CN105840210B - 具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造 - Google Patents

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Abstract

具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，以有效避免地下水引入隧道内，克服雨洪季节由于隧内侧沟及中心沟排水能力不足而造成地下水侵泡道床，保证地下水位低于隧道底板下，消除雨洪季节地下水对衬砌结构特别是隧底结构的破坏风险。包括由外而内设置拱墙初期支护结构、二次衬砌结构和基底找平层，设置于拱墙初期支护结构、二次衬砌结构之间的防排水系统与中心排水槽相连通。二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌和由底板、槽板构成的箱型底板结构，底板的两端与拱墙二次衬砌的底端固结，槽板相对于底板板面下凹形成中心排水槽。槽板两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管，各泄水管的内端与中心排水槽相连通，外端则穿过基底找平层至隧道基底。

Description

具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造
技术领域
本发明涉及隧道衬砌构造，特别涉及一种地下水发育或地下水受季节影响大、无高地应力地质情况下的隧道衬砌构造。
背景技术
进入二十一世纪来，随着我国铁路建设的高速发展，时速200km以上高标准双线铁路修建越来越多，特别在中西部山区，线路展线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，隧道规模迅速增加，长大山岭隧道越来越多。由于地下水发育具有复杂性、多样性及无规律性等特点，长大隧道修建风险特别是运营水害风险越来越高。
传统双线隧道衬砌一般采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式，如图1所示。仰拱上采用混凝土填充作为道床基础，施工中仰拱与仰拱填充分开浇筑。隧道内设置中心水沟+双侧水沟，中心水沟置于仰拱之上的填充体内。地下水排放路径为：围岩→初期支护→排水盲管→侧沟→横向排水管→中心水沟，即隧道结构周边的水通过初期支护渗透经由排水盲管引排进入隧道结构本体之内的中心水沟，最终排出洞外。传统排水系统最大的缺陷在于：中心水沟设于隧道结构之内，主要引排主要引排拱墙范围的周边地下水，隧道仰拱以下的积水无法有效引排。尤其在地基水力联系紧密的区域，在连续降雨或暴雨天气下，因地下水量骤增，传统的排水体系往往无法及时引排至隧道结构体内的排水沟内，从而引起地下水位急剧升高。在高水压作用下，导致隧底仰拱或仰拱填充隆起。近年来，宜万、沪昆、贵广等铁路隧道运营期间发生了若干起边墙开裂、仰拱隆起、无砟道床变形等水害事件，引起了铁路设计、施工、建设和运营各方的高度重视。
优化衬砌结构及排水系统是解决岩溶地区隧道水害风险的关键技术。因此，如何将结构安全可靠及排水通畅统一在一种支护结构下，成为降低岩溶地区隧道水害风险，保证运营安全的迫切需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，以有效避免地下水引入隧道内，克服雨洪季节由于隧内侧沟及中心沟排水能力不足而造成地下水侵泡道床，保证地下水位低于隧道底板下，从而消除雨洪季节地下水对衬砌结构特别是隧底结构的破坏风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，包括由外而内设置拱墙初期支护结构、二次衬砌结构和基底找平层，设置于拱墙初期支护结构、二次衬砌结构之间的防排水系统与中心排水槽相连通，其特征是：所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌和由底板、槽板构成的箱型底板结构，底板的两端与拱墙二次衬砌的底端固结，槽板相对于底板板面下凹形成中心排水槽；所述槽板两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管，各泄水管的内端与中心排水槽相连通，外端则穿过基底找平层至隧道基底。
本发明的有益效果是，采用箱型底板结构取代传统仰拱结构，一方面施工开挖作业更方便、简洁，克服了传统衬砌形式由于仰拱基础开挖曲率不易控制导致仰拱施工与设计不一致而造成的开裂隆起等问题；另一方面，实现衬砌结构“体外排水”，拱墙二次衬砌背后地下水不穿过边墙引入隧道侧沟，而直接引入隧底中心排水槽，有效避免雨洪季节地下水过大侧沟排水能力不够而涌入道床内。同时由于排水沟位于底板下，始终能保证地下水的顺畅排除而避免造成底板开裂隆起。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是传统曲墙带仰拱衬砌结构示意图；
图2是本发明具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造的断面结构示意图；
图3是本发明具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造的断面结构示意图；
图4是图2中B局部的放大图；
图中示出构件、部位名称及所对应标记：中心排水槽A；拱墙初期支护结构10、拱墙喷射混凝土层10a、拱墙钢架10b、拱墙系统锚杆10c；基底找平层11；防排水系统20、无纺土工布20a、环向排水盲管20b、防水板20c；泄水管21；拱墙二次衬砌30；底板31、槽板32。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图2和图3，本发明的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，包括由外而内设置拱墙初期支护结构10、二次衬砌结构和基底找平层11，设置于拱墙初期支护结构10、二次衬砌结构之间的防排水系统20与中心排水槽A相连通。所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌30 和由底板31、槽板32 构成的箱型底板结构，底板31的两端与拱墙二次衬砌30的底端固结，槽板32 相对于底板31板面下凹形成中心排水槽A。所述槽板32 两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管21，各泄水管 21的内端与中心排水槽A相连通，外端则穿过基底找平层11至隧道基底。
本发明通过合理改造隧底构造及排水系统，实现衬砌结构“体外排水”，即将传统衬砌结构地下水由结构体外进入结构体内的排水方式改为主体结构外的排水方式，避免地下水引入隧道内。有效克服雨洪季节由于隧内侧沟及中心沟排水能力不足而造成地下水侵泡道床；同时，结合隧底结构设置，加大中心排水槽尺寸，降低中心排水槽标高，保证地下水位低于隧道底板下，从而消除雨洪季节地下水对衬砌结构特别是隧底结构的破坏风险。
参照图2，通常，所述中心排水槽A设置于隧道中线下，底板31 上沿线路延伸方向间隔设置有与中心排水槽A相连通的检查井口。参照图2和图4，所述防排水系统20包括拱墙范围铺设的无纺土工布20a及拱墙范围铺设的防水板20c，以及沿隧道开挖方向间隔布设于无纺土工布 20a与防水板20c间的环向排水盲管20b。所述环向排水盲管20b的两端沿底板31下缘直接引入中心排水槽A。
参照图2和图3，所述拱墙初期支护结构10包括覆盖拱墙围岩的拱墙喷射混凝土层10a及沿拱墙梅花形布置的拱墙系统锚杆10c。所述拱墙喷射混凝土层10a内沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架10b，拱墙喷射混凝土层10a内加设钢筋网。
以上所述只是用图解说明本发明具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (6)

1.具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，包括由外而内设置拱墙初期支护结构(10)、二次衬砌结构和基底找平层(11)，设置于拱墙初期支护结构(10)、二次衬砌结构之间的防排水系统(20)与中心排水槽(A)相连通，其特征是：所述二次衬砌结构包括拱墙二次衬砌(30)和由底板(31)、槽板(32 )构成的箱型底板结构，底板(31)的两端与拱墙二次衬砌(30)的底端固结，槽板(32 )相对于底板(31)板面下凹形成中心排水槽(A)；防排水系统(20)的底端与中心排水槽(A)顶端相连通；所述槽板(32 )两侧壁的上部沿线路延伸方向间隔埋设泄水管(21)，各泄水管(21)的内端与中心排水槽(A)相连通，外端则穿过基底找平层(11)至隧道基底。
2.如权利要求1所述的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，其特征是：所述中心排水槽(A)设置于隧道中线下，底板(31)上沿线路延伸方向间隔设置有与中心排水槽(A)相连通的检查井口。
3.如权利要求1所述的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，其特征是：所述防排水系统(20)包括拱墙范围铺设的无纺土工布(20a)及拱墙范围铺设的防水板(20c)，以及沿隧道开挖方向间隔布设于无纺土工布(20a)与防水板(20c)间的环向排水盲管(20b)。
4.如权利要求3所述的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，其特征是：所述环向排水盲管(20b)的两端沿底板(31)下缘直接引入中心排水槽(A)。
5.如权利要求1所述的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，其特征是：所述拱墙初期支护结构(10)包括覆盖拱墙围岩的拱墙喷射混凝土层(10a)及沿拱墙梅花形布置的拱墙系统锚杆(10c)。
6.如权利要求5所述的具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造，其特征是：所述拱墙喷射混凝土层(10a)内沿隧道开挖方向间隔布设拱墙钢架(10b)，拱墙喷射混凝土层(10a)内加设钢筋网。
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