CN107559023A - 一种盾构隧道衬砌结构、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构隧道衬砌结构、系统及方法，它解决了现有技术中的地下水被隧道或管路阻断、破坏地下水循环的问题，具有降低地下结构建成后对地下水生态的影响，维持地下水循环的相对平衡的有益效果，其方案如下：一种盾构隧道衬砌结构，包括普通衬砌结构和具有渗流功能衬砌结构，普通衬砌结构与具有渗流功能衬砌结构之间设有过渡衬砌结构；具有渗流功能衬砌结构沿其环向方向设有渗流通道，渗流通道在高水压侧与深入到围岩内的第一集滤水器连通，渗流通道在低水压侧与深入到围岩内的第二集滤水器连通。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程中地下水保护相关领域，尤其涉及一种盾构隧道衬砌结构、系统及方法。
背景技术
随着大力发展城市轨道交通等地下工程，地下结构建设体量日渐增大。传统地下结构衬砌多采用防水结构，这种结构对地下水渗流通道造成不同程度的破坏，尤其是地铁隧道作为一种不透水结构，在地下水系中形成一道帷幕，对原有地下水渗流场产生影响，使过水断面面积减小，降低了断面流量，破坏原有的地下水渗流环境。
地下结构主要由现浇筑钢筋混凝土衬砌结构和预制混凝土构件拼装衬砌结构。传统衬砌结构为防水结构，具有阻止水流通的性能，对地下水系影响较大，因此，开发一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的系统，对地下结构建成后周围地下水系的修复具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种盾构隧道衬砌结构，该结构不仅可以提供隧道支护，还可以起到疏导地下水的作用，延续了原有的地下水渗流环境。
一种盾构隧道衬砌结构的具体方案如下：
一种盾构隧道衬砌结构，包括：
普通衬砌结构和具有渗流功能衬砌结构，普通衬砌结构与具有渗流功能衬砌结构之间设有过渡衬砌结构；
具有渗流功能衬砌结构沿其环向方向设有渗流通道，渗流通道在高水压侧与深入到围岩内的第一集滤水器连通，渗流通道在低水压侧与深入到围岩内的第二集滤水器连通。
通过第一集滤水器对围岩内的地下水进行引流，进入到渗流通道，再通过渗流通道与第二集滤水器流向围岩内，避免了地下水被截断，隔绝地下水渗入地下结构内侧，第一集滤水器与第二集滤水器不仅起到收集地下水的作用，还起到过滤作用，保证渗流通道不被堵塞。
所述具有渗流功能衬砌结构设有第一集滤水器安装孔和第二集滤水器安装孔。
所述渗流通道通过渗流管路形成，渗流管路嵌于具有渗流功能衬砌结构内，渗流管路采用塑料管。
所述具有渗流功能衬砌结构包括多块，多块围绕成圆环结构，渗流管路同样包括多段，每段的长度与各自对应的每段具有渗流功能衬砌结构长度相同。
所述第一集滤水器设有多个，多个第一集滤水器呈放射状插入到所述的围岩内；所述第二集滤水器设有多个，多个第二集滤水器呈放射状插入到所述的围岩内。
所述第一集滤水器与第二集滤水器分别包括集水器和滤水件。
进一步地，集水器通过钢管制成，钢管表面镂空设置，单个集水器为大小直径套管组合而成，滤水件为设于集水器两套管中间的纤维材料滤料，滤料可采用如无纺布等纤维材料。
相邻两块具有渗流功能衬砌结构渗流管路接口处四周设置防水密封圈，防水密封条采用橡胶材料；
进一步地，渗流管路内填充透水混凝土材料，或者渗流管路内为空管。
在所述渗流管路的被水侧设置密封止水带，且密封止水带设于每块具有渗流功能衬砌结构的四周。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的系统，采用所述的一种盾构隧道衬砌结构。
衬砌完成后通过集滤水器安装孔钻孔至围岩内将集水器和滤水器安装于结构外侧并与具有渗流功能的衬砌结构密切贴合，地下水经过第一集滤水器过滤后进入预埋地下水渗流通道，完成衬砌结构内地下水循环，进而进入低水压侧第二集滤水器对围岩进行地下水补给。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的方法，在隧道的衬砌结构中设置渗流通道，在围岩中隧道的高水压侧设置深入到围岩内的第一集滤水器，在围岩中隧道的低水压侧设置深入到围岩内的第二集滤水器，第一集水器与第二集水器均与渗流通道连通，地下水通过第一集滤水器，进入渗流通道，然后通过第二集滤水器进入到围岩内。
其中，渗流通道设于具有渗流功能衬砌结构中，具有渗流功能衬砌结构的设置长度大于地下水的宽度，具有渗流功能衬砌结构与普通衬砌结构之间设有过渡衬砌结构，过渡衬砌结构从普通衬砌结构侧到具有渗流功能衬砌结构侧内径逐渐增大。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明衬砌结构的设置，有效解决了地下水被隧道阻断，降低地下结构建成后对地下水生态的影响，维持地下水循环的相对平衡；
(2)本分明具有滤料更换条件，能保证结构设计能够持续发挥作用，保持地下水有效渗流；
(3)本发明采用“等效代换”的理念，实现了地下工程建设建成后地下水生态的“修复”；
(4)本发明应用范围广，适用于各类地地铁隧道，市政管道等，本发明还可以拓展应用于各类地下建筑结构。
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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的整体结构剖面示意图；
图2为本发明的整体结构断面示意图；
图3为本发明的衬砌块的结构示意图；
图例说明：1-普通衬砌结构；2-过渡衬砌结构；3-具有渗流功能衬砌结构；4-渗流通道；5-第一集滤水器；6-第一集滤水器安装孔；7-渗流通道密封环；8-密封止水带；9-围岩；10-盾构机；11-第二集滤水器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
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。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种盾构隧道衬砌结构。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种盾构隧道衬砌结构，包括普通衬砌结构1和具有渗流功能衬砌结构3，普通衬砌结构与具有渗流功能衬砌结构3之间设有过渡衬砌结构2；
具有渗流功能衬砌结构3沿其环向方向设有渗流通道4，渗流通道4可设置有多条，相邻的渗流通道之间连通设置，渗流通道4在高水压侧与深入到围岩内的第一集滤水器5(兼做地下水通道)连通，渗流通道4在低水压侧与深入到围岩9内的第二集滤水器11(与第一集滤水器结构相同，可根据地下水压力变化相互转换)连通。
通过第一集滤水器5对围岩9内的地下水进行引流，进入到渗流通道，再通过渗流通道与第二集滤水器11流向围岩9内，避免了地下水被截断，隔绝地下水渗入地下结构内侧，第一集滤水器5与第二集滤水器11不仅起到收集地下水的作用，还起到过滤作用，保证渗流通道不被堵塞。
所述具有渗流功能衬砌结构设有第一集滤水器安装孔6和第二集滤水器安装孔。
所述渗流通道通过渗流管路形成，渗流管路嵌于具有渗流功能衬砌结构内，渗流管路采用塑料管。
所述具有渗流功能衬砌结构3包括多段，渗流管路同样包括多段，每段的长度与各自对应的每段具有渗流功能衬砌结构长度相同。
所述第一集滤水器5设有多个，多个第一集滤水器呈放射状插入到所述的围岩9内；所述第二集滤水器11设有多个，多个第二集滤水器呈放射状插入到所述的围岩9内。
所述第一集滤水器5与第二集滤水器11分别包括集水器和滤水件，或者第二集滤水器只包括集水器，只起到补水作用即可，无需设置滤水件。
其中，集水器通过钢管制成，钢管表面镂空设置，滤水件为设于集水器内部的纤维材料滤料。
相邻两段具有渗流功能衬砌结构之间设置防水密封条，防水密封条采用橡胶材料，相邻两段渗流管路之间设置渗流通道密封环7。
渗流管路内填充透水混凝土材料，或者渗流管路内为空管。
在所述渗流管路的被水侧设置密封止水带8，且密封止水带8设于每块衬砌结构块四周。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的系统，采用所述的一种盾构隧道衬砌结构。
衬砌完成后通过集滤水器安装孔钻孔至围岩内将集水器和滤水器安装于结构外侧并与具有渗流功能的衬砌结构密切贴合，地下水经过第一集滤水器过滤后进入预埋地下水渗流通道，完成衬砌结构内地下水循环，进而进入低水压侧第二集滤水器对围岩进行地下水补给。
该系统的工作原理是：地下水收集(高水压侧)→过滤净化→衬砌结构内渗流→反穿洗滤层→地下水补给(低水压侧)。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的方法，在隧道的衬砌结构中设置渗流通道，盾构机10完成工作后，设置具有渗流功能的衬砌结构，隧道成型后，通过第一集滤水器安装孔6，对围岩钻孔，迎水侧保护层，安装迎水侧的集水器和滤水件；通过第二集滤水器安装孔，对围岩钻孔并安装该侧的集水器和滤水件，形成地下水渗流系统后，将第一集滤水器6封堵，封堵时避免封堵材料进入渗流通道4内，可考虑采用螺栓或阀门封堵。
其中，渗流通道设于具有渗流功能衬砌结构中，具有渗流功能衬砌结构的设置长度大于地下水的宽度，具有渗流功能衬砌结构与普通衬砌结构之间设有过渡衬砌结构，过渡衬砌结构从普通衬砌结构侧到具有渗流功能衬砌结构侧内径逐渐增大。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，包括：
普通衬砌结构和具有渗流功能衬砌结构，普通衬砌结构与具有渗流功能衬砌结构之间设有过渡衬砌结构；
具有渗流功能衬砌结构沿其环向方向设有渗流通道，渗流通道在高水压侧与深入到围岩内的第一集滤水器连通，渗流通道在低水压侧与深入到围岩内的第二集滤水器连通。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，所述具有渗流功能衬砌结构设有第一集滤水器安装孔和第二集滤水器安装孔。
3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，所述渗流通道通过渗流管路形成，渗流管路嵌于具有渗流功能衬砌结构内。
4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，所述具有渗流功能衬砌结构包括多块，渗流管路同样包括多段，每段的长度与各自对应的每段具有渗流功能衬砌结构长度相同。
5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，所述第一集滤水器设有多个，多个第一集滤水器呈放射状插入到所述的围岩内；所述第二集滤水器设有多个，多个第二集滤水器呈放射状插入到所述的围岩内。
6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，所述第一集滤水器与第二集滤水器分别包括集水器和滤水件。
7.根据权利要求4所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，相邻两块具有渗流功能衬砌结构渗流管路接口处四周设置防水密封圈；
进一步地，渗流管路内填充透水混凝土材料。
8.根据权利要求4所述的一种盾构隧道衬砌结构，其特征在于，在所述渗流管路的被水侧设置密封止水带，且密封止水带设于每块具有渗流功能衬砌结构的四周。
9.一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的系统，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的一种盾构隧道衬砌结构。
10.一种结合盾构隧道结构辅助地下水渗流的方法，其特征在于，在隧道的衬砌结构中设置渗流通道，在围岩中隧道的高水压侧设置深入到围岩内的第一集滤水器，在围岩中隧道的低水压侧设置深入到围岩内的第二集滤水器，第一集水器与第二集水器均与渗流通道连通，地下水通过第一集滤水器，进入渗流通道，然后通过第二集滤水器进入到围岩内。
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