所述填料内，所述合成材料网（2、填料和箱型结构挡墙1一起形成受力结构，以承担塌陷面积之上的填方荷载和附加荷载；~所述预警单兀3包括报警结构和设于所述合成材料网（2顶部的用于同步所述合成材料网⑵形变的线网。2.根据权利要求1所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述箱型结构挡墙（1包括设于其内侧的中部的条形通孔，所述条形通孔中部设有将所述条形通孔分隔成顶部条形通孔和底部条形通孔的纵梁（16，所述合成材料网（2置于所述顶部条形通孔或底部条形通孔上。3.根据权利要求1所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述合成材料网⑵为一层或两层，一层的所述合成材料网（2的两端分别置于相对设置的箱型结构挡墙⑴的顶部条形通孔中，两层的所述合成材料网（2中的另一层的两端分别置于相对设置的箱型结构挡墙1的底部条形通孔中。4.根据权利要求1所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述箱型结构挡墙⑴还包括中间设有预留孔17的顶板12和对应所述预^孔17设有安装槽的底板11。、5.根据权利要求4所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，宜特征在于，所述箱型结构挡墙1还包括穿过所述预留孔且底部置于所述安装槽内的面板^19。’6.根据权利要求5所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述面板19的顶部设有用于观测所述预警单元^3和合成材料网⑵的活动窗'。’7.根据权利要求1〜3中任一项所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述合成材料网（2的周侧设有连接抗滑结构。’8.根据权利要求7所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述连接抗滑结构为设置在所述合成材料网（2周侧内折的包裹式结构。’9.根据权利要求1所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构，其特征在于，所述填料的顶部由中心向两侧设有向下的纵坡。’10.如权利要求1〜9中任一项所述的一种具有防治和预警岩溶塌陷的墙网组合结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将场地平整、回填方整平或分台阶整平；S2选取合成材料网根据岩溶处的情况确定高强土工材料网材料强度和延性参数；S3合成材料网的铺设和处理、:•^料充足且，=界不受控制地区增加周侧填方与高强土工材料网面积，纵向十字交叉地形存在起伏地段采用填方整平后布置柔性网或呈台阶式布置方式；S4路基填方正常施工、开挖箱型结构挡墙基坑、挡墙安装；’S5将箱型结构挡墙1与合成材料网⑵连接，依次安装预警系统和墙面板。

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