CN104975877A - 隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，包括隧道洞外的路侧排水沟，还包括收口型截水沟，该截水沟的轴向与隧道洞口法线方向一致设置，该截水沟的两端与路侧排水沟连通。以及排水系统的制作方法。本发明中倒漏斗形截水沟设置理念符合隧道与路基衔接处的设计和施工理念，在工程实践中应用证明，实施简单，便于操作实施，效果显著，有效地拦截了路面排水进入隧道，提高了行车的舒适性和安全性，该创新方法为一种安全、可靠、先进的设计和施工方法。

Description

隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统及其制作方法

技术领域

本发明涉及截排水沟技术领域，尤其是一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统及其制作方法。

背景技术

公路隧道工程在纵曲线设计中，一般采取中间高，两端低的方式，这样便于隧道洞内排水，同时也兼顾到了隧道洞外路面排水，由于洞口处于逆坡位置，雨水自然也流不进隧道口。

但随着各级公路，尤其高速公路，如甘肃境内宝鸡至天水、成县至武都、武都至罐子沟、临洮至渭源等高速公路，向山岭重丘区纵深发展，长段落单向纵坡不可避免经常出现，而且在该单向纵坡上设置隧道群也是经常出现，这样，不可避免的就出现公路隧道工程设计在单向纵曲线上的情况。如果隧道洞口处于上坡方向时，洞口路面排水和以往设计相同；如果隧道洞口处于下坡方向时，就会出现洞外路面汇水过多、水流组织无序、路面后期变形等诸多原因而涌入隧道洞口的现象，这显然给隧道行车带来影响，尤其在雨量丰沛地区、雨水和融化雪水容易结冰的地区，会造成隧道口段水灾、天气寒冷时冰雪路滑造成行车事故等安全影响和冻胀引起道路局部破坏。

这时，如果简单地以组织路面流水向路侧排放的方式，由于平曲线、横坡、路面状况、自然等因素的影响，很难较好办到，且大雨、暴雨形成路面急流还是很容易流入隧道口，如果简单地在洞外设置路面截水沟，往往会出现设置截水沟不合理，排水不流畅，设置后路面刚度不够，重车冲击碾压极易造成路面破损，可能产生线路纵坡不平顺，行车不舒适甚至连续颠簸，增加运营维护费用，总体来说，潜在的隐患和弊端较多。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面排水系统，结构巧妙，使用效果好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，包括隧道洞外的路侧排水沟，还包括收口型截水沟，该截水沟的轴向与隧道洞口法线方向一致设置，该截水沟的两端与路侧排水沟连通。

进一步地，该截水沟的空腔截面为由上至下的第一方形、梯形和第二方形连接构成。

进一步地，该截水沟的空腔截面为由上至下的方形和圆形连接构成。

进一步地，该截水沟的外周壁为钢筋混凝土内置倒漏斗形半闭合槽钢构件构成。

进一步地，该槽钢构件由槽口朝向截水沟内壁的槽钢构成。

进一步地，该第一方形的宽为4cm，高为10cm；第二方形的宽为20cm，高为25cm。

第一方形的宽度的选择说明：小于4cm，截流效果不好，大于4cm，容易产生较大颠簸；且此处边角保护层厚度也均为4cm，其刚度和抗冲击性最佳。

进一步地，方形的宽为4cm，高为15cm；圆形的直径为20cm。

本发明提供以下技术方案：一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统的制作方法，包括以下步骤：

⑴、制作截水沟模块：采用与收口型截水沟内腔形状一致的定型块，在该定型块外周包覆钢筋混凝土，该钢筋混凝土中埋设倒漏斗形槽钢构件；

⑵、在隧道洞口位于下坡方向的洞外路面施工过程时，将步骤⑴截水沟模块埋设在洞外路面里。

进一步地，该定型块为泡沫块或气囊。

进一步地，截水沟内腔截面形状为圆形空腔，该定型块为PVC管。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：该收口型截水沟设置理念符合隧道与路基衔接处的设计和施工理念，在工程实践中应用证明，实施简单，便于操作实施，效果显著，有效地拦截了路面排水，提高了行车的舒适性和安全性，该创新方法为一种安全、可靠、先进的设计和施工方法。

1、本发明理念科学，思路清晰，实施简单方便，易于实现隧道洞口位于下坡方向时，全断面截水，完全杜绝洞外水流流入隧道洞内的现象，该实施过程和预期效果符合设计和施工规范要求。

2、避免了该部位形成病害、隐患的问题，大幅度降低了后期管理和维护费用。

3、本发明形成的完整方法具有科学性、系统性，技术先进、安全可靠、节能环保，建立了良好的长效机制和后期可维护性。

4、钢筋混凝土路面倒漏斗形截水沟很好地衔接了隧道和刚性路面结构，使得路基段和隧道段线路在纵向上刚度连续，衔接自然，平顺过渡，有效地传递了荷载，且结构牢固，从本质上解决了刚柔过渡的诸多弊端，避免了跳车和颠簸发生。

附图说明

图1为本发明隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统的结构示意图；

图2为截水沟模型的第一种结构示意图；

图3为截水沟模型的第二种结构示意图；

图4为槽钢构件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示的一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，设在隧道1和隧道洞外路面4之间，包含隧道洞外路侧排水沟2，还包括收口型截水沟，尤其是指下文中所说的倒漏斗形截水沟3，该截水沟3的轴向与隧道洞口法线方向一致设置，该截水沟3的两端与路侧排水沟2连通。

在隧道洞口位于下坡方向（如图1中大箭头所指方向）的隧道洞外路面分段组织流水侧排的基础上，在紧连的隧道洞外路面设置上述排水系统，对沿路面纵坡向隧道方向的水流全部截流至倒漏斗形截水沟3，并尽快排入路侧边洞外排水沟2，杜绝隧道洞外路面的下坡流水进入隧道；该路面倒漏斗形截水沟需要设计和施工满足路面结构的功能要求和行车要求；同时也便于运营期清理和维护的要求。

该倒漏斗形截水沟3需要在路面上全断面设置，上口不得有连接，流入截水沟后需要缓冲、集水和沉淀泥沙、渣滓的空间，并便于流水自动清理和人工辅助清理。上口宽度要合理、且构件厚度、刚度要满足抗冲击要求。

由于隧道洞口路面面层下结构为刚性结构，紧邻的隧道洞口外截水设施也需要是刚性结构，和其连接的过渡段也需刚性结构，这样可以避免隧道口不长的线路上刚柔多次过渡形成沉降、错台的弊端。

本发明的路面倒漏斗形截水沟3，也是利用钢筋混凝土31、32结构，具有刚度大、强度高、整体性好，稳定性、耐久性好，抗侵蚀能力强，后期养护费用少、经济效益高等优点实现衔接段弊端改进。

为彻底解决隧道洞口位于下坡方时，防止隧道洞外路面排水流进隧道1洞内，在紧连的隧道洞外路面4全断面设置和隧道面层结构刚度衔接一致的刚性路面倒漏斗形截水沟3，该结构需要满足强度、刚度、稳定性和水温稳定性的结构要求，还要满足路面全断面截水的功能要求及便于清理和后期维护要求。

1、倒漏斗形截水沟3的设置

（1）隧道洞外路面全断面倒漏斗形截水沟3与路面延伸方向垂直设置，即横向设置，紧靠隧道口洞外、且与该处隧道桩号法线方向保持一致。该截水沟顶面为行车路面，其横向长度和防撞墙外侧路基宽度相同；倒漏斗形截水沟各平面坡度与该处路面横坡一致（平曲线段横坡向内侧倾斜），并全断面截流路面水，穿过防撞墙根部，从平曲线内侧排入排水沟（路外排水系统）。

2、倒漏斗形截水沟3的横截面

倒漏斗形截水沟3的横截面设计为倒漏斗形，即上部开口处为小尺寸的竖直贯通截面，下部为大尺寸的空腔结构，该空腔为圆形（如图3所示）或方梯形（如图2所示）。

倒漏斗形截水沟3的截水功能：上部开口可以实现路面全断面截水；同时允许路面水中夹带较大颗粒的泥沙；可以插入宽度适宜的刚性工具辅助清理沉积物。

倒漏斗形截水沟3的汇水与排水：下部大尺寸空腔结构可以实现截水缓冲、汇水和排水，即使水流较大也不影响排水功能；较大的断面可以汇水、沉淀并及时排出泥沙；也便于插入工具辅助清理。

但该倒漏斗形截水沟3的顶面直接承受行车荷载，因此和路面基层保持一致的配筋显然不能保证此处刚度。为此，该倒漏斗形结构整体刚度由埋设在钢筋混凝土31中的10号槽钢焊件32来保证，该槽钢焊件32的形状为也倒漏斗形，采用槽钢（如图4）制作而成：焊接前将槽钢的槽口按要求切口，然后折焊成槽口朝内的焊件，槽口朝内的半封闭构件受力效果更好。然后在横向主筋37、38外圈箍筋39的辅助下，和路面刚性板块上下排钢筋网形成整体。

如图2所示的方梯形倒漏斗形截水沟3的横截面：上部截水口33宽4cm，深10cm；下部为倒梯形漏斗：梯形34和方形35连接而成，方形35的宽度20cm、高度25cm；10号槽钢内骨架50cm间隔；例如，和刚性基层分幅衔接为上排Φ22二级钢筋网37，下排Φ16二级钢筋网38，外圈箍筋39。

如图3所示的圆形倒漏斗形截水沟3的横截面：上部截水口33宽4cm，深15cm；下部为圆形倒漏斗36，直径20cm，10号槽钢内骨架50cm间隔；例如，和刚性基层分幅衔接为上排Φ22二级钢筋网37，下排Φ16二级钢筋网38，外圈箍筋39。

上述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面排水系统，在制作过程中，采用以下设计思路：1、制作倒漏斗形截水沟3的模型，2、隧道洞口位于下坡方向的洞外路面铺设过程时，将倒漏斗形截水沟3的模型埋设在洞外路面里；或根据以上思路，现场制作成型。

一、倒漏斗形截水沟3的模型的设计：

方梯形倒漏斗槽施工设计方法：a、可以考虑定制与该截面一致的定型泡沫块，施工后破坏泡沫块，实现该倒梯形空间；b、可以考虑采用气囊，气囊长度以宽半幅最宽确定，施工后，气囊由一侧取出。

圆形集水槽施工设计方法：a、可以考虑定制与该截面一致的定型泡沫块，施工后破坏泡沫块，实现该圆形空间；b、可以考虑采用PVC管，施工后不予拆除，截水口用树脂板夹泡沫板配合，PVC管长度以宽半幅最宽确定，施工后切开截水口PVC管。

二、施工方法

截水沟预制施工方法：截面尺寸60×70cm,长度100cm，以C25预制钢筋混凝土预制构件方式施工，每节以10cm间距设置5个槽钢构件，每节长度为100cm便于起吊安装。

截水沟现浇施工方法：截水沟空间截面尺寸60×70cm,长度以长半幅确定，现浇施工，截水沟和两侧基层同时施工，整体性好，推荐现浇施工。

隧道洞外路面倒漏斗形截水沟施工控制要点：施工时要深刻理解发明设计意图，抓住要点，规范化、标准化、精细化施工，防止由于施工不当造成衔接不顺畅，甚至出现跳车等弊端。

为了尽量保证路基段基层结构的整体性，避免形成小隔断，施工方法选择该倒漏斗形路面截水沟和基层一起现浇为佳。

该段施工时，两层15cm的垫层满幅施工，压路机保证整体压实度，垫层施工完毕在初凝前人工抛开截水沟和预埋管道嵌入垫层的位置并到第一层垫层顶面（取消8cm C20整平层）。

将截水沟骨架钢筋和10号槽钢焊件全部焊接绑扎固定。10号槽钢根据设计尺寸焊接成半封闭焊件，注意焊件接缝严密，开口较大处割余材料补焊完整，不得留有豁口。基层下层钢筋网穿过截水沟骨架，此处纵筋不割断，横筋不减少，焊件以10cm间距固定在下层钢筋网上，上层截断纵筋固定在槽钢上。制作7m气囊（预制外模、内模费用较高，预制、安装需要机械吊装，且隔断基层结构等诸多弊端）作为水沟芯模和半幅基层同时施工混凝土。路面倒漏斗形截水沟高出基层10cm和横坡一致，沥青混凝土面层铺筑后均在纵曲线上。

如有其它管道，如本施工中，Ф30cm铸铁消防管处22主筋折弧通过，不得截断；铸铁管结合实际情况尽量水平靠下设置。

基层钢筋施工：基层钢筋施工比较简单，一般为整料长度，确实需接长的要保证接头质量并将接头错开符合规范要求；路面倒漏斗形截水沟（实际现浇）处下排钢筋网贯穿通过，上排纵筋断开固定在槽钢上；下排纵筋在铸铁管处折弧通过，不得截断；钢筋施工时按设计布置、绑扎，注意间距变化，注意板角处预留尺寸。

基层拉杆、传力杆施工和板缝填塞：分格跳槽施工面板，板缝清晰，便于安装木模板，便于临时固定拉杆和传力杆，浇筑混凝土板时按设计要求安设拉杆和传力杆，涂沥青隔离层；传力杆安装要平顺，防止上下翘曲，否则在混凝土伸缩和传力过程中就会发生裂缝甚至破坏；金刚锯片切8mm宽横向、纵向缩缝，板缝沥青麻絮填深8cm；和隧道连接处2cm的竖缝填塞沥青马蹄脂填料。

将洞顶截水沟、坡面地面、路面、洞外路面倒漏斗形截水沟等汇水合理疏通归集，完善洞外排水设施，远接远送，保证排水系统完整有效。

试验例

在甘肃路桥建设集团有限责任公司中标承建的宝鸡至天水高速公路温泉隧道施工过程中，进行了全面充分的应用并取得了洞外流水无法进入坡下隧道中，确保隧道里的路面干爽，具有显著的处治效果和综合效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，包括隧道洞外的路侧排水沟，还包括收口型截水沟，该截水沟的轴向与隧道洞口法线方向一致设置，该截水沟的两端与路侧排水沟连通。

2.如权利要求1所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：该截水沟的空腔截面为由上至下的第一方形、梯形和第二方形连接构成。

3.如权利要求1所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：该截水沟的空腔截面为由上至下的方形和圆形连接构成。

4.如权利要求2或3所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：该截水沟外周壁为钢筋混凝土包覆倒漏斗形半闭合槽钢构件构成。

5.如权利要求4所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：该槽钢构件由槽口朝向截水沟内壁的槽钢构成。

6.如权利要求2所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：该第一方形的宽为4cm，高为10cm；第二方形的宽为20cm，高为25cm。

7.如权利要求3所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统，其特征在于：方形的宽为4cm，高为15cm；圆形的直径为20cm。

8.一种如权利要求1所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统的制作方法，包括以下步骤：

⑴、制作截水沟模块：采用与收口型截水沟内腔形状一致的定型块，在该定型块外周包覆钢筋混凝土，该钢筋混凝土中埋设倒漏斗形槽钢构件；

⑵、在隧道洞口位于下坡方向的洞外路面施工过程时，将步骤⑴截水沟模块埋设在洞外路面里。

9.如权利要求8所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统的制作方法，其特征在于：该定型块为泡沫块或气囊。

10.如权利要求8所述隧道洞口位于下坡方向的洞外路面截排水系统的制作方法，其特征在于：截水沟内腔截面形状为圆形空腔，该定型块为PVC管。