CN108561180A - 一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道排水技术，旨在提供一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统及方法。在隧道渗漏水区域的边沟中钻造竖向集水孔，在沿隧道纵坡方向的下游钻造竖向储水孔，保证两者底部具有相同高程；集水孔上部布置具有透水性能的透水管，底部布置不透水的集水管；储水孔中布置不透水的储水管，虹吸排水管的两端分别伸入至集水管与储水管的底部；储水管上部侧壁设置溢流口，且通过管路接至隧道边沟。本发明通过虹吸排水作用并利用隧道纵向高差，可实现自动、实时、持续地排出渗漏区域地下水，控制地下水水位抬升，防止底板渗漏问题；具有设计布置灵活，施工维修快速方便，对隧道底板及路面无破坏，不影响隧道正常通车的优点。

Description

一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统及方法

技术领域

本发明属于隧道排水技术，涉及一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统及方法，尤其涉及一种控制地下水位升高的隧道底板渗水处置的纵向虹吸排水方法。

背景技术

受到复杂地质环境条件的影响，隧道建设和运营中常会出现渗漏水病害，特别是隧道底板受到行车荷载的反复作用易导致底板开裂或防水层破坏。当隧道地下水位较高时，常常导致局部底板渗水。隧道底板渗水会使路面积水、结冰，导致车辆行驶的打滑，严重影响行车的安全；渗水会破坏隧道底板衬砌及路面结构，缩短隧道的使用寿命，加大隧道的维护和保养成本。

目前，常用的隧道渗水处置方法有：注浆堵水和设置排水设施引排。注浆堵水是采用速凝材料作为浆体注入围岩的裂隙中，达到堵水的目的。但注浆堵水会导致地下水转移到附近薄弱处渗出，且注浆工序复杂，施工质量难以控制，造价高、周期长，影响隧道的正常使用。设置排水设施引排主要是通过设置排水盲管和导水管将地下水排入隧道的边沟。隧道底板的排水设施位于路面以下，施工需要将已有的路面挖开，且需要较深的排水边沟，施工对交通运营影响大，成本高。此外，排水管和排水孔集水能力差，容易淤堵失效，而且修复困难，其长期排水效果较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统及方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统，该排水系统适用于具有纵向坡度的隧道，在隧道底板渗漏水区域的边沟中钻造竖向集水孔，在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域的下游钻造竖向储水孔，保证集水孔和储水孔的底部具有相同高程；集水孔上部布置具有透水性能的透水管，底部布置不透水的集水管；储水孔中布置不透水的储水管，集水孔和储水孔通过虹吸排水管相连，虹吸排水管的两端分别伸入至集水管与储水管的底部；储水管上部侧壁设置溢流口，且通过管路接至隧道边沟。

本发明中，所述储水管溢流口高程与水位控制线高程保持一致。

本发明中，所述集水孔的直径为70～120mm，深度为3～6m，相邻集水孔的间距为2～5m；储水孔的直径为70～120mm，深度为0.8～1.2m。

本发明中，所述储水孔中布置了多根虹吸排水管，分别连接至不同的集水孔。

本发明进一步提供了实现处置隧道底板渗水病害的纵向排水方法，是利用隧道纵向坡度形成的高差，采用虹吸排水原理降低并控制隧道底板渗水区域的地下水位；具体包括下述步骤：

(1)在隧道底板渗漏水区域的隧道边沟中钻造形成多个竖向的集水孔，并在各集水孔中分别布置具有透水性的上部透水管和不透水的底部集水管；

(2)在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域的下游边沟钻造竖向的储水孔，使集水孔和储水孔的孔底标高在同一高程；在储水孔中布置不透水的储水管，储水管的管口高出隧道边沟沟底至少30cm，储水管的侧壁设置溢流口，且通过管路接至隧道边沟；

(3)以虹吸排水管连接集水孔和储水孔，虹吸排水管的两端分别伸入至集水管与储水管的底部，并使虹吸管内充满水；

(4)由于隧道纵坡的存在，使集水孔与储水孔之间存在高差，渗漏水区域的地下水经透水管在集水孔中蓄积后会与储水管形成水位差，虹吸排水管在大气压作用下自动将集水孔内的水抽排至储水管内，并通过储水管的溢流口排至隧道边沟中，从而降低并控制隧道底板渗漏水区域的地下水位，维持在下游储水管的溢流管口高程位置。

本发明中，在定位储水孔时，需根据隧道纵坡坡度来确定集水孔与储水孔之间的距离，通过对两者高差的调整来以满足水位降幅要求，具体是：水位控制线与下游储水管的溢流口高程保持一致，需保证此水位控制线位于上游集水孔中下部位置，与集水管管口高程相对应。

发明原理描述：

在隧道底板渗水处边沟钻造竖向集水孔，使渗水点附近底板下的地下水自然汇流到集水孔内，集水孔间距一般2-5m，深度一般3-6m；在沿隧道纵坡方向下游一定距离处设置虹吸平衡储水孔，利用虹吸排水管将集水孔内的地下水实时排到储水孔内，然后排入隧道边沟而流出隧道；由于隧道纵坡的存在，集水孔与储水孔之间存在高差且纵坡坡度越大、集水孔与储水孔距离越远，高差越大，虹吸可将集水孔内的地下水位降至溢流口高程位置，从而降低并控制隧道底板渗漏区域的地下水位，防止隧道底板渗漏水病害发生；具体实施时，可根据隧道实际纵坡坡率，通过调节集水孔与储水孔间的距离来获得所需的高差，满足降低不同地下水水位幅值的要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过虹吸排水作用并利用隧道纵向高差，可实现自动、实时、持续地排出隧道底板渗漏区域地下水，控制底板以下地下水水位抬升，防止底板渗漏问题；

2、本发明具有设计布置灵活，施工快速方便，对隧道底板及路面无破坏，不影响隧道正常通车的优点；

3、本发明的排水方法不会产生淤堵，且维修方便。

附图说明

图1是本发明的总体示意图；

图2是本发明纵向虹吸排水方法的实施工作示意图；

图3是图2中的集水孔的局部放大图；

图4是图2中的虹吸平衡储水孔的局部放大图；

图中：集水孔1、储水孔2、虹吸排水管3、集水管4、储水管5、溢流口6、隧道边沟7、隧道围岩8、路面9、隧道衬砌10、水位控制线11、地下水位线12、透水管13、隧道14、渗漏水区域15。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，本发明的隧道14，其路面在纵向剖面上为具有一定坡率的纵坡，两端均与隧道外公路相连。处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统，包括在隧道底板渗漏水区域15的隧道边沟7中钻造竖向集水孔1，在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域15的下游钻造竖向储水孔2；由于隧道纵坡存在，集水孔1顶部高于储水孔2顶部且两者底部具有相同高程；上游集水孔1中布置了具有透水性的上部透水管13和不透水的底部集水管4，下游储水孔2中布置了储水管5，集水管4和储水管5具有相同的长度和相同的底部高程；集水孔1和储水孔2通过虹吸排水管3相连，虹吸排水管3的两端分别伸入至集水管4与储水管5的底部；储水管5管口高出隧道边沟7沟底30cm，其上部侧壁设置溢流口6，且通过管路接至隧道边沟7。溢流口6即为水位控制线11，该水位控制线位于集水孔的中下部，与集水管4管口高程一致。

可选：集水孔1的直径为70～120mm，深度为3～6m，相邻集水孔1的间距为2～5m，采用钻机钻造；储水孔2的直径为70～120mm，深度为0.8～1.2m，采用钻机钻造。集水管4和储水管5底部封闭，可采用UPVC材料制作，虹吸排水管为管径4～6mm的PU管或PA管。储水孔2中可以布置多根虹吸排水管3，分别连接至不同的集水孔1(如图4所示)。

实现处置隧道底板渗水病害的纵向排水方法，是利用隧道纵向坡度形成的高差，采用虹吸排水原理降低并控制隧道底板渗水区域的地下水位；具体包括下述步骤：

(1)对具有一定纵向坡度的隧道1，在隧道底板渗漏水区域15的隧道边沟7中钻造形成多个竖向的集水孔1，并在各集水孔1中同时布置具有透水性的透水管13和不透水的集水管4；

(2)在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域15的下游钻造竖向的储水孔2，使上游集水孔1和下游储水孔2的孔底标高在同一高程；在储水孔2中布置不透水的储水管5，储水管5管口高于隧道边沟7沟底30cm，其上部侧壁设置溢流口6，且通过管路接至隧道边沟7；

在定位储水孔2时，需根据隧道纵坡坡度来确定集水孔1与储水孔2之间的距离，通过对两者高差的调整来以满足地下水位降幅要求，具体是：水位控制线11与储水管5的溢流口6高程保持一致，该水位控制线11与集水孔1内的集水管4管口高程相当；

(3)以虹吸排水管3连接集水孔1与储水孔2，虹吸排水管3的两端分别伸入至集水管4与储水管5的底部，并使虹吸排水管3内充满水；

(4)由于隧道14纵向坡度的存在，使集水孔1与储水孔2之间存在高差，渗漏水区域15的地下水经透水性的透水管13在集水孔1中蓄积后会与储水管5形成水位差，虹吸排水管3通过虹吸作用自动将集水孔1内的水抽排至储水管5内，并通过储水管5的溢流口6排至隧道边沟7中。

通过应用本发明的方法，只要地下水位上升，隧道底板以下的地下水将向边沟集水孔1汇集，一旦集水孔1内水位升高，和下游储水孔2形成水位差，虹吸排水管3将会自动将集水孔1内的地下水实时抽排至下游储水孔2内，并通过储水管5的溢流口6排入隧道边沟7而流出隧道。通过虹吸排水作用，利用隧道纵向高差，可实现自动、实时、持续地排出隧道底板渗漏水区域15地下水，控制底板以下地下水水位抬升，防治底板渗漏问题。本发明具有设计布置灵活，施工快速方便，对隧道底板及路面无破坏，不影响隧道正常通车的优点。

Claims (6)

1.一种处置隧道底板渗水病害的纵向排水系统，该排水系统适用于具有纵向坡度的隧道，其特征在于，在隧道底板渗漏水区域的边沟中钻造竖向集水孔，在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域的下游钻造竖向储水孔，保证集水孔和储水孔的底部具有相同高程；集水孔上部布置具有透水性能的透水管，底部布置不透水的集水管；储水孔中布置不透水的储水管，集水孔和储水孔通过虹吸排水管相连，虹吸排水管的两端分别伸入至集水管与储水管的底部；储水管上部侧壁设置溢流口，且通过管路接至隧道边沟。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储水管溢流口高程与水位控制线高程保持一致。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集水孔的直径为70～120mm，深度为3～6m，相邻集水孔的间距为2～5m；储水孔的直径为70～120mm，深度为0.8～1.2m。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储水孔中布置了多根虹吸排水管，分别连接至不同的集水孔。

5.一种实现处置隧道底板渗水病害的纵向排水方法，其特征在于，是利用隧道纵向坡度形成的高差，采用虹吸排水原理降低并控制隧道底板渗水区域的地下水位；具体包括下述步骤：

(1)在隧道底板渗漏水区域的隧道边沟中钻造形成多个竖向的集水孔，并在各集水孔中分别布置具有透水性的上部透水管和不透水的底部集水管；

(2)在沿隧道纵坡方向远离渗漏水区域的下游边沟钻造竖向的储水孔，使集水孔和储水孔的孔底标高在同一高程；在储水孔中布置不透水的储水管，储水管的管口高出隧道边沟沟底至少30cm，储水管的侧壁设置溢流口，且通过管路接至隧道边沟；

(3)以虹吸排水管连接集水孔和储水孔，虹吸排水管的两端分别伸入至集水管与储水管的底部，并使虹吸管内充满水；

(4)由于隧道纵坡的存在，使集水孔与储水孔之间存在高差，渗漏水区域的地下水经透水管在集水孔中蓄积后会与储水管形成水位差，虹吸排水管在大气压作用下自动将集水孔内的水抽排至储水管内，并通过储水管的溢流口排至隧道边沟中，从而降低并控制隧道底板渗漏水区域的地下水位，维持在下游储水管的溢流管口高程位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在定位储水孔时，需根据隧道纵坡坡度来确定集水孔与储水孔之间的距离，通过对两者高差的调整来以满足水位降幅要求，具体是：水位控制线与下游储水管的溢流口高程保持一致，需保证此水位控制线位于上游集水孔中下部位置，与集水管管口高程相对应。