CN109751080A - 适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构和施工方法，喷射混凝土位于支护结构最外层，附着于隧道围岩；喷射混凝土内表面铺设有无纺布，无纺布内表面铺设有钢波纹板，外侧波峰与无纺布紧密贴合；环向排水盲管沿隧道环向铺设于拱顶和拱墙部分，并嵌于钢波纹板外侧的波谷与无纺布之间的；纵向排水盲管沿隧道纵深方向设置于钢波纹板与无纺布之间，并与各条环向排水盲管端部连接；横向排水盲管一端穿过钢波纹板与纵向排水盲管连接，另一端通向拱脚处的排水沟；钢波纹板内侧施作二次衬砌。本发明不仅加快了初期支护的施工速度，还能使用排水盲管进一步替代传统隧道的防水层，可广泛应用于各种有较高防排水要求的富水地层隧道。

Description

适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构和施工方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构和施工方法。

背景技术

近年来随着我国基础设施建设的迅猛发展，在修建公路、铁路、水利等工程中修建的隧道工程也随之增多。隧道工程施工过程中的复杂性及风险性要求隧道工程衬砌结构的安全性及实用性较高，当隧道穿越富水地层时，对隧道的防排水设计提出了更高的要求。

传统的隧道复合式衬砌包括初期支护、二次衬砌、初期支护与二次衬砌之间的防水层，施工工序较多、过程复杂、耗材多，周期长、工程造价较高。钢波纹板因其具有强度高、密封性好、加工性能好、取材方便、造价较低等特点，广泛应用于建筑行业，如何将钢波纹板合理的应用到隧道工程，特别是富水地层隧道工程，是亟待研究的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构和施工方法，能够替代初期支护，不仅可以加快初期支护的施工速度，同时因其良好的密封性能还能使用排水盲管进一步替代传统隧道的防水层。技术方案如下：

一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，包括喷射混凝土、钢波纹板、环向排水盲管、纵向排水盲管和横向排水盲管；喷射混凝土位于支护结构最外层，附着于隧道围岩，用于找平、补强隧道围岩；喷射混凝土内表面铺设有无纺布，无纺布内表面铺设有钢波纹板，钢波纹板波纹的波峰波谷排布方向与隧道纵深方向一致，且外侧波峰与无纺布紧密贴合；所述环向排水盲管沿隧道环向铺设于拱顶和拱墙部分，并嵌于钢波纹板外侧的波谷与无纺布之间的；所述纵向排水盲管沿隧道纵深方向设置于钢波纹板与无纺布之间，并与各条环向排水盲管端部连接；所述横向排水盲管一端穿过钢波纹板与纵向排水盲管连接，另一端通向拱脚处的排水沟；所述钢波纹板内侧施作二次衬砌。

进一步的，所述钢波纹板为多片拼接，每片钢波纹板片四周均设有螺栓孔，环向相邻和纵向相邻的钢波纹板片均通过螺栓固定连接。

更进一步的，所述钢波纹板在拱脚处预留有供横向排水盲管穿过的横向排水管孔。

更进一步的，所述钢波纹板的表面镀锌，镀锌厚度≥84μm。

更进一步的，所述钢波纹板壁厚t为4.0~12.0mm，波距L为125 mm、200 mm、300 mm、380 mm或400mm，波高D为25 mm、55 mm、110 mm、140 mm或150mm。

一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：富水地层隧道围岩开挖后，利用喷射混凝土找平、补强围岩；

步骤2：在喷射混凝土的表面铺设无纺布；

步骤3：在隧道拱脚处铺设纵向排水盲管，根据钢波纹板外侧波谷的位置在隧道拱顶和拱墙部分铺设环向排水盲管，并连接纵向排水盲管连接环向排水盲管；

步骤4：逐环铺设钢波纹板，且钢波纹板外侧波峰与无纺布紧密贴合，相邻的钢波纹板片用螺栓连接；位于拱脚处的钢波纹板片上预留横向排水管孔；

步骤5：钢波纹板闭合成环后，横向排水盲管一端穿过预留的横向排水管孔，与纵向排水盲管连接，另一端通向拱脚处的排水沟；

步骤6：施作二次衬砌，完成隧道辅助施工作业。

本发明的有益效果是：本发明提出了采用钢波纹板+排水盲管+二次衬砌的具有防排水功能的支护结构，用钢波纹板替代初期支护后，不仅加快了初期支护的施工速度，因其良好的密封性能还能使用排水盲管进一步替代传统隧道的防水层，经济效益显著，可广泛应用于各种有较高防排水要求的富水地层隧道；利用波纹板相邻波峰间的空隙，埋设环向排水盲管，连接各排水盲管后施作二次衬砌以及排水沟等其他隧道辅助施工作业，形成系统的一种适用于富水地层的防排水功能的支护结构；且波纹板可以根据不同尺寸隧道断面提前预制，相邻波纹板的连接简单，大大缩短了隧道开挖暴露时间，波纹板本身良好的密封性又可以代替传统隧道中的防水层，降低施工风险的同时能大幅缩短工期，既有良好的经济效益。

附图说明

图1为发明支护结构的横断面结构示意图。

图2为图1中Ⅰ-Ⅰ纵向断面的结构示意图。

图3为本发明涉及的钢波纹管环向拼接示意图。

图4为本发明涉及的钢波纹管纵向拼接示意图。

图中：1-隧道围岩；2-钢波纹板；21-螺栓孔；22-螺栓；3-二次衬砌；4-喷射混凝土；5-无纺布；6-环向排水盲管；7-纵向排水盲管；8-横向排水盲管；9-排水沟。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1和图2所示本发明适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，包括喷射混凝土4、钢波纹板2、环向排水盲管6、纵向排水盲管7和横向排水盲管8。喷射混凝土4位于支护结构最外层，附着于隧道围岩1，用于找平、补强隧道围岩1；喷射混凝土4内表面铺设有无纺布5，无纺布5内表面铺设有钢波纹板2，钢波纹板2波纹的波峰波谷排布方向与隧道纵深方向一致，且外侧波峰与无纺布5紧密贴合；所述环向排水盲管6沿隧道环向铺设于拱顶和拱墙部分，并嵌于钢波纹板2外侧的波谷与无纺布5之间的；所述纵向排水盲管7沿隧道纵深方向设置于钢波纹板2与无纺布5之间，并与各条环向排水盲管6端部连接；所述横向排水盲管8一端穿过钢波纹板2与纵向排水盲管7连接，另一端通向拱脚处的排水沟9；所述钢波纹板2内侧施作二次衬砌3。

钢波纹板可以根据不同尺寸的隧道断面提前预制，钢波纹板板件的端部根据需要预留螺栓孔，以便于使用螺栓连接环向相邻或纵向相邻的板件，拱脚处预留横向排水管孔。钢波纹板的表面采用防腐处理，通常采用的措施为钢波纹板表面镀锌，通常满足镀锌厚度≥84μm。钢波纹板2壁厚t为4.0~12.0mm，波距L为125 mm、200 mm、300 mm、380 mm或400mm，波高D为25 mm、55 mm、110 mm、140 mm或150mm。

施工步骤如下：

步骤1、富水地层中的隧道围岩开挖后，在围岩表面喷射混凝土，填平围岩超挖部分，使隧道围岩形成平整的表面，补强围岩的同时还能利于无纺布的铺设。

步骤2、在喷射混凝土的表面铺设无纺布，无纺布的作用是防止隧道围岩的泥沙等杂质进入并堵塞环向排水盲管。

步骤3、在设计位置布置纵向环水盲管，布置的原则是使环向排水盲管满足排水要求本方案中采取2米间距且每环排水盲管都处于钢波纹板的外侧波纹凹陷处，波纹板外侧波峰与无纺布紧密贴合。

步骤4、在隧道拱脚处铺设纵向排水盲管，纵向排水盲管每隔2米分别设置与环向排水盲管、横向排水盲管相匹配的接口，连接环向排水盲管与横向排水盲管；

步骤5、逐环铺设钢波纹板，相邻的钢波纹板用螺栓连接，每一环用四至五块波纹板拼接而成；钢波纹板根据拼接要求预留出端部螺栓孔，拱角处预留横向排水管孔；隧道纵向的钢波纹板使用螺栓连接，形成基于钢波纹板的初期支护与防排水系统；

步骤6、钢波纹板闭合成环后，横向排水盲管穿过墙角处预留的横向排水管孔，并连接横向排水盲管与纵向排水盲管；

步骤7、施作二次衬砌，完成排水沟等其他隧道辅助施工作业。

Claims (6)

1.一种适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，其特征在于，包括喷射混凝土（4）、钢波纹板（2）、环向排水盲管（6）、纵向排水盲管（7）和横向排水盲管（8）；喷射混凝土（4）位于支护结构最外层，附着于隧道围岩（1），用于找平、补强隧道围岩（1）；喷射混凝土（4）内表面铺设有无纺布（5），无纺布（5）内表面铺设有钢波纹板（2），钢波纹板（2）波纹的波峰波谷排布方向与隧道纵深方向一致，且外侧波峰与无纺布（5）紧密贴合；所述环向排水盲管（6）沿隧道环向铺设于拱顶和拱墙部分，并嵌于钢波纹板（2）外侧的波谷与无纺布（5）之间的；所述纵向排水盲管（7）沿隧道纵深方向设置于钢波纹板（2）与无纺布（5）之间，并与各条环向排水盲管（6）端部连接；所述横向排水盲管（8）一端穿过钢波纹板（2）与纵向排水盲管（7）连接，另一端通向拱脚处的排水沟（9）；所述钢波纹板（2）内侧施作二次衬砌（3）。

2.根据权利要求1所述的适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，其特征在于，所述钢波纹板（2）为多片拼接，每片钢波纹板片四周均设有螺栓孔（21），环向相邻和纵向相邻的钢波纹板片均通过螺栓（22）固定连接。

3.根据权利要求1所述的适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，其特征在于，所述钢波纹板（2）在拱脚处预留有供横向排水盲管（8）穿过的横向排水管孔。

4.根据权利要求1所述的适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，其特征在于，所述钢波纹板（2）的表面镀锌，镀锌厚度≥84μm。

5.根据权利要求1所述的适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构，其特征在于，所述钢波纹板（2）壁厚t为4.0~12.0mm，波距L为125 mm、200 mm、300 mm、380 mm或400mm，波高D为25 mm、55 mm、110 mm、140 mm或150mm。

6.一种权利要求1所述的适用于富水地层的具有防排水功能的支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：富水地层隧道围岩开挖后，利用喷射混凝土找平、补强围岩；

步骤2：在喷射混凝土的表面铺设无纺布；

步骤3：在隧道拱脚处铺设纵向排水盲管，根据钢波纹板外侧波谷的位置在隧道拱顶和拱墙部分铺设环向排水盲管，并连接纵向排水盲管连接环向排水盲管；

步骤4：逐环铺设钢波纹板，且钢波纹板外侧波峰与无纺布紧密贴合，相邻的钢波纹板片用螺栓连接；位于拱脚处的钢波纹板片上预留横向排水管孔；

步骤5：钢波纹板闭合成环后，横向排水盲管一端穿过预留的横向排水管孔，与纵向排水盲管连接，另一端通向拱脚处的排水沟；

步骤6：施作二次衬砌，完成隧道辅助施工作业。