CN110344880A - 一种富水隧洞施工超前排水结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种富水隧洞施工超前排水结构；技术方案是：一种富水隧洞施工超前排水结构，包括超前排水孔，所述超前排水孔沿隧洞掘进方向延伸至岩体地下水内，所述超前排水孔位于隧洞侧边的岩体内；还包括排水孔，所述排水孔位于隧洞侧边的岩体内，所述排水孔与超前排水孔连通，所述排水孔、超前排水孔沿隧洞掘进方向依次排列；所述排水孔内侧壁设有防渗水层，所述排水孔用于排出超前排水孔溢出的水。本发明能够实现隧道施工中富水岩体的地下水的超前自排出，确保施工进度和施工安全；具有结构简单、施工方便、安全可靠的特点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种富水隧洞施工超前排水结构及施工方法。
背景技术
近些年，隧道工程技术的飞速发展，我国在水利水电、交通、市政、地下工程等隧洞工程领域攻克了众多的工程技术难题，取得了令人瞩目的成就。隧道施工需要在岩土体内开设隧洞，在富含大量地下水的岩体的隧道施工中常发生涌突水，造成工程停工，工期延长等一系列问题。目前主要采用在掌子面直接钻取超前排水孔，使岩土体中的水自隧洞底板流出。虽然能够起到排水的效果，但是影响隧道的施工进度。同时难以控制水流，为保证施工的正常进行和施工安全需要增设排水装置。
发明内容
针对上述现有富水隧洞施工排水影响施工进度、难以保证施工安全的技术问题；本发明提供了一种富水隧洞施工超前排水结构，能够实现隧道施工中富水岩体的地下水的超前自排出，确保施工进度和施工安全。
本发明通过下述技术方案实现：
一种富水隧洞施工超前排水结构，包括超前排水孔，所述超前排水孔沿隧洞掘进方向延伸至岩体地下水内，所述超前排水孔位于隧洞侧边的岩体内；还包括排水孔，所述排水孔位于隧洞侧边的岩体内，所述排水孔与超前排水孔连通，所述排水孔、超前排水孔沿隧洞掘进方向依次排列；所述排水孔内侧壁设有防渗水层，所述排水孔用于排出超前排水孔溢出的水。
本发明使得隧洞掘进方向前方的富水岩体中的地下水，由超前排水孔渗出经排水孔排出；由于地下水具有一定的压力，因此本发明能够实现富水岩体中的地下水自排出。并且，岩体中的地下水从隧洞一侧的岩体内排出，故不干扰隧洞掌子里面的施工。同时，排水孔内的防渗水层，能够防止地下水渗出隧洞侧面的岩体，确保隧洞施工安全。
进一步的，所述排水孔内适配有排水管，所述排水管长度大于排水孔深度，进一步的防止地下水冲刷排水孔和防止地下水从排水孔周边岩体流出。
优选的，所述排水管连接有流量计，便于实时监测地下水的排出流量。
优选的，所述排水管还连接有压力计、开关阀，所述开关阀位于压力计后方。由开关阀可控制地下水的排堵，而压力计能够实时检测排水管内的水压，由水压和水流量以准确判断隧洞前方的地下水信息。
优选的，所述排水管末端还设有集水容器，用于储存排水管中流出的地下水。
优选的，所述集水容器连接有抽水装置，可加速水流的排出以及便于将水流排至指定的位置。
优选的，所述排水管的内径大于超前排水孔孔径，防止地下水压作用在排水管和防渗水层端面，也防止地下水进入排水孔与防渗水层之间。
本发明还提供了一种富水隧洞施工超前排水结构施工方法，用于筑设上述的超前排水结构，包括以下步骤：
探测富水岩体地下水埋藏位置；
在隧洞侧边的岩体内，沿隧洞掘进方向开设延伸至地下水埋藏位置前端的排水孔；对于岩体地下水埋藏位置位于隧洞中段，或岩体地下水埋藏位置距离隧洞洞口较远的情况，在隧洞一侧开设支洞以便于筑设排水孔和超前排水孔；
在排水孔内安设排水管，给排水管与排水孔之间的空隙注入防渗水泥砂浆固定排水管；
在排水管底端，沿隧洞掘进方向开设延伸至地下水埋藏位置内的超前排水孔。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明在隧洞侧边的岩体内沿隧洞掘进方依次开设排水孔、超前排水孔，排水孔内侧壁设有防渗水层；使得隧洞掘进方向前方的富水岩体中的地下水，由超前排水孔渗出经排水孔排出。由于地下水具有一定的压力，因此本发明能够实现富水岩体中的地下水自排出。并且，岩体中的地下水从隧洞一侧的岩体内排出，故不干扰隧洞掌子里面的施工。同时，排水孔内的防渗水层，能够防止地下水渗出隧洞侧面的岩体，确保隧洞施工安全。因此本发明能够避免在掌子面开挖时发生涌突水带来的安全风险和财产损失，具有结构简单、施工方便、安全可靠的特点。
2、排水管上设有流量计、开关阀、压力计，在开关阀关闭的情况下，可以通过水压计获取和监测富水岩体的地下水压力；在水管阀门打开的情况下，可以通过流量计获取和监测富水岩体的地下水排出流量。因此可获得地下水水压力、水流量、水流速等地下水参数，以准确的判断富水岩体中的地下水特性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A面示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-超前排水孔，2-排水孔，3-防渗水层，4-排水管，5-流量计，6-压力计，7-开关阀，8-集水容器，10-岩体，11-隧洞。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
一种富水隧洞施工超前排水结构，包括超前排水孔1，所述超前排水孔1沿隧洞11掘进方向延伸至岩体10地下水内，且所述超前排水孔1位于隧洞11侧边的岩体内。还包括排水孔2，所述排水孔1位于隧洞11侧边的岩体10内，所述排水孔2与超前排水孔1连通。所述排水孔2、超前排水孔1沿隧洞掘进方向依次排列，也就是说，超前排水孔1位于排水孔2的前方(以隧洞掘进方向为前方)。所述排水孔2内侧壁设有防渗水层3，所述排水孔2用于排出超前排水孔1溢出的水，以防止地下水从排水孔2流入岩体10的裂隙内，影响隧道的正常施工和施工安全。
本发明能够使得隧洞11掘进方向前方的富水岩体中的地下水，由超前排水孔1渗出经排水孔2排出。由于地下水具有一定的压力，因此本发明能够实现富水岩体中的地下水自排出。并且，岩体中的地下水从隧洞11一侧的岩体10内排出，故不干扰隧洞11掌子里面的施工。同时，排水孔2内的防渗水层3，能够防止地下水渗出隧洞11侧面的岩体10，确保隧洞施工安全。
进一步的，所述排水孔2内适配有排水管4，即排水孔2作为排水管4的安装管使用。进一步的防止地下从排水孔2渗入岩体10和防止地下水从排水孔2周边的岩体10流出，确保隧洞施工安全。所述排水管4长度大于排水孔2深度，以防止地下水冲刷岩体10。
优选的，所述排水管4连接有流量计5，便于实时监测地下水的排出流量。
优选的，所述排水管4还连接有压力计6、开关阀7，所述开关阀7位于压力计6后方，以使得开关阀7关闭后，压力计6仍然能检测地下水压。同时由开关阀7可控制地下水的排堵，而压力计6能够实时检测排水管4内的水压，因此由水压和水流量可以准确判断隧洞11前方的地下水信息，以便于及时的采取应对措施，确保施工人员安全和财产安全。
优选的，所述排水管4末端还设有集水容器8，如集水池、集水箱等，用于储存排水管4中流出的地下水。一方面可以暂存地下水，以沉积地下水中的泥沙；另一方面便于地下水的定向排放。
优选的，所述集水容器8连接有抽水装置，如虹吸管、抽水泵等，通过抽水装置可加速地下水的排出以及便于将水流排至指定的位置。
优选的，所述排水管4的内径大于超前排水孔1孔径，防止地下水压作用在排水管4和防渗水层3端面，也防止地下水进入排水孔2与防渗水层3之间。
需要说明的是，超前排水孔1的孔径应根据预测的地下水水量确定，深度根据富水岩体主要地下水埋藏位置深度确定；排水孔2的孔径和孔深应根据超前排水孔1孔径和排水管4外径确定。若排水管4的长度过长，可采用螺纹连接的多段管组成。
本发明还提供了一种富水隧洞施工超前排水结构施工方法，用于筑设上述的超前排结构，包括以下步骤：
在施工前，探测富水岩体地下水埋藏位置；
如地下水埋藏位置靠近山体外侧，则直接由山体外，在隧洞挖掘位置侧边的岩体内，沿隧洞掘进方向开设(钻掘)延伸至地下水埋藏位置前端的排水孔；
对于岩体地下水埋藏位置位于隧洞中段，或岩体地下水埋藏位置距离隧洞洞口较远的情况，当隧洞掘进至地下水埋藏位置前端时暂停掘进，在隧洞一侧开设(挖掘/钻掘)支洞以便于筑设排水孔和超前排水孔；
在排水孔内安设排水管，给排水管与排水孔之间的空隙注入防渗水泥砂浆固定排水管，同时也在排水孔的内侧壁形成致密的防渗水层；
在排水管底端，沿隧洞掘进方向开设(钻掘)延伸至地下水埋藏位置内的超前排水孔，此时会有大量地下水排出，需注意在排水管口进行临时封堵；
在排水管上安装流量计、开关阀、压力计；
在排水管末端安装集水容器，并连接抽水装置。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种富水隧洞施工超前排水结构，包括超前排水孔(1)，所述超前排水孔(1)沿隧洞(11)掘进方向延伸至岩体(10)地下水内，其特征在于：所述超前排水孔(1)位于隧洞(11)侧边的岩体(10)内；
还包括排水孔(2)，所述排水孔(2)位于隧洞(11)侧边的岩体(10)内，所述排水孔(2)与超前排水孔(1)连通，所述排水孔(2)、超前排水孔(1)沿隧洞(11)掘进方向依次排列；
所述排水孔(2)内侧壁设有防渗水层(3)，所述排水孔(2)用于排出超前排水孔(1)溢出的水。
2.根据权利要求1所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述排水孔(2)内适配有排水管(4)，所述排水管(4)长度大于排水孔(2)深度。
3.根据权利要求2所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述排水管(4)连接有流量计(5)。
4.根据权利要求3所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述排水管(4)还连接有压力计(6)、开关阀(7)，所述开关阀(7)位于压力计(6)后方。
5.根据权利要求4所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述排水管(4)末端还设有集水容器(8)。
6.根据权利要求5所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述集水容器(8)连接有抽水装置。
7.根据权利要求2所述的富水隧洞施工超前排水结构，其特征在于：所述排水管(4)的内径大于超前排水孔(1)孔径。
8.一种富水隧洞施工超前排水结构施工方法，其特征在于，用于筑设权利要求1～7任意一项所述的富水隧洞施工超前排水结构，包括以下步骤：
探测富水岩体地下水埋藏位置；
在隧洞侧边的岩体内，沿隧洞掘进方向开设延伸至地下水埋藏位置前端的排水孔；
在排水孔内安设排水管；
在排水管底端，沿隧洞掘进方向开设延伸至地下水埋藏位置内的超前排水孔。
9.根据权利要求8所述的富水隧洞施工超前排水结构施工方法，其特征在于：安装排水管时，给排水管与排水孔之间的空隙注入防渗水泥砂浆。
10.根据权利要求8所述的富水隧洞施工超前排水结构施工方法，其特征在于：开设排水孔前在隧洞一侧开设支洞。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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