CN116677417B - 一种隧道塌陷空腔的处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种隧道塌陷空腔的处理装置及处理方法，其中隧道塌陷空腔的处理装置包括：位于塌陷空腔中上部的承载支架，以及位于塌陷空腔底部的缓冲层，承载支架包括发散设置的且能嵌入塌陷空腔侧壁中的钢花管；塌陷空腔中上部的坑口部位设置有注浆锚杆，注浆锚杆分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻钢花管之间的间隙中，通过注浆锚杆及钢花管对塌陷空腔的顶部注浆固定；承载支架上安装有网片，网片上覆盖有粗骨料土石，粗骨料土石中充注有泡沫混凝土；塌陷空腔的底部设置有隧道的初期支护以及二次衬砌，承载支架与隧道之间设置有间隙，二次衬砌上预留有吹沙口，缓冲层通过吹沙口向初期支护的上方吹沙形成。

Description

一种隧道塌陷空腔的处理装置及处理方法

技术领域

本申请涉及隧道开挖技术领域，具体而言，涉及一种隧道塌陷空腔的处理装置及处理方法。

背景技术

隧道在施工过程中，由于不同地质的特性，会在隧道施工掌子面的围岩未支护段发生坍塌，形成不稳定的通透塌陷空腔区域，如果不对塌陷空腔进行及时处理，存在塌陷区域进一步扩大的风险。并且，塌陷空腔侧部的不稳定结构会随时掉落至掌子面区域，影响掌子面的初期支护以及隧道的后续施工。

现有的处理塌陷空腔的常规施工包括回填，通过泡沫混凝土、碎石或者素土对塌陷空腔区域整体进行填埋，将塌陷空腔填满后注浆。而该种施工方式，将塌陷空腔完全充满，一方面增加了回填的物料量以及施工量，另一方面，塌陷空腔的回填物料难免会二次掉落至掌子面区域，由于隧道施工过程包括掌子面、初期支护以及二次衬砌的工序进程，在对塌陷空腔所对应的掌子面区域进行初期支护时，还需要将掉落下来的回填物料进行二次开挖，构成重复作业，严重影响了隧道施工的正常进程，并且构成掉落安全风险。

为了改善塌陷空腔区域所处的地质环境，保证塌陷空腔周边围岩的稳定性，需要考虑对塌陷空腔的区域，进行针对性地处理作业，以避免完全回填所造成的人力物力损失，同时提高了施工安全性。

发明内容

本申请的目的是提供一种隧道塌陷空腔的处理装置及处理方法，能够通过在塌陷空腔的顶部区域选择性回填，使隧道开挖区与回填处理区域保持一定的间隙，并且通过在隧道二次衬砌后设置缓冲区域的形式，防止间隙部位的不稳定结构掉落，在减少物料消耗且避免重复开挖作业的同时，增强了塌陷空腔的结构稳定性，保证隧道的结构安全。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种隧道塌陷空腔的处理装置，包括：位于塌陷空腔中上部的承载支架，以及位于塌陷空腔底部的缓冲层，所述承载支架包括发散设置的且能嵌入塌陷空腔侧壁中的钢花管；

所述塌陷空腔中上部的坑口部位设置有注浆锚杆，所述注浆锚杆分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻所述钢花管之间的间隙中，通过所述注浆锚杆及所述钢花管对所述塌陷空腔的顶部注浆固定；

所述承载支架上安装有网片，所述网片上覆盖有粗骨料土石，所述粗骨料土石中充注有泡沫混凝土；

所述塌陷空腔的底部设置有隧道的初期支护以及二次衬砌，所述承载支架与所述隧道之间设置有间隙，所述二次衬砌上预留有吹沙口，所述缓冲层通过所述吹沙口向所述初期支护的上方吹沙形成。

在可选的实施方式中，所述承载支架包括内环平框、外环平框以及连接支杆，所述钢花管可活动地下倾设置在所述内环平框及所述外环平框之间。

在可选的实施方式中，所述钢花管包括连接段，所述连接段可分离地搭接在所述内环平框上，且抵接在所述外环平框的下部，所述外环平框与所述连接段之间连接有拉簧，所述拉簧设置在所述连接段相对所述外环平框的两侧管壁上。

在可选的实施方式中，所述注浆锚杆倾斜插接在塌陷空腔中上部的侧壁中，且所述注浆锚杆的***端距离侧壁的水平间距不超过50cm。

在可选的实施方式中，所述注浆锚杆的***端设置在所述钢花管所处部位的上方，构成所述钢花管与所述注浆锚杆上下交错分布的状态。

在可选的实施方式中，所述注浆锚杆及所述钢花管上均设置有注浆孔，通过混凝土输送泵对所述注浆锚杆及所述钢花管进行注浆，所述混凝土输送泵连接有软管，所述软管与所述注浆锚杆及所述钢花管连接，输送进入的混凝土通过所述注浆孔充注进入塌陷空腔中上部的侧壁内部。

在可选的实施方式中，所述网片在所述承载支架上满布，并与所述承载支架焊接固定，所述粗骨料土石填满于所述承载支架与塌陷空腔坑口部位的空间中，所述泡沫混凝土充满于所述粗骨料土石的间隙中。

在可选的实施方式中，在对塌陷空腔底部进行隧道的初期支护以及二次衬砌后，使所述承载支架与隧道顶部之间的间隙构成封闭空腔，所述缓冲层设置在所述封闭空腔的底部。

第二方面，本发明还提供了一种隧道塌陷空腔的处理方法，根据上述隧道塌陷空腔的处理装置进行，包括以下步骤：

在塌陷空腔底部的掌子面部位提升承载支架，所述承载支架包括发散设置的钢花管，当承载支架提升至塌陷空腔的顶部时，对承载支架进行下压，使发散分布的钢花管嵌入塌陷空腔的侧壁中；

在塌陷空腔中上部的坑口部位倾斜打入注浆锚杆，所述注浆锚杆分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻所述钢花管之间的间隙中；

通过所述钢花管以及所述注浆锚杆向塌陷空腔的顶部侧壁注浆，以对塌陷空腔中上部的周边围岩进行加固；

完成顶部注浆后，在所述承载支架上安装网片，在网片上覆盖粗骨料土石，然后再在粗骨料土石中加注泡沫混凝土，完成塌陷空腔中上部的凝结固定；

对塌陷空腔底部的掌子面部位进行隧道的初期支护以及二次衬砌，使承载支架与隧道之间构成封闭空腔；

在二次衬砌顶部预留吹沙口，通过吹沙口向初期支护的上方吹沙，形成位于封闭空腔底部的缓冲层，用于防止塌陷空腔侧壁的不稳定岩体掉落砸伤二次衬砌；

在吹沙完成后封堵吹沙口，完成隧道塌陷空腔的处理。

在可选的实施方式中，在向初期支护的上方吹沙后，还包括柔性隔离层的构建，所述柔性隔离层的构建包括通过所述吹沙口通入柔性硅胶颗粒，所述柔性硅胶颗粒通过穿接在所述吹沙口中的气力输送管线补入封闭空腔。

在可选的实施方式中，还包括初期处理工序，所述初期处理工序包括在塌陷空腔地表围设截水沟以及道路改扩建，以利于对地表水的拦截，以及混凝土运输及泵送车辆的通行。

本发明中通过在塌陷空腔中上部设置承载支架，以及在塌陷空腔底部设置缓冲层的形式，能够对塌陷空腔的顶部区域进行选择性地回填，在保证对塌陷空腔中上部注浆固定的前提下，有效减少了整体回填的施工量及操作量，同时避免了塌陷区域的进一步扩大。

通过在塌陷空腔底部的掌子面部位进行隧道的初期支护及二次衬砌，能够在隧道与承载支架之间构成封闭空腔，结合在初期支护的上方即在塌陷空腔底部设置缓冲层，能够对封闭空腔区间侧壁上的不稳定掉落物进行缓冲，防止其对隧道衬砌造成砸伤，有效保护了隧道结构。

选择性地回填形式以及对塌陷空腔中上部的回填注浆，有效增强了塌陷空腔中上部的结构稳定性，避免了在对隧道掌子面区域进行初期支护时对掉落下来的回填物料所需的二次开挖，在保证了施工安全性的前提下，提高了施工效率，减少了无效作业量。

承载支架一方面能够起到对选择性的回填物料进行支承的作用，另一方面还可将自身包括的钢花管嵌入到塌陷空腔的侧壁中，并结合在塌陷空腔中上部坑口部位打入的注浆锚杆对塌陷空腔的顶部进行注浆固定，以增强塌陷空腔的结构稳定性。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请中隧道塌陷空腔的处理装置的结构示意图；

图2为本申请中承载支架的结构示意图；

图3为钢花管在承载支架上的结构示意图；

图4为网片的结构示意图；

图5为处理隧道塌陷空腔的施工方法的流程示意图。

图标：

1-塌陷空腔；

2-承载支架；21-网片；22-内环平框；23-外环平框；24-连接支杆；25-拉簧；

3-缓冲层；

4-钢花管；41-连接段；42-进料口；43-出料尖端口；44-侧壁出料口；

5-注浆锚杆；

6-粗骨料土石；

7-隧道；71-初期支护；72-二次衬砌；73-吹沙口；74-柔性隔离层；

8-混凝土输送泵；81-软管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中隧道塌陷空腔的处理装置，主要针对在非盾构隧道开挖过程中出现的通透型塌陷空腔进行处理，具体通过对塌陷空腔进行针对性选择回填的形式，减少整体回填的物料量及人工量，并避免在塌陷空腔底部掌子面区域进行初期支护及二次衬砌时，还需对掉落回填物料进行的二次开挖。

参见图1，本发明中的隧道塌陷空腔的处理装置，主要对塌陷空腔1的顶部进行填充、注浆以及加固，提高塌陷空腔1中上部的岩体结构稳定性，以及在塌陷空腔1底部进行缓冲层3的设置，防止塌陷空腔1中的不稳定岩体掉落砸伤隧道7。

处理装置的主体结构包括位于塌陷空腔1中上部的对塌陷空腔1进行封堵的承载支架2，使承载支架2与二次衬砌72后的隧道7之间形成封闭空腔，以及位于塌陷空腔1底部的缓冲层3。

承载支架2的主要作用是承载用于对塌陷空腔1中上部进行封堵的回填物料，同时使承载支架2的自身架设固定在塌陷空腔1的顶部，承载支架2具体通过能够嵌入塌陷空腔1侧壁的钢花管4固定在塌陷空腔1中上部。

钢花管4发散设置在承载支架2的周向上，在对承载支架2进行安装过程中，首先对塌陷空腔1底部的隧道7掌子面区域进行清理，将塌陷空腔1形成时掉落至掌子面的土方进行清除。然后由塌陷空腔1底部的隧道7掌子面部位由下向上提升承载支架2，钢花管4在承载支架2上由内向外倾斜下延，同时在承载支架2上设置有防止钢花管4在触碰到塌陷空腔1侧壁后向下收折的拉簧25，能够在承载支架2整体提升过程中，将钢花管4保持发散外张的状态，使钢花管4的末端抵接在塌陷空腔1侧壁上。

在将承载支架2提升至塌陷空腔1的顶部时，通过下压承载支架2施加压力，使钢花管4的端部在下压力的作用下，充分地***塌陷空腔1的侧壁，实现承载支架2在塌陷空腔1中上部的固定。

钢花管4的末端为楔形的尖端结构，能够在塌陷空腔1的侧壁上滑移，同时能够在下压承载支架2时，方便尖端结构嵌入插接进入塌陷空腔1的侧壁中，实现钢花管4在塌陷空腔1中上部的固定。

完成承载支架2在塌陷顶部的固定之后，在塌陷空腔1中上部的坑口部位设置注浆锚杆5，注浆锚杆5分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻钢花管4之间的间隙中，通过注浆锚杆5及钢花管4对塌陷空腔1的顶部注浆固定。

通过同时对钢花管4以及注浆锚杆5进行注浆，能够固定塌陷空腔1中上部的地质结构，防止后续塌陷空腔1的进一步扩大，改善了塌陷空腔1区域所处的地质环境，保证塌陷空腔1周边围岩的稳定性，以利于后期对塌陷空腔1中上部的回填封堵操作。

完成注浆操作后，通过在承载支架2上安装网片21，再在网片21上覆盖粗骨料土石6，并在粗骨料土石6中充注泡沫混凝土，完成对塌陷空腔1中上部的坑口所进行的封堵。

在进行上述操作之后，在塌陷空腔1底部的隧道7掌子面部位进行初期支护71以及二次衬砌72，使承载支架2与隧道7之间形成封闭的间隙构成封闭空腔，通过封闭空腔的构建，能够减少塌陷空腔1整体回填的施工操作量，且能够避免隧道7正常施工过程中的重复作业。

为了防止封闭空腔中的不稳定侧壁结构掉落砸伤隧道7，隧道7在进行二次衬砌72后，需要进行缓冲层3的构建，能够对掉落的岩体等结构进行缓冲，防止其对隧道7的本身结构造成影响。

在进行二次衬砌72时，预留吹沙口73，以通过吹沙口73在初期支护71的上方吹沙的形式，在初期支护71的上方即在封闭空腔的底部构成沙质缓冲层3，有效缓冲不稳定结构所掉落的撞击能量，有效地保护隧道7本身结构。

通过本发明中隧道塌陷空腔的处理装置，能够有效降低塌陷空腔1完全回填的人力物力成本，且保证了隧道7在后期施工以及使用过程中的安全性。

参见图2-图3，并结合图4，在其中一个具体的实施例中，承载支架2包括内环平框22、外环平框23以及连接支杆24，内环平框22、外环平框23以及连接支杆24构成了承载支架2的整体结构，能够为后续填充的粗骨料土石6以及泡沫混凝土提供可靠的支撑。

基于上文已述的承载支架2在提升到位并得到下压后，能够通过嵌入塌陷空腔1的侧壁中的钢花管4得到固定，需要使钢花管4可活动地设置在承载支架2上。

具体地，钢花管4可活动地下倾设置在内环平框22及外环平框23之间，能够在承载支架2的提升过程中，使钢花管4的端部抵接在塌陷空腔1的侧壁上，并且通过可活动地形式，使钢花管4的端部与塌陷空腔1的侧壁更加匹配，利于钢花管4在与侧壁在抵接状态下的向上滑移。

从便于钢花管4起到连接支撑并固定承载支架2的角度考虑，进一步地，钢花管4包括位于承载支架2部位的连接段41，连接段41可分离地搭接在内环平框22上，且抵接在外环平框23的下部，构成钢花管4在承载支架2上的别架状态。

钢花管4嵌入固定在塌陷空腔1的侧壁后，能够使连接段41在杠杆的作用下，将承载支架2进行承托，使其能够对后续的回填粗骨料土石6以及充注的泡沫混凝土可靠地进行承载。

钢花管4的可活动性具体是为了满足其在承载支架2得到下压时，在塌陷空腔1侧壁中的嵌入，同时而又不能使钢花管4的末端在提升时脱离其与塌陷空腔1侧壁的紧密抵接关系。因此在对承载支架2进行提升的过程中，需要兼顾钢花管4的可活动性以及其在承载支架2上一定范围内的相对固定。

为了满足上述要求，在外环平框23与连接段41之间连接有拉簧25，具体地，在承载支架2提升时，当塌陷空腔1侧壁对钢花管4的端部造成阻碍时，拉簧25能够通过自身收缩弹力，使钢花管4保持相对恒定的外张状态，结合钢花管4由内向外倾斜下延的设置方式，能够使其末端在提升过程中以与塌陷空腔1的侧壁抵接的状态向上滑移。

为了保证形成可靠的弹力，拉簧25设置在连接段41相对外环平框23的两侧管壁上，能够在最大程度上保证钢花管4在承载支架2上的外张状态。

在提升到位后，此时的拉簧25处于最大拉伸状态，通过下压承载支架2，能够使拉簧25恢复形变，同时通过连带效应使钢花管4嵌入塌陷空腔1的侧壁中，结合搭接在内环平框22上部且抵接在外环平框23下部的钢花管4连接段41，使钢花管4对内环平框22以及外环平框23的卡别，以构成承载支架2在钢花管4作用下的支撑固定。

内环平框22及外环平框23具体是由螺纹钢焊接拼装，分别包括相同边数的多边形结构，通过连接支杆24将内环平框22及外环平框23组合连接。

为了增强承载支架2的整体结构稳定性，连接支杆24在内环平框22及外环平框23的周向上放散分布，每条连接支杆24同时与内环平框22及外环平框23的边角部位相接。

放散分布的多条连接支杆24在承载支架2的中心汇集交叉连接，构成内环平框22内侧的支架，能够形成对后续回填物料的有效承载。

为了保证钢花管4对承载支架2进行有效的承托，每根钢花管4设置在内环平框22及外环平框23上每条侧边的中部，能够避免钢花管4与连接支杆24之间出现干涉，从而使承托力在内环平框22及外环平框23上分布得更加均匀。

通过注浆锚杆5以及钢花管4在塌陷空腔1中上部进行注浆的角度，在另一个具体的实施例中，在使承载支架2通过钢花管4固定在塌陷空腔1中上部的侧壁后，将注浆锚杆5倾斜插接在塌陷空腔1中上部的侧壁中。

注浆锚杆5具体插接在塌陷空腔1的坑口部位，由外向内倾斜下延插接，通过注浆锚杆5***端的端口对坑口部位的区域进行注浆固定，稳固坑口部位的地质。具体地，注浆锚杆5的***端距离塌陷空腔1侧壁的水平间距不超过50cm，防止注浆料穿透坑口部位的侧壁，减少跑料。

钢花管4的尖端包括出料尖端口43，靠近尖端的侧壁上设置有侧壁出料口44，连接段41包括进料口42，出料尖端口43、侧壁出料口44均与进料口42相通，能够通过进料口42向钢花管4注浆，使注入的浆料通过出料尖端口43、侧壁出料口44充注进入塌陷空腔1的侧壁中，有效构成了对钢花管4插接部位的注浆固定。

通过钢花管4及注浆锚杆5的注浆操作，能够使塌陷空腔1中上部的区域地质得到稳定，进而利于后续在塌陷空腔1中上部进行回填固定。

本实施例中注浆锚杆5的***端设置在钢花管4所处部位的上方，构成钢花管4与注浆锚杆5上下交错分布的状态。

需要指出，基于钢花管4在承载支架2上的发散分布，在提升承载支架2的过程中，尽量避免承载支架2的转动，从而能够使注浆锚杆5布置在相邻钢花管4的间隙中。

结合注浆锚杆5由外向内倾斜下延的插接形式，以及钢花管4由内向外倾斜下延的嵌入状态，能够利于形成在立体空间上所进行的注浆，从而更加充分地对塌陷空腔1的顶部进行注浆固定，减少注浆空白区域。

在对钢花管4以及注浆锚杆5插接到位后，通过混凝土输送泵8对注浆锚杆5及钢花管4进行注浆，注浆锚杆5及钢花管4上均设置有注浆孔，出料尖端口以及侧壁出料口构成钢花管4的注浆孔，注浆锚杆5***端的端口构成注浆锚杆5的注浆孔。

混凝土输送泵8连接有软管81，软管81与注浆锚杆5及钢花管4连接，输送进入的混凝土通过注浆孔充注进入塌陷空腔1中上部的侧壁内部，实现对塌陷空腔1中上部的注浆固定。

在完成注浆固定后，通过在承载支架2上设置网片21的形式承载后续回填的物料。网片21具体包括由钢筋焊接形成的钢筋网片21，其在承载支架2上满布，并与承载支架2焊接固定，粗骨料土石6填满于承载支架2与塌陷空腔1坑口部位的空间中，并通过泡沫混凝土充满于粗骨料土石6的间隙中，完成塌陷空腔1中上部的封堵操作。

完成上述操作后，需要对塌陷空腔1的底部区域进行处理。具体地，在完成封堵操作后，对塌陷空腔1底部的隧道7掌子面部位进行初期支护71以及二次衬砌72，由于掌子面部位的近端区域，已经完成初期支护71，在操作时可通过跳台操作，对塌陷空腔1底部的掌子面部位同时进行初期支护71以及二次衬砌72，提高施工效率，同时保证对塌陷空腔1底部的处理效果。

在进行初期支护71以及二次衬砌72后，使承载支架2与隧道7顶部之间的空间间隙构成了封闭空腔，为了保护隧道7的本身结构，防止封闭空间中侧壁的不稳定结构掉落砸伤隧道7，需要考虑在封闭空腔的底部设置缓冲层3。

具体地，缓冲层3具体由沙层构成，二次衬砌72上预留有吹沙口73，通过吹沙口73向封闭空腔中吹沙，使吹入的细沙沉淀至初期支护71的上方，当封闭空间中的不稳定结构发生掉落时，能够通过沙层吸收释放掉落物的撞击能量，使其得到有效缓冲，从而有效保护隧道7本体结构。

通过本发明中隧道塌陷空腔的处理装置，能够以选择性回填的形式，对塌陷空腔1进行处理，满足顶底通透型塌陷部位的处理。

结合图5，本发明还提供了一种隧道塌陷空腔的处理方法，根据上述隧道塌陷空腔的装置进行，包括以下步骤：

对塌陷空腔1底部进行清理，将塌陷物从隧道7中的掌子面区域向外清除，通过塌陷空腔1中上部的坑口，在塌陷空腔1底部的掌子面部位由下向上提升承载支架2，承载支架2包括发散设置的钢花管4，当承载支架2提升至塌陷空腔1的顶部时，对承载支架2进行下压，使发散分布的钢花管4嵌入塌陷空腔1的侧壁中。

承载支架2上的钢花管4在其周向上的位置是固定的，在提升承载支架2时避免其发生转动，依据钢花管4在承载支架2上的分布关系，在塌陷空腔1中上部的坑口部位倾斜打入注浆锚杆5，注浆锚杆5具体分散布置在坑口部位的周向上，且根据钢花管4在承载支架2上的分布位置，使注浆锚杆5倾斜设置在相邻钢花管4之间的间隙中。

同时在打入注浆锚杆5的过程中，需要注意保持注浆锚杆5与钢花管4上下交错分布的位置关系，避免注浆锚杆5的端部突出坑口部位的侧壁。

通过钢花管4以及注浆锚杆5向塌陷空腔1的顶部侧壁注浆，以对塌陷空腔1中上部的周边围岩进行加固，注入的浆料通过钢花管4以及注浆锚杆5的注浆孔充注进入塌陷空腔1的顶部侧壁中。

完成塌陷空腔1的顶部注浆后，在承载支架2上安装网片21，在网片21上覆盖粗骨料土石6，然后再在粗骨料土石6中加注泡沫混凝土，完成塌陷空腔1中上部的凝结固定，操作完成后，构成对塌陷空腔1中上部的封堵，防止塌陷区域的进一步扩大，同时利于后续塌陷空腔1底部的处理。

完成封堵操作后，对塌陷空腔1底部的掌子面部位进行隧道7的初期支护71以及二次衬砌72，使承载支架2与隧道7之间构成封闭空腔，可通过跳台操作，对塌陷空腔1底部的掌子面部位进行初期支护71及二次衬砌72的连续施工。

为了防止封闭空腔中的不稳定结构掉落砸伤隧道7，需要在塌陷空腔1底部设置缓冲层3。具体地，在二次衬砌72顶部预留吹沙口73，通过吹沙口73向初期支护71的上方吹沙，形成位于封闭空腔底部的缓冲层3，用于防止塌陷空腔1侧壁的不稳定岩体掉落砸伤二次衬砌72，从而保证隧道7本身结构的安全性。

为了更进一步地对掉落物进行缓冲，在向初期支护71的上方吹沙后，还可在沙层上部构建柔性隔离层74。具体地，在吹沙完成后，可通过吹沙口73向封闭空腔中通入柔性硅胶颗粒的形式，使柔性硅胶颗粒布漫在沙层的上部，以进一步释放掉落物的撞击能量。

柔性硅胶颗粒通过穿接在吹沙口73中的气力输送管线补入封闭空腔中，当完成补入后，拔出气力输送管线，通过封堵吹沙口73，完成隧道塌陷空腔的处理。

通过本发明中隧道塌陷空腔的处理方法，能够在最大程度上避免塌陷区域的扩大，同时能够减小塌陷空腔1完全回填后物料对隧道7的下压，保证了隧道7运行时的安全性。

本申请中隧道塌陷空腔的处理装置，主要应用在较深的上下通透型的塌陷空腔中，通过对塌陷空腔的中上部进行封堵，使承载支架2与隧道7之间构成封闭空腔，减少整体填埋。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，包括：位于塌陷空腔中上部的承载支架，以及位于塌陷空腔底部的缓冲层，所述承载支架包括发散设置的且能嵌入塌陷空腔侧壁中的钢花管；

所述塌陷空腔中上部的坑口部位设置有注浆锚杆，所述注浆锚杆分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻所述钢花管之间的间隙中，通过所述注浆锚杆及所述钢花管对所述塌陷空腔的顶部注浆固定；

所述承载支架上安装有网片，所述网片上覆盖有粗骨料土石，所述粗骨料土石中充注有泡沫混凝土；

所述塌陷空腔的底部设置有隧道的初期支护以及二次衬砌，所述承载支架与所述隧道之间设置有间隙，所述二次衬砌上预留有吹沙口，所述缓冲层通过所述吹沙口向所述初期支护的上方吹沙形成。

2.根据权利要求1所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述承载支架包括内环平框、外环平框以及连接支杆，所述钢花管可活动地下倾设置在所述内环平框及所述外环平框之间。

3.根据权利要求2所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述钢花管包括连接段，所述连接段可分离地搭接在所述内环平框上，且抵接在所述外环平框的下部，所述外环平框与所述连接段之间连接有拉簧，所述拉簧设置在所述连接段相对所述外环平框的两侧管壁上。

4.根据权利要求1所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述注浆锚杆倾斜插接在塌陷空腔中上部的侧壁中，且所述注浆锚杆的***端距离侧壁的水平间距不超过50cm。

5.根据权利要求4所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述注浆锚杆的***端设置在所述钢花管所处部位的上方，构成所述钢花管与所述注浆锚杆上下交错分布的状态。

6.根据权利要求4所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述注浆锚杆及所述钢花管上均设置有注浆孔，通过混凝土输送泵对所述注浆锚杆及所述钢花管进行注浆，所述混凝土输送泵连接有软管，所述软管与所述注浆锚杆及所述钢花管连接，输送进入的混凝土通过所述注浆孔充注进入塌陷空腔中上部的侧壁内部。

7.根据权利要求1所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，所述网片在所述承载支架上满布，并与所述承载支架焊接固定，所述粗骨料土石填满于所述承载支架与塌陷空腔坑口部位的空间中，所述泡沫混凝土充满于所述粗骨料土石的间隙中。

8.根据权利要求1所述的隧道塌陷空腔的处理装置，其特征在于，在对塌陷空腔底部进行隧道的初期支护以及二次衬砌后，使所述承载支架与隧道顶部之间的间隙构成封闭空腔，所述缓冲层设置在所述封闭空腔的底部。

9.一种隧道塌陷空腔的处理方法，根据权利要求1-8中任一项所述的处理装置进行，其特征在于，包括以下步骤：

在塌陷空腔底部的掌子面部位提升承载支架，所述承载支架包括发散设置的钢花管，当承载支架提升至塌陷空腔的顶部时，对承载支架进行下压，使发散分布的钢花管嵌入塌陷空腔的侧壁中；

在塌陷空腔中上部的坑口部位倾斜打入注浆锚杆，所述注浆锚杆分散布置在坑口部位的周向上，且设置在相邻所述钢花管之间的间隙中；

通过所述钢花管以及所述注浆锚杆向塌陷空腔的顶部侧壁注浆，以对塌陷空腔中上部的周边围岩进行加固；

完成顶部注浆后，在所述承载支架上安装网片，在网片上覆盖粗骨料土石，然后再在粗骨料土石中加注泡沫混凝土，完成塌陷空腔中上部的凝结固定；

对塌陷空腔底部的掌子面部位进行隧道的初期支护以及二次衬砌，使承载支架与隧道之间构成封闭空腔；

在二次衬砌顶部预留吹沙口，通过吹沙口向初期支护的上方吹沙，形成位于封闭空腔底部的缓冲层，用于防止塌陷空腔侧壁的不稳定岩体掉落砸伤二次衬砌；

在吹沙完成后封堵吹沙口，完成隧道塌陷空腔的处理。

10.根据权利要求9所述的隧道塌陷空腔的处理方法，其特征在于，在向初期支护的上方吹沙后，还包括柔性隔离层的构建，所述柔性隔离层的构建包括通过所述吹沙口通入柔性硅胶颗粒，所述柔性硅胶颗粒通过穿接在所述吹沙口中的气力输送管线补入封闭空腔。