CN109441535A - 一种隧道防排水系统及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道防排水系统，它包括初期支护和二次衬砌以及设置在两者之间的防水层，还包括设置在隧道下部两侧的侧沟以及设置在该两侧沟之间中部的且顶部标高低于侧沟底部标高的中心排水沟，两侧沟分别通过若干横向排水管B与中心排水沟连通；所述初期支护与防水层之间沿隧道长度方向铺设有若干环向透水盲管，各环向透水盲管之间设置有纵向透水盲管并连通，各纵向透水盲管标高高于侧沟标高；每侧所述侧沟通过设置若干横向排水管A与环向透水盲管和纵向透水盲管连通。本发明还公开了一种隧道防排水系统的施工方法。应用本发明可以有效解决因地下水影响隧道的运营安全及生态环境的平衡。

Description

一种隧道防排水系统及其施工方法
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道防排水系统及其施工方法。
背景技术
隧道是公路、铁路维修养护的重点设施，隧道内经常有工务人员进行维护作业，有道路、轨道、通信、信号、电力、通风、照明等保证运行的设备，这些都要求隧道内保持干燥，设备免遭受潮浸水损坏失灵，隧道内设施要确保在寿命期使用。
隧道工程若采用盲目的防排水措施，解决隧道周围水环境问题，会导致浅埋隧道地面草木枯萎，并会导致覆盖隧道建设区域内以开采地下水作为饮用水的人畜饮水出现危机，也会对宝贵地下水资源造成较大的浪费。一方面，会对当地生态环境造成较为严重的破坏；另一方面，由于地下水水位的下降会导致地表下沉，使得建筑物因不均匀沉降而发生破坏。
因而，隧道防排水就成为了隧道工程中的一项重要内容，也构成了公路、铁路运营阶段维修成本的重要部分，并直接关系到隧道运营环境、运营成本和运营安全以及结构的坚固性和耐久性，同时也对当地生态系统有重要影响。
在公路、铁路隧道等工程中，处理地下水的原则为“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”。“防”：采用防水混凝土，设置防水层以防止隧道周围的地下水渗入隧道内。“排”：通过设置导排水系统把渗入隧道的地下水排出。“截”：对易于渗入隧道的地下水通过设置排水沟进行截水，清除排水沟内的地下水。“堵”：对隧道围岩渗水段，采用注浆、堵水墙将地下水堵在围岩内。因此，隧道应根据工程地质条件和周围环境的要求，采用一种合理的防排水系统。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种隧道防排水系统及其施工方法，应用本发明可以有效解决因地下水影响隧道的运营安全及生态环境的平衡。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种隧道防排水系统，它包括初期支护和二次衬砌以及设置在两者之间的防水层，其特征是，还包括设置在隧道下部两侧的侧沟以及设置在该两侧沟之间中部的且顶部标高低于侧沟底部标高的中心排水沟，两侧沟分别通过若干横向排水管B与中心排水沟连通；所述初期支护与防水层之间沿隧道长度方向铺设有若干环向透水盲管，各环向透水盲管之间设置有纵向透水盲管并连通，各纵向透水盲管标高高于侧沟底部标高；每侧所述侧沟通过设置若干横向排水管A与环向透水盲管和纵向透水盲管连通。
进一步地，所述防水层由外向里依次为土工布垫层、土工布和防水板加土工布；所述土工布垫层、土工布和防水板加土工布通过热熔衬垫配合金属垫圈及射钉固定在初期支护上。
进一步地，所述二次衬砌在侧沟顶部标高处设置有施工缝和变形缝；施工缝处设置有止水钢板；变形缝处外层设置有背贴式橡胶止水带，中间设置有埋式橡胶止水带，并通过变形缝填充填缝板将背贴式橡胶止水带和埋式橡胶止水带固定。
进一步地，所述土工布为聚乙烯无纺布，所述防水板加土工布中所用防水板为PVC隧道专用防水板。
本发明另一解决技术问题的技术方案为：
本发明一种隧道防排水系统的施工方法，其特征是，包括如下步骤：
A)、初期支护施工：隧道断面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，混凝土选用抗渗等级较高的防水混凝土，拆模、养护结束后，对初期支护混凝土凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
B)、环向透水盲管与纵向透水盲管铺设：沿初期支护铺设环向透水盲管与纵向透水盲管并连通，其中环向透水盲管与纵向透水盲管的直径以及环向透水盲管的间距根据所施工隧道地质条件具体确定；
C)、防水层铺设：环向透水盲管与纵向透水盲管铺设结束后，进行防水层的铺设，铺设前，先将初期支护表面处理光滑，防止防水层被破坏，在初期支护表层依次设置土工布垫层与土工布，再铺设防水板加土工布，从隧道中线向两侧铺设，用自动爬行手动热焊器将防水板加土工布熔焊在热熔衬垫上，同时将防水板加土工布焊成整体，紧贴土工布，用金属垫圈与射钉配合热熔衬垫对防水板加土工布进行固定，防止后续注浆时拉坏防水板加土工布；
D)、二次衬砌施工：在二次衬砌施工前，对防水层进行检查，对损坏的部位进行修复后，预埋横向排水管A与环向透水盲管和纵向透水盲管连通，实现环、纵、横向三通，然后再进行二次衬砌4施工；二次衬砌设有施工缝与变形缝，施工缝除设有止水钢板外，变形缝处外层设置背贴式橡胶止水带，中间设置中埋式橡胶止水带，变形缝用填缝板进行填充，以固定背贴式橡胶止水带和中埋式橡胶止水带；以上步骤检查完成后，固定二次衬砌的模板，浇筑二次衬砌混凝土，混凝土选用较高抗渗等级的防水混凝土；
E)、侧沟与中心排水沟施工：二次衬砌施工后，进行侧沟与中心排水沟的施工，将预埋的横向排水管A与侧沟连通；预埋横向排水管B一端与侧沟连通，另一端与中心排水沟连通。
进一步地，所述步骤C)中防水板加土工布之间互相搭接，搭接长度10-16cm。
与现有技术相比，本发明采用“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”的地下水处理原则。“防”是采用防水混凝土，设置防水层以防止隧道周围的地下水渗入隧道内。“排”则是通过设置排水盲管等排水系统将定量渗出的地下水排出，同时也是可以有效的减小作用在衬砌结构上的水压力。“截”：通过设置排水沟进行截水，清除排水沟内的地下水。“堵”是通过各种工程技术手段减少由围岩渗出的地下水，即控制流量。这样既能减少总的围岩渗水量，又能减小作用在衬砌上的水压力，而且又不需要无限制地排出地下水，从而增加运营排水费用，节省隧道运营、维护等成本，达到因地制宜、综合治理，使得当地生态系统平衡的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明所述防排水系统的结构示意图；
图2是本发明中所述系统变形缝结构示意图；
图3是本发明的所述防水层截面结构示意图；
图中：1、初期支护；2、环向透水盲管；3、防水层；4、二次衬砌；5、纵向透水盲管；6、横向排水管A；7、横向排水管B；8、侧沟；9、电力电缆槽；10、中心排水沟；11、止水钢板；12、隧道内轨顶面；13、背贴式橡胶止水带；14、填缝板；15、中埋式橡胶止水带；301、土工布垫层；302、土工布；303、防水板加土工布；304、热熔衬垫；305、金属垫圈；306、射钉。
具体实施方式
实施例1：
本发明一种隧道防排水系统的结构或隧道结构的截面如图1所示，以固定的距离设置变形缝，该距离根据隧道施工的具体要求进行设置，变形缝的构造如图2所示，根据“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”的地下水处理原则，本发明一种隧道防排水系统，它包括初期支护1和二次衬砌4以及设置在两者之间的防水层3，其特征是，还包括设置在隧道下部两侧的侧沟8以及设置在该两侧沟8之间中部的且顶部标高低于侧沟8底部标高的中心排水沟10，侧沟8和中心排水沟10均位于隧道下部隧道内轨顶面12以下，两侧沟8分别通过若干横向排水管B7与中心排水沟连通；所述初期支护1与防水层3之间沿隧道长度方向铺设有若干环向透水盲管2，各环向透水盲管2之间设置有纵向透水盲管5并连通，各纵向透水盲管5标高高于侧沟8底部标高，用于排出从初期支护1渗入隧道的地下水，两盲管的管径根据实际排水量确定；每侧所述侧沟8通过设置若干横向排水管A6与环向透水盲管2和纵向透水盲管5连通，实现环、纵、横向三通，并将渗入到环向透水盲管2、纵向透水盲管5内的地下水排入到侧沟8，再通过横向排水管B7排入中心排水沟10，最后再将中心排水沟10内的地下水排出。本实施例中，初期支护1和二次衬砌4采用较高抗渗等级的防水混凝土，一般等级不低于P6；防水层3与环向透水盲管2和纵向透水盲管5之间的空隙采用防水砂浆，注浆填充，增强防水性能。
本实施例中，所述防水层3由外向里依次为土工布垫层301、土工布302和防水板加土工布303；所述土工布垫层301、土工布302和防水板加土工布303通过热熔衬垫304配合金属垫圈305及射钉306固定在初期支护1上。进一步地，所述土工布302为聚乙烯无纺布，所述防水板加土工布303中所用防水板为PVC隧道专用防水板，通过材料的优先进一步提高防水能力，有效防止初期支护1与二次衬砌4之间的地下水渗入隧道内。
本实施例中，所述二次衬砌4在侧沟8顶部标高位置处设置施工缝和变形缝；施工缝处设置有止水钢板11；变形缝处外层设置有背贴式橡胶止水带13，中间设置有中埋式橡胶止水带15，并通过变形缝填充填缝板14将背贴式橡胶止水带13和中埋式橡胶止水带15固定。
实施例2：
本发明一种隧道防排水系统的施工方法，包括如下步骤：
A)、初期支护1施工：隧道断面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，混凝土选用抗渗等级较高的防水混凝土，拆模、养护结束后，对初期支护1混凝土凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
B)、环向透水盲管2与纵向透水盲管5铺设：沿初期支护1铺设环向透水盲管2与纵向透水盲管5并连通，其中环向透水盲管2与纵向透水盲管5的直径以及环向透水盲管2的间距根据所施工隧道地质条件具体确定；
C)、防水层3铺设：环向透水盲管2与纵向透水盲管5铺设结束后，进行防水层3的铺设，铺设前，先将初期支护1表面处理光滑，防止防水层3被破坏，在初期支护1表层依次设置土工布垫层301与土工布302，再铺设防水板加土工布303，从隧道中线向两侧铺设，用自动爬行手动热焊器将防水板加土工布303熔焊在热熔衬垫304上，同时将防水板加土工布303焊成整体，紧贴土工布302，用金属垫圈305与射钉306配合热熔衬垫304对防水板加土工布303进行固定，防止后续注浆时拉坏防水板加土工布303；防水板加土工布(303)之间互相搭接处理，搭接长度10-16cm；
D)、二次衬砌4施工：在二次衬砌4施工前，对防水层3进行检查，对损坏的部位进行修复后，预埋横向排水管A6与环向透水盲管2和纵向透水盲管5连通，实现环、纵、横向三通，然后再进行二次衬砌4施工；二次衬砌4设有施工缝与变形缝，施工缝除设有止水钢板11外，变形缝处外层设置背贴式橡胶止水带13，中间设置中埋式橡胶止水带15，变形缝用填缝板14进行填充，以固定背贴式橡胶止水带13和中埋式橡胶止水带15；以上步骤检查完成后，固定二次衬砌4的模板，浇筑二次衬砌4混凝土，混凝土选用较高抗渗等级的防水混凝土；
E)、侧沟8与中心排水沟10施工：二次衬砌4施工后，进行侧沟8与中心排水沟10的施工，将预埋的横向排水管A6与侧沟8连通；预埋横向排水管B7一端与侧沟8连通，另一端与中心排水沟10连通。
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种隧道防排水系统，它包括初期支护(1)和二次衬砌(4)以及设置在两者之间的防水层(3)，其特征是，还包括设置在隧道下部两侧的侧沟(8)以及设置在该两侧沟(8)之间中部的且顶部标高低于侧沟(8)底部标高的中心排水沟(10)，两侧沟(8)分别通过若干横向排水管B(7)与中心排水沟(10)连通；所述初期支护(1)与防水层(3)之间沿隧道长度方向铺设有若干环向透水盲管(2)，各环向透水盲管(2)之间设置有纵向透水盲管(5)并连通，各纵向透水盲管(5)标高高于侧沟(8)底部标高；每侧所述侧沟(8)通过设置若干横向排水管A(6)与环向透水盲管(2)和纵向透水盲管(5)连通。
2.根据权利要求1所述的一种隧道防排水系统，其特征是，所述防水层(3)由外向里依次为土工布垫层(301)、土工布(302)和防水板加土工布(303)；
所述土工布垫层(301)、土工布(302)和防水板加土工布(303)通过热熔衬垫(304)配合金属垫圈(305)及射钉(306)固定在初期支护(1)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种隧道防排水系统，其特征是，所述二次衬砌(4)在侧沟(8)顶部标高处设置有施工缝和变形缝；施工缝处设置有止水钢板(11)；变形缝处外层设置有背贴式橡胶止水带(13)，中间设置有中埋式橡胶止水带(15)，并通过变形缝填充填缝板(14)将背贴式橡胶止水带(13)和中埋式橡胶止水带(15)固定。
4.根据权利要求3所述的一种隧道防排水系统，其特征是，所述土工布(302)为聚乙烯无纺布，所述防水板加土工布(303)中所用防水板为PVC隧道专用防水板。
5.一种隧道防排水系统的施工方法，其特征是，包括如下步骤：
A)、初期支护(1)施工：隧道断面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，混凝土选用抗渗等级较高的防水混凝土，拆模、养护结束后，对初期支护(1)混凝土凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
B)、环向透水盲管(2)与纵向透水盲管(5)铺设：沿初期支护(1)铺设环向透水盲管(2)与纵向透水盲管(5)并连通，其中环向透水盲管(2)与纵向透水盲管(5)的直径以及环向透水盲管(2)的间距根据所施工隧道地质条件具体确定；
C)、防水层(3)铺设：环向透水盲管(2)与纵向透水盲管(5)铺设结束后，进行防水层(3)的铺设，铺设前，先将初期支护(1)表面处理光滑，防止防水层(3)被破坏，在初期支护(1)表层依次设置土工布垫层(301)与土工布(302)，再铺设防水板加土工布(303)，从隧道中线向两侧铺设，用自动爬行手动热焊器将防水板加土工布(303)熔焊在热熔衬垫(304)上，同时将防水板加土工布(303)焊成整体，紧贴土工布(302)，用金属垫圈(305)与射钉(306)配合热熔衬垫(304)对防水板加土工布(303)进行固定，防止后续注浆时拉坏防水板加土工布(303)；
D)、二次衬砌(4)施工：在二次衬砌(4)施工前，对防水层(3)进行检查，对损坏的部位进行修复后，预埋横向排水管A(6)与环向透水盲管(2)和纵向透水盲管(5)连通，实现环、纵、横向三通，然后再进行二次衬砌4施工；二次衬砌(4)设有施工缝与变形缝，施工缝除设有止水钢板(11)外，变形缝处外层设置背贴式橡胶止水带(13)，中间设置中埋式橡胶止水带(15)，变形缝用填缝板(14)进行填充，以固定背贴式橡胶止水带(13)和中埋式橡胶止水带(15)；以上步骤检查完成后，固定二次衬砌(4)的模板，浇筑二次衬砌(4)混凝土，混凝土选用较高抗渗等级的防水混凝土；
E)、侧沟(8)与中心排水沟(10)施工：二次衬砌(4)施工后，进行侧沟(8)与中心排水沟(10)的施工，将预埋的横向排水管A(6)与侧沟(8)连通；预埋横向排水管B(7)一端与侧沟(8)连通，另一端与中心排水沟(10)连通。
6.根据权利要求5所述的一种隧道防排水系统的施工方法，其特征是，所述步骤C)中防水板加土工布(303)之间互相搭接，搭接长度10-16cm。
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