CN103032097B - 适用于偏压富水地层的隧道排水结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于偏压富水地层的隧道排水结构及其施工方法，该隧道排水结构包括位于地层中的隧道洞身，隧道洞身富水侧的地层中开挖有多个集水井，各集水井与隧道洞身之间均设有用于将集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。该施工方法包括打设集水井进行井点降水、隧道洞身开挖和打设排水通道等步骤。本发明具有能降低隧道周边水压力、防止隧道运营期间渗漏水、防止施工时发生山体滑坡、掌子面坍塌等事故、施工安全度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种适用于偏压富水地层的隧道排水结构及其施工方法。
背景技术
在偏压富水地层地段进行隧道洞身开挖施工时，当围岩体为软弱围岩，尤其是全风化地层或者强风化地层时，极易引起隧道洞内收敛变形过大，甚至酿成塌方事故，当埋深不大时还极易导致隧道上方山体地表开裂，甚至出现山体滑坡现象。在遇到这种地形偏压，且地质为软弱富水情况时，常规方法一般采用洞顶进行山体注浆加固，同时在洞内采用超前注浆加固配合初期支护的方式分部进行开挖。此方法的关键在于注浆的效果，对于富水粘土体地层，有时因为土体内的水分过大，无法有效排除，导致注浆体与土颗粒之间难以形成有效的胶结体，难以有效的增大围岩体的强度和稳定性，从而导致在隧道开挖中仍然出现变形过大、塌方冒顶等安全事故。在这种偏压富水地层，由于隧道周边的水压力较大，常常导致隧道运营期间衬砌结构的渗漏水。因此，在上述地形地质条件下修建隧道，如何有效降低隧道周边的水压力对保证隧道安全建设和运营具有非常重大的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术存在的不足，提供一种能降低隧道周边水压力、防止隧道运营期间渗漏水、防止施工时发生山体滑坡、掌子面坍塌等事故、施工安全度高的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，并相应提供该隧道排水结构的施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种适用于偏压富水地层的隧道排水结构，包括位于地层中的隧道洞身，所述隧道洞身富水侧的地层中开挖有多个集水井，各集水井与隧道洞身之间均设有用于将集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。
上述技术方案中，优选的，所述多个集水井排列成两排，两排集水井沿隧道洞身的长度方向交错布置。
上述技术方案中，优选的，所述隧道洞身的直径为D，两排集水井中，一排集水井到隧道洞身边墙的距离为0.5D～1D，另一排集水井到隧道洞身边墙的距离为1.5D～2.5D。
上述技术方案中，优选的，远离隧道洞身的一排集水井的底部高于靠近隧道洞身的一排集水井的底部，且两排集水井的底部高度差H为1 m～4m。
上述技术方案中，优选的，所述排水通道内设有透水管，所述透水管外包裹有透水无纺布。
上述技术方案中，优选的，所述集水井内装填有透水性填料，且集水井的井口设有封堵层。
上述技术方案中，优选的，所述隧道洞身的底部中间埋设有中心排水沟，所述排水通道将中心排水沟与各集水井的底部连通。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述隧道排水结构的施工方法，包括以下步骤，
步骤1：在隧道洞身开挖前，先打设集水井，并从集水井中抽水进行井点降水；井点降水完成后，在各集水井内填置透水性良好的粗砂和砾石，在离地面附近的井口采用混凝土封堵；
步骤2：进行隧道洞身开挖，在隧道洞身的底部中间埋设中心排水沟；
步骤3：自开挖出的隧道洞身内向各集水井打设排水通道，排水通道内设有透水管，所述透水管外包裹有透水无纺布，使排水通道连通集水井和中心排水沟，完成隧道排水结构的施工。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明适用于偏压富水地层的隧道排水结构，通过在隧道洞身富水侧的地层中打设集水井，将集水井中的水排出进行井点降水后，可降低隧道洞身周边地层的地下水位，增大和改善围岩体的黏聚力和内摩擦角，提高围岩体的自承载能力，施工时，在隧道洞身开挖前先打设集水井，再将集水井中的水排出进行井点降水，可防止隧道洞身开挖时发生山体滑坡、掌子面坍塌等事故；各集水井与隧道洞身之间均设有排水通道，排水通道能将集水井中的水及时排至隧道洞身中，并通过隧道洞身排出隧道外，实现了自动排水的功能，这样，在隧道施工期和运营期均能有效降低隧道结构承受的水压力，防止隧道施工期和运营期间衬砌结构渗漏水。
附图说明
图1为本发明实施例1的主视结构示意图。
图2为本发明实施例1的俯视结构示意图。
图3为本发明实施例2的主视结构示意图。
图例说明：
1、地层；2、隧道洞身；21、中心排水沟；3、集水井；4、排水通道；5、透水性填料；6、封堵层。
具体实施方式
以下将结合附图和具体优选的实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本发明适用于偏压富水地层的隧道排水结构的第一种实施例，该隧道排水结构包括位于地层1中的隧道洞身2，隧道洞身2富水侧的地层1中开挖有多个竖向集水井3，每个集水井3与隧道洞身2之间均设有用于将集水井3中的水排至隧道洞身2的排水通道4。通过将集水井3中的水排出进行井点降水后，可降低隧道洞身2周边地层1的地下水位，增大和改善围岩体的黏聚力和内摩擦角，提高围岩体的自承载能力，施工时，在隧道洞身2开挖前先打设集水井3，再将集水井3中的水排出进行井点降水，可防止隧道洞身2开挖时发生山体滑坡、掌子面坍塌等事故，尤其是针对隧道下坡洞口段的施工；各集水井3与隧道洞身2之间均设有排水通道4，排水通道4能将集水井3中的水及时排至隧道洞身2中，并通过隧道洞身2排出隧道外，实现了自动排水的功能，这样，在隧道施工期和运营期均能有效降低隧道结构承受的水压力，防止隧道施工期和运营期间衬砌结构渗漏水。在其他实施例中，当隧道洞身2的两侧均为富水侧时，也可在隧道洞身2两侧均打设集水井3。
本实施例中，多个集水井3排列成两排，各排中的集水井3沿隧道洞身2长度方向间隔布置，且两排集水井3沿隧道洞身2的长度方向交错布置（参见图2）。隧道洞身2的直径为D，两排集水井3中，靠近隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2边墙的距离为0.5D～1D，远离隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2边墙的距离为1.5D～2.5D。远离隧道洞身2的一排集水井3的底部高于靠近隧道洞身2的一排集水井3的底部，且两排集水井3的底部高度差H为1 m～4m。
本实施例中，排水通道4内还安设有透水管，透水管外包裹有透水无纺布，安设透水管后可有效防止排水通道4被堵塞，且透水管周围地层1中的水可以渗入透水管，起到更好的排水效果。
本实施例中，集水井3内装填有透水性填料5，透水性填料5可采用透水性良好的粗砂和砾石，同时，集水井3的井口采用封堵层6进行封堵，以防止地面水流入，该封堵层6可由C15混凝土浇注形成，一般将集水井3离地面1m范围内的井口均进行浇注封堵。
本实施例中，隧道洞身2的底部中间埋设有中心排水沟21，排水通道4将中心排水沟21与各集水井3的底部连通，集水井3中的水通过排水通道4排至中心排水沟21中，再排出隧道洞身2外。
本实施例的隧道排水结构采用下述施工方法进行施工，该施工方法包括以下步骤，
步骤1：在隧道洞身2开挖前，先打设集水井3，从集水井3中抽水进行井点降水；井点降水完成后，在各集水井3内填置透水性良好的粗砂和砾石，在离地面附近的井口采用C15混凝土封堵。在必要时，还可在打设集水井3前先在地面施做截水沟。
步骤2：进行隧道洞身2开挖，在隧道洞身2的底部中间埋设中心排水沟21；
步骤3：自开挖出的隧道洞身2底部向各集水井3打设排水通道4，使排水通道4连通集水井3和隧道洞身2中的中心排水沟21。排水通道4打设完成后，在排水通道4内安设外裹有透水无纺布的透水管，完成隧道排水结构的施工。
实施例2：
图3示出了本发明适用于偏压富水地层的隧道排水结构的第二种实施例，本实施例与实施例1基本相同，不同的是本实施例中的多个集水井3仅排列成一排。本实施例的隧道排水结构参考实施例1的施工方法进行施工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于偏压富水地层的隧道排水结构，包括位于地层（1）中的隧道洞身（2），其特征在于：所述隧道洞身（2）富水侧的地层（1）中开挖有多个集水井（3），各集水井（3）与隧道洞身（2）之间均设有用于将集水井（3）中的水排至隧道洞身（2）的排水通道（4），所述多个集水井（3）排列成两排，两排集水井（3）沿隧道洞身（2）的长度方向交错布置。
2.根据权利要求1所述的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，其特征在于：所述隧道洞身（2）的直径为D，两排集水井（3）中，一排集水井（3）到隧道洞身（2）边墙的距离为0.5D～1D，另一排集水井（3）到隧道洞身（2）边墙的距离为1.5D～2.5D。
3.根据权利要求1～2中任一项所述的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，其特征在于：远离隧道洞身（2）的一排集水井（3）的底部高于靠近隧道洞身（2）的一排集水井（3）的底部，且两排集水井（3）的底部高度差H为1 m～4m。
4.根据权利要求1～2中任一项所述的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，其特征在于：所述排水通道（4）内设有透水管，所述透水管外包裹有透水无纺布。
5.根据权利要求1～2中任一项所述的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，其特征在于：所述集水井（3）内装填有透水性填料（5），且集水井（3）的井口设有封堵层（6）。
6.根据权利要求1～2中任一项所述的适用于偏压富水地层的隧道排水结构，其特征在于：所述隧道洞身（2）的底部中间埋设有中心排水沟（21），所述排水通道（4）将中心排水沟（21）与各集水井（3）的底部连通。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述隧道排水结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在隧道洞身（2）开挖前，先打设集水井（3），并从集水井（3）中抽水进行井点降水，其中集水井（3）排列成两排，两排集水井（3）沿隧道洞身（2）的长度方向交错布置；井点降水完成后，在各集水井（3）内填置透水性良好的粗砂和砾石，在离地面附近的井口采用混凝土封堵；
步骤2：进行隧道洞身（2）开挖，在隧道洞身（2）的底部中间埋设中心排水沟（21）；
步骤3：自开挖出的隧道洞身（2）内向各集水井（3）打设排水通道（4），排水通道（4）内设有透水管，所述透水管外包裹有透水无纺布，使排水通道（4）连通集水井（3）和中心排水沟（21），完成隧道排水结构的施工。
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