CN108150219B - 一种分离式双洞隧道的地下水排水系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离式双洞隧道的地下水排水系统及其施工方法，其中排水系统包括在左幅正洞和右幅正洞下方分别设有的纵向水沟，以及连通两条纵向水沟的至少一条引水横洞；施工方法为对正洞进行开挖，并及时施做初期支护；对正洞初期支护的钢架底部进行锁脚加固；用明挖法对正洞下方的引水横洞进行开挖；对引水横洞的基础承载能力进行测试；对正洞之间的横通道以及引水横洞采用台阶法进行分节施工；对引水横洞的基础承载能力进行测试；取消正洞在引水横洞范围内的仰拱，采用现浇的钢筋混凝土引水横洞替代，并在引水横洞的钢筋混凝土强度达到要求后，施做该段正洞衬砌；通过预埋水管将纵向水沟与引水横洞连接，完成分离式双洞隧道排水系统的施工。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程建设技术领域，特别涉及一种分离式双洞隧道的地下水排水系统及其施工方法。
背景技术
目前，国内外修建高速公路或者是特长铁路隧道时，为了减小隧道断面面积，综合通风和防灾救援等因素，通常会采用分离式双洞隧道结构，实现上下行交通的完全分离。
但是在山区修建隧道时，不可避免的会遇到岩溶、断层等不良地质问题，并且往往还伴随着丰富的地下水，施工和运营期间突水突泥风险很大。无论是修建单洞还是双洞隧道，为了避免和消除突水突泥、衬砌背后高水压影响运营期间结构安全等问题，泄水洞方案都是消除地下水隐患的重要手段，也是十分常见的手段之一。
针对以排为主的岩溶隧道，泄水洞方案的可靠性和可操作性很好。针对单洞隧道，泄水洞可以通过连接通道或者导水管引排正洞纵向水沟中的地下水。然而，对于分离式双洞隧道，由于两洞之间还有20m-30m间距的岩体，在单侧设置泄水洞时，远端的正洞纵向水沟地下水难以引排到泄水洞，因此，亟待解决分离式双洞隧道的顺利排水问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的对于分离式双洞隧道，在单侧设置泄水洞时，远端的正洞纵向水沟地下水无法引排到泄水洞的不足，提供一种分离式双洞隧道的地下水排水系统及其施工方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，包括在左幅正洞和右幅正洞下方分别设有的纵向水沟，以及连通两条所述纵向水沟的至少一条引水横洞。相邻所述引水横洞沿着隧道纵向方向间隔250米-500米设置。
本发明所述的排水系统可作为隧道的预设计和预留工程，在施工和运营期间，当隧道里的地下水涌水量可以通过纵向水沟全部排出时，则无需启用泄水洞方案；当隧道里的地下水涌水量仅通过纵向水沟无法全部排出时，再考虑开启泄水洞，在引水横洞和泄水洞之间施做连接通道，用以将引水横洞中的地下水引入泄水洞中。
本发明所述的排水系统通过在左幅正洞和右幅正洞下方设置引水横洞，所述引水横洞可与泄水洞相连接，从而可将纵向水沟里的地下水通过引水横洞排放至泄水洞中，实现了隧道内部纵向水沟的地下水通过泄水洞排泄的目的，保证施工和运营期间隧道结构的安全。
优选的，所述引水横洞预设在所述左幅正洞、右幅正洞以及横通道下方。
优选的，纵向水沟分别沿对应所述左幅正洞或右幅正洞正的路面下方设置。每个所述正洞内的包括纵向水沟在内的隧道防排水系统是独立设置的，两个正洞的防排水系统相对独立、互不干扰。
优选的，两条所述纵向水沟分别通过连接水管与所述引水横洞相连接。
优选的，所述引水横洞的顶面高度大于所述纵向水沟的底面高度，且所述引水横洞的顶面高度小于所述纵向水沟的顶面高度，使得一部分地下水依然沿着纵向水沟流动，另一部分地下水则通过连接水管导入引水横洞中，实现引水横洞和纵向水沟的分流作用。
优选的，所述连接水管上设有阀门，当需要检修时，可临时关闭阀门，减小引水横洞和泄水洞中的水量，待检修完毕后再开启，更加便于隧道排水系统的检修和维护。
优选的，所述连接水管设有流量计，流量计可统计和测量引水横洞和泄水洞中的水流量，为隧道后期运营期间提供数据支撑。
优选的，所述引水横洞具有大于等于3‰的坡度，方便排水。
优选的，所述引水横洞的一端采用封堵墙进行结构封闭。
本发明还公开了一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，包括任一上述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其施工方法包括以下步骤：
步骤一：对左幅正洞和右幅正洞进行开挖，并及时施做初期支护；
步骤二：对所述左幅正洞和右幅正洞初期支护的钢架底部进行锁脚加固；
步骤三：采用明挖法对左幅正洞和右幅正洞下方的引水横洞进行开挖；
步骤四：待左幅正洞和右幅正洞下方的引水横洞开挖完成后，对所述引水横洞的基础承载能力进行测试；
步骤五：对所述左幅正洞和右幅正洞之间的横通道以及引水横洞采用分节法进行施工；
步骤六：待左幅正洞和右幅正洞之间的横通道以及引水横洞开挖完成后，对所述引水横洞的基础承载能力进行测试；
步骤七：取消左幅正洞和右幅正洞在引水横洞范围内的仰拱，采用现浇钢筋混凝土的引水横洞替代，并在钢筋混凝土强度达到要求后，施做正洞衬砌；
步骤八：通过浇筑混凝土构建隧道底部结构，通过预埋连接水管将纵向水沟与引水横洞相连接，完成分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工。
本发明所述的施工方法，在隧道施工过程中就预留引水横洞，在引水横洞施工范围内，取消了正洞的仰拱，相应的调整正洞衬砌，真正实现了引水横洞的预设计与预施工，为隧道施工和运营期间突水突泥风险起到了良好的预防作用。对左右幅正洞下方的引水横洞采用分节跳槽施工，可有效保证施工的安全可靠性。在左幅正洞和右幅正洞之间的横通道进行施工过程中，采用先台阶法分节开挖，可确保施工安全。
优选的，所述步骤二中通过锁脚锚管对初期支护钢架底部进行加固。
优选的，所述步骤五中以4m-6m为一节对横通道及其下方的引水横洞进行施工，待完成引水横洞钢筋混凝土结构及横通道的初期支护后，再继续开挖、扩挖和现浇下一节，并施工后一节引水横洞上方的横通道二次衬砌。
优选的，采用控制爆破或非爆破开挖所述引水横洞，从而可降低对正洞初期支护的影响。
优选的，所述左幅正洞和右幅正洞下方的引水横洞采用明挖法分节跳槽施工，并在分节处设置变形缝；横通道下方的引水横洞采用台阶法分节施工，并在分节处设置变形缝，以提高施工精度。
优选的，所述步骤四和步骤六还包括采用物探、钎探等手段对所述引水横洞的底部地质情况及隐伏岩溶进行探测。
与现有技术相比，本发明所述的排水系统的有益效果：
本发明所述的排水系统通过在左幅正洞和右幅正洞下方设置引水横洞，所述引水横洞可与泄水洞相连接，从而可将纵向水沟里的地下水通过引水横洞排放至泄水洞中，实现了隧道内部纵向水沟的地下水通过泄水洞排泄的目的，保证施工和运营期间隧道结构的安全。
与现有技术相比，本发明所述的施工方法的有益效果：
本发明所述的施工方法，在隧道施工过程中就预留引水横洞，在引水横洞施工范围内，取消了正洞的仰拱，相应的调整正洞衬砌，真正实现了引水横洞的预设计与预施工，为隧道施工和运营期间突水突泥风险起到了良好的预防作用。对左右幅正洞下方的引水横洞采用分节跳槽施工，可有效保证施工的安全可靠性。在左幅正洞和右幅正洞之间的横通道进行施工过程中，采用台阶法开挖，可确保施工安全。
附图说明：
图1是本发明实施例1所述的分离式双洞隧道的地下水排水系统的平面图。
图2是本发明实施例1所述的分离式双洞隧道的地下水排水系统的结构示意图。
图3是图2的A-A剖面图。
图4是图2的B-B剖面图。
图5是图2的C-C剖面图。
图6是本发明实施例2所述的正洞普通段衬砌的结构示意图。
图7是本发明实施例2所述的引水横洞范围内正洞衬砌的结构示意图。
图中标记：1-左幅正洞，2-右幅正洞，3-泄水洞，4-引水横洞，5-纵向水沟，6-连接水管，7-封堵墙，8-连接通道，9-混凝土墙，10-横通道，11-衬砌，12-锁脚锚管。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-图5所示，一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，包括在左幅正洞1和右幅正洞2下方分别设有的纵向水沟5，以及连通两条所述纵向水沟5的至少一条引水横洞4，所述引水横洞4的一端采用封堵墙7进行结构封闭，所述引水横洞4具有大于等于3‰的坡度，便于排水。
所述引水横洞4预设在所述左幅正洞1、右幅正洞2以及横通道10下方，两条所述纵向水沟5分别通过连接水管6与所述引水横洞4相连接，所述连接水管6上设有阀门和流量计。
所述引水横洞4的顶面高度大于所述纵向水沟5的底面高度，且所述引水横洞4的顶面高度小于所述纵向水沟5的顶面高度，使得一部分地下水依然沿着纵向水沟5流动，另一部分地下水则通过连接水管6导入引水横洞4中，实现引水横洞4和纵向水沟5的分流作用。
本发明所述的排水系统可作为隧道的预设计和预留工程，在施工和运营期间，当隧道里的地下水涌水量可以通过纵向水沟5全部排出时，则无需启用泄水洞方案。
当隧道里的地下水涌水量仅通过纵向水沟5无法全部排出时，再考虑开启泄水洞3，在引水横洞4和泄水洞3之间施做连接通道8，用以将引水横洞4中的地下水引入泄水洞3中。
本发明所述的排水系统通过在左幅正洞1、右幅正洞2以及横通道10下方设置引水横洞4，所述引水横洞4可与泄水洞3相连接，从而可将纵向水沟5里的地下水通过引水横洞4排放至泄水洞3中，实现了隧道内部纵向水沟的地下水通过泄水洞3排泄的目的，保证施工和运营期间隧道结构的安全。
实施例2
一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，包括任一上述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其施工方法包括以下步骤：
步骤一：对左幅正洞1和右幅正洞2进行开挖，并及时施做初期支护；
步骤二：通过锁脚锚管12对所述左幅正洞1和右幅正洞2初期支护的钢架底部进行锁脚加固；
步骤三：采用明挖法对左幅正洞1和右幅正洞2下方的引水横洞4进行开挖，所述引水横洞4采用明挖法分节跳槽施工，并在分节处设置变形缝，如图7所示，先分别开挖两个I段，在分别开完两个II段；
步骤四：待左幅正洞1和右幅正洞2下方的引水横洞4开挖完成后，对所述引水横洞4的基础承载能力进行测试，采用物探、钎探等手段对所述引水横洞4的底部地质情况及隐伏岩溶进行探测；
步骤五：对所述左幅正洞1和右幅正洞2之间的横通道10以及引水横洞4采用台阶法分节施工，以4m-6m为一节对横通道10及其下方的引水横洞4进行施工，待完成引水横洞4钢筋混凝土结构及横通道10的初期支护后，再继续开挖、扩挖和现浇下一节，并施工后一节引水横洞4上方的横通道二次衬砌；
步骤六：待左幅正洞1和右幅正洞2之间的横通道10以及引水横洞4开挖完成后，对所述引水横洞4的基础承载能力进行测试，采用物探、钎探等手段对所述引水横洞4的底部地质情况及隐伏岩溶进行探测；
步骤七：取消左幅正洞1和右幅正洞2在引水横洞4范围内的仰拱，采用现浇钢筋混凝土的引水横洞4替代，并在钢筋混凝土强度达到要求后，施做正洞衬砌11；
步骤八：通过浇筑混凝土构建隧道底部结构，通过预埋连接水管6将纵向水沟5与引水横洞4相连接，完成分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工。
优选的，采用控制爆破或非爆破开挖所述引水横洞4，从而可降低对正洞初期支护的影响。
如图6所示为正洞普通段衬砌11的结构示意图，当施工到引水横洞4范围内时，则取消左幅正洞1和右幅正洞2在引水横洞4范围内的仰拱，并在所述引水横洞4的钢筋混凝土强度达到要求后，施做正洞衬砌11(如图7所示)。
当隧道里的地下水涌水量仅通过纵向水沟5无法全部排出时，再考虑开启泄水洞3，在引水横洞4和泄水洞3之间施做连接通道8，用以将引水横洞4中的地下水引入泄水洞3中。此时，在施工连接通道8时，如图4所示，为了避免边墙出现凌空面，保证正洞衬砌的结构安全，连接通道8内侧与引水横洞4外侧区域采用混凝土回填，形成混凝土墙9。
本发明所述的施工方法，在隧道施工过程中就预留引水横洞4，在引水横洞4施工范围内，取消了正洞的仰拱，相应的调整正洞衬砌，真正实现了引水横洞4的预设计与预施工，为隧道施工和运营期间突水突泥风险起到了良好的预防作用。对左右幅正洞下方的引水横洞4采用分节跳槽施工，可有效保证施工的安全可靠性。在左幅正洞1和右幅正洞2之间的横通道10进行施工过程中，采用台阶法开挖，开挖进尺为引水横洞一节的长度，可确保施工安全。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其特征在于，包括在左幅正洞(1)和右幅正洞(2)下方分别设有的纵向水沟(5)，以及连通两条所述纵向水沟(5)的至少一条引水横洞(4)，所述引水横洞(4)的顶面高度大于所述纵向水沟(5)的底面高度，且所述引水横洞(4)的顶面高度小于所述纵向水沟(5)的顶面高度，两条所述纵向水沟(5)分别通过连接水管(6)与所述引水横洞(4)相连接，所述连接水管(6)设有阀门，所述引水横洞(4)预设在所述左幅正洞(1)、右幅正洞(2)以及横通道(10)下方，所述引水横洞(4)具有大于等于3‰的坡度，所述引水横洞(4)的一端采用封堵墙进行结构封闭，且采用现浇钢筋混凝土的引水横洞(4)代替所述左幅正洞(1)和右幅正洞(2)在引水横洞(4)范围内的仰拱。
2.根据权利要求1所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其特征在于，所述纵向水沟(5)分别沿对应所述左幅正洞(1)或右幅正洞(2)的路面下方设置。
3.根据权利要求1所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其特征在于，所述连接水管(6)设有流量计。
4.一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，包括权利要求1-3任一所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统，其施工方法包括以下步骤：
步骤一：对左幅正洞(1)和右幅正洞(2)进行开挖，并及时施做初期支护；
步骤二：对所述左幅正洞(1)和右幅正洞(2)初期支护的钢架底部进行锁脚加固；
步骤三：采用明挖法对左幅正洞(1)和右幅正洞(2)下方的引水横洞(4)进行开挖；
步骤四：待左幅正洞(1)和右幅正洞(2)下方的引水横洞(4)开挖完成后，对所述引水横洞(4)的基础承载能力进行测试；
步骤五：对所述左幅正洞(1)和右幅正洞(2)之间的横通道(10)以及引水横洞(4)采用分节法进行施工；
步骤六：待左幅正洞(1)和右幅正洞(2)之间的横通道(10)以及引水横洞(4)开挖完成后，对所述引水横洞(4)的基础承载能力进行测试；
步骤七：取消左幅正洞(1)和右幅正洞(2)在引水横洞(4)范围内的仰拱，采用现浇钢筋混凝土的引水横洞(4)替代，并在钢筋混凝土强度达到要求后，施做正洞衬砌(11)；
步骤八：通过浇筑混凝土构建隧道底部结构，通过预埋连接水管(6)将纵向水沟(5)与所述引水横洞(4)相连接，完成分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工。
5.根据权利要求4所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，其特征在于，所述步骤二中通过锁脚锚管(12)对初期支护钢架底部进行加固。
6.根据权利要求4所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，其特征在于，所述步骤五中以4m-6m为一节对横通道(10)及其下方的引水横洞(4)进行施工，待完成引水横洞(4)钢筋混凝土结构及横通道(10)的初期支护后，再继续开挖、扩挖和现浇下一节，并施工后一节引水横洞(4)上方的横通道(10)的二次衬砌。
7.根据权利要求4所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，其特征在于，采用控制爆破或非爆破开挖所述引水横洞(4)。
8.根据权利要求4-7任一所述的一种分离式双洞隧道的地下水排水系统的施工方法，其特征在于，所述左幅正洞(1)和右幅正洞(2)下方的引水横洞(4)采用明挖法分节跳槽施工，并在分节处设置变形缝，所述横通道(10)下方的引水横洞(4)采用台阶法分节施工，并在分节处设置变形缝。
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