一种岩溶塌陷区的明渠结构及其施工方法

技术领域

本申请涉及水利工程建设技术领域，特别涉及一种岩溶塌陷区的明渠结构及其施工方法。

背景技术

覆盖型岩溶塌陷通常指溶洞、溶槽等岩溶构造的上覆土层在地下水和外力作用下发生变形破坏并最终导致地面塌陷。明渠如果防渗措施不足导致渠水下渗，将会加剧对于土层的淘蚀、冲刷作用，更易发生边坡坍塌，底板塌陷等问题。

目前对于岩溶地面塌陷的处理措施一般为开挖出塌陷区域后，充填块石，上部用混凝土浇筑加固。这种处理方式虽然能较快地处理岩溶塌陷问题，但仍然存在一些技术上的不足：(1)明渠整体结构强度不足，在局部基地加固之后，其他未加固区域由于变形不一致或出现新的空洞易产生底板开裂、塌落问题；(2)由于下部地下水的淘蚀、冲刷作用依然存在，在充填块石较厚的区域易产生新的空洞，引发二次塌陷；(3)在地下水涨幅较大的区域，地下水快速下降时，混凝土浇筑隔水处理后局部易产生真空，由于真空吸蚀作用，引发二次塌陷。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本申请提供一种岩溶塌陷区的明渠结构及其施工方法，所采用的技术方案如下。

本申请所提供的岩溶塌陷区的明渠结构包括底板、面板、顶梁和通气管，所述明渠结构两侧的边坡分别设置所述面板；所述明渠结构两侧的顶部分别设置所述顶梁；所述面板中埋设所述通气管，所述通气管连通所述明渠结构的下部和所述明渠结构两侧的顶部。

本申请的某些实施例中，所述面板连接所述顶梁和所述底板，所述面板布置两层分布筋，所述面板的分布筋伸入所述顶梁和所述底板。

本申请的某些实施例中，所述顶梁通长布置上部纵筋、腰筋、下部纵筋，所述顶梁的上部纵筋与所述面板上层的分布筋相连，所述顶梁的腰筋与所述面板下层的分布筋相连。

本申请的某些实施例中，所述底板布设两层分布筋，所述底板两侧的暗梁通长布设上部纵筋和下部纵筋。

本申请的某些实施例中，所述明渠结构的底部设置钢管桩，所述钢管桩的顶部布设锚筋，所述底板增设钢垫板，所述钢垫板与所述钢管桩的锚筋焊接锚固，所述钢垫板上设置加强筋。

本申请提供一种施工方法，岩溶塌陷区通过所述施工方法获得明渠结构，所述明渠结构包括底板、面板、顶梁和通气管，所述施工方法包括明渠结构的下部基础处理和上部钢筋混凝土浇筑；

所述上部钢筋混凝土浇筑的包括如下施工流程：

A1，布设底板、面板和顶梁的钢筋；

A2，在边坡的斜面布置通气管；

A3，浇筑底板；

A4，浇筑面板；

A5，浇筑顶梁；

所述下部基础处理的施工流程根据岩溶塌陷区的覆盖层厚度和塌陷范围采用S1、S2和S3的其中一种基础处理形式：

S1，采用机械开挖至底板设计深度以下100至150mm，回填碎石找平；

S2，开挖至基岩面，开挖边坡按1：1至1：1.5放坡处理，设置兜底钢筋网，再填筑块石充填，块石面上铺垫棉花絮和碎石垫层，形成阻水基面，在阻水基面上浇筑混凝土；

S3，开挖至底板设计深度后，采用预钻孔后植入方法施工，钻孔完毕后清理孔内岩屑和积水，植入钢管并安装排气管，向钢管内连续注浆，排气管出浆后则停止注浆。

本申请的某些实施例中，S2中，开挖出塌陷区后，从下到上分层充填，下层的块石充填的厚度不小于800mm，中层充填的棉花絮和碎石垫层厚度不小于200mm，上层的混凝土浇筑厚度为200至800mm。

本申请的某些实施例中，若采用S3中的钢管桩，则还需布置钢垫板和加强筋，并进行绑扎焊接。

本申请的某些实施例中，步骤A4中，面板采用钢模翻模法浇筑，分层浇筑，施工缝做凿毛处理。

本申请的某些实施例中，底板的永久伸缩缝埋设止水带，永久伸缩缝内充填泡沫板。

本申请的实施例至少具有以下有益效果：明渠结构在施工过程中，根据覆盖层厚度、岩溶塌陷区的影响范围可采用碎石填平或以块石、棉花、碎石开挖回填或钢管桩植入支撑，增强明渠结构整体的强度，正对不同厚度的覆土层采用不同的基础处理方法，防止二次塌陷。本申请可广泛应用于水利工程建设技术领域。

附图说明

本申请的实施例所描述和/或所附加的方面和优点，结合下面附图将变得明显和容易理解。应说明的是，下面附图所体现的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

图1为明渠结构的断面图，图中下部基础处理采用S1形式。

图2为明渠结构的断面图，图中下部基础处理采用S3形式。

图3为钢管桩与底板的结构图。

附图标记：101、底板；102、面板；103、顶梁；104、通气管；105、钢垫板；200、钢管桩。

具体实施方式

下面结合图1至图3详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

本申请涉及一种岩溶塌陷区的明渠结构，明渠结构包括底板101、面板102和顶梁103，底板101设置于明渠结构的底部，明渠结构两侧的边坡分别设置面板102，明渠结构两侧的顶部分别设置顶梁103，底板101、面板102和顶梁103分别放置钢筋后进行整体浇筑成型。

明渠结构包括通气管104，面板102中埋设通气管104，通气管104采用PVC材质，通气管104连通明渠结构的下部和明渠结构两侧的顶部。通过设计通气管104连通明渠结构的下部溶槽和两侧衬砌顶部，能够消除由于地下水降落而产生的真空效应。

面板102按照边坡的坡率设计，面板102连接顶梁103和底板101，面板102布置两层分布筋，面板102的分布筋伸入顶梁103和底板101，并与顶梁103和底板101的钢筋进行锚固。

顶梁103通长布置上部纵筋、腰筋、下部纵筋，顶梁103的上部纵筋与面板102上层的分布筋相连，顶梁103的腰筋与面板102下层的分布筋相连。

底板101进行加厚处理，底板101布设两层分布筋，底板101两侧的暗梁通长布设上部纵筋和下部纵筋。

底板101的永久伸缩缝中埋设止水带，止水带采用橡胶材料。

底板101的永久伸缩缝中充填泡沫板，泡沫板厚度为20mm，泡沫板采用聚乙烯材料。

明渠结构的底部设置钢管桩200，钢管桩200采用预钻孔后植入方法施工，钢管桩200的顶部布设锚筋，底板101增设钢垫板105，钢垫板105与钢管桩200的锚筋焊接锚固，钢垫板105上设置加强筋。

下面结合具体的实施例详细描述本申请中施工方法的内容，应注意的是，下述描述仅为示例性说明，而不是对本申请的具体限制。

本申请涉及一种施工方法，岩溶塌陷区通过施工方法获得明渠结构，明渠结构包括底板、面板、顶梁和通气管，施工方法包括明渠结构的上部钢筋混凝土浇筑。

上部钢筋混凝土浇筑，整体衬砌，施工流程具体如下。

A1，布设底板101、面板102和顶梁103的钢筋。

A2，在边坡的斜面布置通气管104。

A3，浇筑底板101。

A4，浇筑面板102。

A5，浇筑顶梁103。

进一步地，施工方法还包括明渠结构的下部基础处理，且根据岩溶塌陷区的覆盖层厚度和塌陷范围，下部基础处理选用S1、S2和S3中的一种基础处理形式进行开挖换填，采用不同的基础处理方法能够防止二次塌陷，增强了明渠结构整体的强度，解决了明渠经过覆盖性岩溶发育区时，由于渠水渗入或地下水淘蚀、冲刷而引发的边坡坍塌、底板塌陷等问题。

S1，若覆盖层较薄，下部岩溶发育程度较弱区域，则以常规的碎石换填处理，获得碎石层。具体地，采用机械开挖至底板101设计深度以下100至150mm，回填碎石找平。若遇到坑洞则采用混凝土塞填平。

S2，若覆盖层较厚，下部岩溶较发育区域，则以块石、棉花和混凝土换填处理，获得包含三层结构的开挖换填层。具体地，开挖至基岩面，开挖边坡按1：1至1：1.5放坡处理，设置兜底钢筋网，再填筑块石充填，块石面上铺垫棉花絮和碎石垫层，形成阻水基面，在阻水基面上浇筑混凝土。

S3，若岩溶发育剧烈，存在地下暗河、溶洞等区域，则以钢管桩200植入的形式换填，获得钢管灌注桩。具体地，开挖至底板101设计深度后，采用预钻孔后植入方法施工，钻孔完毕后清理孔内岩屑和积水，植入钢管并安装排气管，向钢管内连续注浆，排气管出浆后则停止注浆。

排气管距离孔底100mm。

需要说明的是，在岩溶塌陷区覆盖层的不同厚度处，采用不同的下部基础处理形式，从而在明渠结构的底部筑成三种不同的下部基础处理结构。另一方面，若局部稳定性较好地段，则可不做下部基础处理。

S2中，开挖出塌陷区后，从下到上分层充填，下层的块石充填的厚度不小于800mm，中层充填的棉花絮和碎石垫层厚度不小于200mm，上层的混凝土浇筑厚度为200至800mm。

S3中，钻孔完毕后采用压缩空气清理孔内的岩屑和积水，孔底岩屑残余厚度≤5cm。

注浆所采用的砂浆配合范围如下，水泥：砂为1：1至1：2；水泥：水为1：0.38至1：0.45。

砂浆28天龄期的抗压强度不低于30MPa。

砂浆的外加剂中不得含有对钢管桩200产生腐蚀的成分。

步骤A1在布设钢筋时，若采用了S3中的基础处理形式，钢管桩200植入后，则还需布置钢垫板105和加强筋，并进行绑扎焊接。

步骤A4中，面板102采用钢模翻模法浇筑，分层浇筑，施工缝做凿毛处理。

浇筑混凝之前，底板101的永久伸缩缝埋设止水带，永久伸缩缝内充填泡沫板。

在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

本申请的描述中，专利名称若出现“、”，表示“和”的关系，而不是“或”的关系。例如专利名称为“一种A、B”，说明本申请所要求保护的内容为：主题名称为A的技术方案和主题名称为B的技术方案。