CN106168142A - 隧道基岩地下水的排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道基岩地下水的排水方法，该方法包括采用第一钻具在靠近隧道入口处钻井以开设排水通道，排水通道沿隧道延伸方向开设；排水通道的长度达到第一预设位置时采取处置措施后，采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井，直至排水通道的长度达到第二预设位置时停止钻井；对排水通道内进行抽气以使排水通道内形成负压，并使排水通道内的水排出。本方案可最大程度提高排水通道的排水范围，减少钻孔工作量，避免对行车造成影响，能够有效地疏干地下水或降低水压力，减少水害。

Description

隧道基岩地下水的排水方法

技术领域

本申请属于隧道工程防排水领域，具体涉及一种隧道基岩地下水的排水方法。

背景技术

地下水渗漏与大多数隧道病害密不可分，地下水会对围岩结构产生不利影响，进而造成隧道病害，例如衬砌裂损等会加剧水的渗漏，随着渗漏水的增多使得隧道结构内部钢筋更容易锈蚀，长期的渗水会严重破坏隧道结构的强度，因此随着时间的推移，隧道结构的裂损程度也会越来越大，而裂损程度越大渗漏水的量也越大。这样就形成了恶性循环，一旦达到一定的限值就可能发生隧道结构的失稳，产生衬砌成块脱落等现象，严重的可能发生塌方等事故。除此之外，由于渗漏水的影响，会导致隧道内部的用电设备损坏以及路面积水和冬季结冰等。因此，对于隧道病害的研究与治理，须先研究隧道本身所处的水文地质条件，在查清地下水来源及渗流通道之后，采用相应措施进行防排水治理，从而有效降低隧道水害发生。

现有各种防排水措施：采用自流排水沟积水排水措施，也有利用排水孔或地表水井将水排至隧道洞外。为防止地表水冲刷洞口和洞口边、仰坡的水流入隧道，隧道、辅助通道的洞口及明洞应设置截水沟和排水沟。现有技术中的排水措施对地下水的排水效果不佳，不能有效地对隧道基岩进行排水。

发明内容

本申请的目的在于提供一种隧道基岩地下水的排水方法，能够有效疏干隧道基岩地下水减少水害。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隧道基岩地下水的排水方法，包括：采用第一钻具在靠近隧道入口处钻井以开设排水通道，排水通道沿隧道延伸方向开设；排水通道的长度达到第一预设位置时，下入套管进行封孔止水，然后采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井，直至排水通道的长度达到第二预设位置时停止钻井；对排水通道内进行抽气以使排水通道内形成负压，并使排水通道内的水排出。

进一步地，排水通道的长度达到第一预设位置时，在采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井之前，在排水通道内放置套管，此时，向排水通道内注入密封注剂以将套管与排水通道内壁之间的缝隙进行密封。

进一步地，排水通道的开口处的钻井方向与水平方向具有夹角。

进一步地，排水通道的开口处的钻井方向与水平方向具有夹角，夹角为β，其中，2°≤β≤4°。

进一步地，排水通道与隧道之间具有第一距离，第一距离为L1，其中，2m≤L1≤3m。

进一步地，第一预设位置设置于靠近隧道的富水区处。

进一步地，隧道的富水区位于第一预设位置与第二预设位置之间。

进一步地，排水通道的中心线与隧道的中心线的距离恒定。

进一步地，第一钻具为单管钻具，单管钻具的直径为Φ1，其中，Φ1≥168mm。

进一步地，第二钻具为单管钻具，单管钻具的直径为Φ2，其中，Φ2≥108mm。

进一步地，套管的直径为Φ3，其中，Φ3＝168mm。

应用本发明的技术方案，提供了一种隧道基岩地下水的排水方法，该方法包括采用第一钻具在靠近隧道入口处钻井以开设排水通道，排水通道沿隧道延伸方向开设。排水通道的长度达到第一预设位置时，采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井，直至排水通道的长度达到第二预设位置时停止钻井，对排水通道内进行抽气以使排水通道内形成负压，并使排水通道内的水排出。本方案可最大程度提高排水通道的排水范围，减少钻孔工作量，能够有效地疏干地下水或降低水压力，减少水害。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请的水平定向孔真空负压抽排隧道基岩地下水的方法的一个实施例的隧道纵剖面图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种隧道基岩地下水的排水方法，该方法包括采用第一钻具在靠近隧道入口处钻井以开设排水通道，排水通道沿隧道延伸方向开设。排水通道的长度达到第一预设位置时，采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井，直至排水通道的长度达到第二预设位置时停止钻井，对排水通道内进行抽气以使排水通道内形成负压，并使排水通道内的水排出。

在本实施例中，本方案可最大程度提高排水通道的排水范围，减少钻孔工作量，能够有效地疏干地下水或降低水压力，减少水害。

进一步地，排水通道的长度达到第一预设位置时，在采用第二钻具沿排水通道的钻井方向继续钻井之前，在排水通道内放置套管，此时，向排水通道内注入密封注剂以将套管与排水通道内壁之间的缝隙进行密封。在对排水通道钻井时，排水通道的开口处的钻井方向与水平方向具有夹角。优选地，夹角为β，其中，2°≤β≤4°。这样使得将水道内的积水排出更加简便。

在对排水通道钻井时，排水通道与隧道之间具有第一距离，第一距离为L1，其中，2m≤L1≤3m。这样能够有效地将隧道附近的地下积水排干净，有效地避免了隧道发生坍塌的危险。同时防止钻井对隧道的影响，保证了隧道的安全。

其中，在对在对排水通道钻井时，首先对遂址区进行勘察，并测量遂址区的富水区与隧道入口和出口的距离，并将第一预设位置设置于靠近隧道的富水区处，隧道的富水区位于第一预设位置与第二预设位置之间。。采用这样的方式对遂址区进行排水，使得富水区和靠近富水区及隧道附近地下水在负压的作用下流淌至排水通道内并将其排出。

为了保证对遂址区的地下水抽水排水对隧道起到保护作用，在对排水通道进行钻进时，将排水通道的中心线与隧道的中心线之间的距离恒定。

优选地，第一钻具为单管钻具，单管钻具的直径为Φ1，其中，Φ1≥168mm。

优选地，第二钻具为单管钻具，单管钻具的直径为Φ2，其中，Φ2≥108mm。

为了使得第二钻具能够通过套管继续钻井，将套管的直径设置成Φ3，其中，Φ3＝168mm。

为了能够使得富水区的积水能够在排水通道的作用下发生自流，可以将排水通道的开口处的位置的高度开设成低于隧道的富水区水位的高度。当然，排水通道的开口位置低于水位时可形成自流，排水通道的开口位置高于水位时可采取抽水措施进行排水。

具体地，以图1所示为例，隧道为东西走向，富水区位置为k170+700米-k170+500米。

(1)开孔位置选在隧道入口处(k170+950米)附近，此处地势平坦，设备进场及施工较为便利。

(2)进行近水平定向钻孔施工，钻孔与水平夹角3度。钻进过程中可根据隧道走向、富水区位置控制钻孔走向。

(3)首先采用Φ168单管钻具进行钻进，孔深达到富含水区域(约254米)时，全孔段下入Φ168套管，并用钻杆孔底注入水泥浆的方法，将套管与孔壁环状间隙全部封闭，待水泥固化后起到密封作用，然后换用Φ108单管钻具钻至孔底(约455米)。

(4)将真空离心泵水泵在孔口处与Φ168套管连接。进行负压真空抽水。

其中，定向排水孔设计需要考虑：定向排水孔的设计应根据隧址区地形及水文地质条件综合确定，可使地下水自流或采用真空离心泵进行采排。定向孔钻孔轨迹与隧道相近，并与隧道保持一定距离，不影响隧道安全。在竖井附近，使用钻机施工定向孔到富水区域。

采用该方法获得的钻孔，由于钻孔富水区域外孔段钻孔孔壁已进行封闭处理，富水区域相当仍相当于一个相对密闭空间。当水泵进行抽水工作时，使富水区域形成负压，周围地下水向钻孔周围进行不断补充，从而将水抽出孔外，达到排水目的。

定向钻孔可有效控制钻孔走向，使钻孔轨迹横穿富水区。采用水平定向孔，降低排水扬程，利用真空负压梯度加大排水量，扩大排水孔影响范围提高效率，节约能效。该钻井方法可以更适用于非直线的弧形隧道、S型隧道，可根据隧道走向控制钻孔轨迹。

在抽排水过程中，应定时抽水，记录抽水时间和抽水量，同时观测隧道内部水害情况，并做好记录。

该方法的优点和积极效果：

(1)节约钻探时间，最大程度揭露含水层，增大影响漏斗范围，与隧道走向相近排水效果显著。

(2)降低排水扬程，节约能耗(多数隧道内地下水位高，可形成自流)。

(3)开孔位置选择在隧道入口或出口走向，施工设备进场及各种基础保障方提供，利于施工及后期排水工作。

(4)、钻进过程中可根据隧道走向、富水区位置控制钻孔走向，如弧型隧道，钻孔轨迹也是弧形。

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

Claims (11)

1.一种隧道基岩地下水的排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用第一钻具在靠近隧道入口处钻井以开设排水通道，所述排水通道沿所述隧道延伸方向开设；

所述排水通道的长度达到第一预设位置时，下入套管进行封孔止水，然后采用第二钻具沿所述排水通道的钻井方向继续钻井，直至所述排水通道的长度达到第二预设位置时停止钻井；

对所述排水通道内进行抽气以使所述排水通道内形成负压，并使所述排水通道内的水排出。

2.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述排水通道的长度达到第一预设位置时，在采用第二钻具沿所述排水通道的钻井方向继续钻井之前，在所述排水通道内放置所述套管，此时，向所述排水通道内注入密封注剂以将所述套管与所述排水通道内壁之间的缝隙进行密封。

3.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述排水通道的开口处的钻井方向与水平方向具有夹角。

4.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述排水通道的开口处的钻井方向与水平方向具有夹角，所述夹角为β，其中，2°≤β≤4°。

5.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述排水通道与所述隧道之间具有第一距离，所述第一距离为L1，其中，2m≤L1≤3m。

6.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述第一预设位置设置于靠近所述隧道的富水区处。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道的富水区位于所述第一预设位置与所述第二预设位置之间。

8.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述排水通道的中心线与所述隧道的中心线的距离恒定。

9.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述第一钻具为单管钻具，所述单管钻具的直径为Φ1，其中，Φ1≥168mm。

10.根据权利要求1所述的排水方法，其特征在于，所述第二钻具为单管钻具，所述单管钻具的直径为Φ2，其中，Φ2≥108mm。

11.根据权利要求2所述的排水方法，其特征在于，所述套管的直径为Φ3，其中，Φ3＝168mm。