CN110847960A - 一种三连拱隧道排水装置及其施工方法 - Google Patents

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张斌
刘方
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Abstract

本发明专利涉及三连拱隧道施工技术领域，尤其涉及一种三连拱隧道排水装置及其施工方法。包括左洞、中洞和右洞，包括初期支护喷射混凝土和二衬模筑混凝土，初期支护喷射混凝土和二衬模筑混凝土之间设有环向排水盲管、无纺布和EVA防水板，中洞的拱顶与左洞的拱顶连接处、以及中洞的拱顶与右洞的拱顶连接处，有纵向透水盲管；环向排水盲管及纵向透水盲管直接与边洞排水沟相连。本发明通过依次设置初期支护喷射混凝土、环向排水盲管、纵向透水盲管、竖向导水管、无纺布、EVA防水板、二衬模筑混凝土、排水沟和中心排水管，对隧道的拱顶和边墙采用复合式衬砌防排水方案，通过设计三连拱隧道排水装置能够有效保证隧道的排水性能。

Description

一种三连拱隧道排水装置及其施工方法
技术领域
本发明专利涉及三连拱隧道施工技术领域，尤其涉及一种三连拱隧道排水装置及其施工方法。
背景技术
目前。我国地下工程三连拱结构常见于地下车站中，一般采用全包防水型式，由于中墙拱顶二衬“雁尾”处为防水最为薄弱环节，渗漏经常发生。随着我国铁路事业的大力发展，深埋地下车站越来越多，如京张八达岭地下站，车站最深处埋深约超过100m，地下水丰富，目前三连拱防排水研究成果较少，技术尚不成熟。
发明内容
针对现有技术中存在的三连拱隧道结构防水、排水效果不好的技术问题，本发明提供了一种三连拱隧道排水装置及其施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种三连拱隧道排水装置，包括依次并排设置的左洞、中洞和右洞，所述左洞的拱顶、左洞的左侧边墙、中洞的拱顶、右洞拱顶和右洞的右侧边墙，均由多层结构构成，所述多层结构包括外层的初期支护喷射混凝土和内层的二衬模筑混凝土，所述初期支护喷射混凝土和二衬模筑混凝土之间依次设置有环向排水盲管、无纺布和EVA防水板，所述中洞的拱顶与左洞的拱顶连接处、以及中洞的拱顶与右洞的拱顶连接处，均设置有纵向透水盲管；所述左洞上的环向排水盲管与设置在左洞左下侧的第一边洞排水沟相连，左洞和中洞之间的纵向透水盲管与第一边洞排水沟相连，所述右洞上的环向排水盲管与设置在右洞右下侧的第二边洞排水沟相连，中洞和右洞之间的纵向透水盲管与第二边洞排水沟相连。
进一步地，所述中洞的左右两侧均设置有第二侧水沟，所述纵向透水盲管通过竖向导水管与第二侧水沟相连，所述中洞地面下埋设有隧底中心排水管，所述第二侧水沟通过横向排水管相连，且所述隧底中心排水管的高度低于第二侧水沟的高度。
进一步地，所述左洞的左右两侧均设置有第一侧水沟，所述第一侧水沟的高度低于第一边洞排水沟的高度；所述右洞的左右两侧均设置有第三侧水沟，所述第三侧水沟的高度低于第二边洞排水沟的高度。
进一步地，所述无纺布与EVA防水板之间还设置有排气管，所述排气管包括环向排气管，环向排气管上无缝搭接有纵向排气管，所述纵向排气管上设置有多个排气孔，所述排气管通过连接管与抽气泵相连，所述连接管上还设置有接口阀。
进一步地，所述左洞、中洞和右洞的二衬模筑混凝土上设置有纵向施工缝，所述纵向施工缝与內轨顶面相同的高度相同；所述纵向施工缝内设置有遇水膨胀止水条，且纵向施工缝的的中部设置有中埋式钢边橡胶止水带。
一种三连拱隧道排水装置施工方法，所述方法包括：
隧道端面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，对初期支护喷射混凝土凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
在左洞的拱顶、左洞的左侧边墙、中洞的拱顶、右洞的拱顶和右洞的右侧边墙铺设环向排水盲管，所述环向排水盲管沿初期支护喷射混凝土的轮廓进行铺设；
在中洞的拱顶与左洞的拱顶连接处、以及中洞的拱顶与右洞的拱顶连接处，分别铺设纵向透水盲管，将纵向透水盲管设置于环向排水盲管下方，并将纵向透水盲管与环向排水盲管相连；在中洞左右两边的中墙内埋设竖向导水管，并将竖向导水管的顶部与纵向透水盲管相连；
沿环向排水盲管铺设无纺布；
将排气管上的环向排气管与纵向排气管进行无缝搭接，然后将排气管固定在EVA防水板外侧，用密封胶条将EVA防水板的四周与初期支护喷射混凝土密封贴合；将抽气泵通过连接管与排气管相连，排气管的另一端密封，打开连接管上的接口阀，启动抽气泵将EVA防水板与初期支护喷射混凝土之间的空气抽出；
预埋横向排水管和隧底中心排水管，二衬模筑混凝土设有纵向施工缝，在纵向施工缝中设置遇水膨胀止水条，并在纵向施工缝的中部设置中埋式钢边橡胶止水带；固定二衬模筑混凝土的模板，浇筑二衬模筑混凝土；
分别进行第一侧水沟、第二侧水沟和第三侧水沟的施工，将埋设的左洞中的横向排水管与第一侧水沟连通，右洞中的横向排水管与第三侧水沟连通，将竖向导水管的底部与第二侧水沟连通，将中洞中的横向排水管分别与第二侧水沟和隧底中心排水管连通。
进一步地，所述环向排水盲管的直径为50mm，所述纵向透水盲管的直径为80mm，所述竖向导水管的直径为100mm，且竖向导水管为PVC管，所述隧底中心排水管的直径为400-1000mm，隧底中心排水管的周边用透水混凝土包围。
进一步地，所述环向排气管的直径为5-20mm，两个相邻的环向排气管之间的间距为3-6m，所述纵向排气管的直径为3-10mm，长度为1-3m，两个相邻的纵向排气管之间的间距为1-5m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过依次设置初期支护喷射混凝土、环向排水盲管、无纺布、排气管、EVA防水板和二衬模筑混凝土，对隧道的拱顶和边墙采用半包型防水方案，能够有效保证隧道的防水性能。采用EVA防水板能够有效防止隧道周边围岩中的地下水进入隧道内部。三连拱中洞拱顶“雁尾”处设置纵向透水盲管，中墙内埋设PVC竖向导水管将该处汇集的地下水引流到隧道内的隧底中心排水管中，防止“雁尾”处出现地下水压过大现象，减小隧道结构的负荷载。隧底中心排水管用于疏干隧道外部围岩中的地下水。排水管直径根据隧道涌水量确定，400～1000mm为宜，排水管周边采用透水混凝土包裹。抽气泵与环向排气管一端连接，另一端密封，将EVA防水板背后空气抽出，EVA防水板在空气负压的作用下与初期支护喷射混凝土紧密连接，防止出现二衬模筑混凝土别后脱空，有效提高防水板的铺设质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处放大示意图；
图3为图1中B处放大示意图；
图4为图1中C处放大示意图；
图5为图1中D处放大示意图；
图6为本发明排气管展开示意图。
图中标记：1、左洞；2、中洞；3、右洞；4、初期支护喷射混凝土；5、环向排水盲管；6、无纺布；7、排气管；8、EVA防水板；9、二衬模筑混凝土；10、纵向透水盲管；11、竖向导水管；12、第一侧水沟；13、第二侧水沟；14、横向排水管；15、隧底中心排水管；16、內轨顶面；17、第三侧水沟；18、接口阀；19、钢边橡胶止水带；20、遇水膨胀止水条；21、抽气泵；22、连接管；23、环向排气管；24、纵向排气管；25、排气孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本发明的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能出现的顺序不同。例如,取决于于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行。
在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例1
如图1至图6所示，本发明的一个实施例公开了一种三连拱隧道排水装置，包括依次并排设置的左洞1、中洞2和右洞3，所述左洞1的拱顶、左洞1的左侧边墙、中洞2的拱顶、右洞3拱顶和右洞3的右侧边墙，均由多层结构构成，所述多层结构包括外层的初期支护喷射混凝土4和内层的二衬模筑混凝土9，所述初期支护喷射混凝土4和二衬模筑混凝土9之间依次设置有环向排水盲管5、无纺布6和EVA防水板8，所述中洞2的拱顶与左洞1的拱顶连接处、以及中洞2的拱顶与右洞3的拱顶连接处，均设置有纵向透水盲管10；所述左洞1上的环向排水盲管5与设置在左洞1左下侧的第一边洞排水沟相连，左洞1和中洞2之间的纵向透水盲管10与第一边洞排水沟相连，所述右洞3上的环向排水盲管5与设置在右洞3右下侧的第二边洞排水沟相连，中洞2和右洞3之间的纵向透水盲管10与第二边洞排水沟相连。
所述中洞2的左右两侧均设置有第二侧水沟13，所述纵向透水盲管10通过竖向导水管11与第二侧水沟13相连，所述中洞2地面下埋设有隧底中心排水管15，所述第二侧水沟13通过横向排水管14相连，且所述隧底中心排水管15的高度低于第二侧水沟13的高度。
所述左洞1的左右两侧均设置有第一侧水沟12，所述第一侧水沟12的高度低于第一边洞排水沟的高度；所述右洞3的左右两侧均设置有第三侧水沟17，所述第三侧水沟17的高度低于第二边洞排水沟的高度。
所述无纺布6与EVA防水板8之间还设置有排气管7，所述排气管7包括环向排气管23，环向排气管23上无缝搭接有纵向排气管24，所述纵向排气管24上设置有多个排气孔25，所述排气管7通过连接管22与抽气泵21相连，所述连接管22上还设置有接口阀18。
所述左洞1、中洞2和右洞3的二衬模筑混凝土9上设置有纵向施工缝，所述纵向施工缝与內轨顶面16相同的高度相同；所述纵向施工缝内设置有遇水膨胀止水条20，且纵向施工缝的的中部设置有中埋式钢边橡胶止水带19。
实施例2
如图1至图6所示，本实施例公开了一种三连拱隧道排水装置施工方法，所述方法包括以下步骤：
S101.隧道端面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，对初期支护喷射混凝土4凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
S102.在左洞1的拱顶、左洞1的左侧边墙、中洞2的拱顶、右洞3的拱顶和右洞3的右侧边墙铺设环向排水盲管5，所述环向排水盲管5沿初期支护喷射混凝土4的轮廓进行铺设；
S103.在中洞2的拱顶与左洞1的拱顶连接处、以及中洞2的拱顶与右洞3的拱顶连接处，分别铺设纵向透水盲管10，将纵向透水盲管10设置于环向排水盲管5下方，并将纵向透水盲管10与环向排水盲管5相连；在中洞2左右两边的中墙内埋设竖向导水管11，并将竖向导水管11的顶部与纵向透水盲管10相连；
S104.沿环向排水盲管5铺设无纺布6；
S105.将排气管7上的环向排气管23与纵向排气管24进行无缝搭接，然后将排气管7固定在EVA防水板8外侧，用密封胶条将EVA防水板8的四周与初期支护喷射混凝土4密封贴合；将抽气泵21通过连接管22与排气管7相连，排气管7的另一端密封，打开连接管22上的接口阀18，启动抽气泵21将EVA防水板与初期支护喷射混凝土4之间的空气抽出；
S106.预埋横向排水管14和隧底中心排水管15，二衬模筑混凝土设有纵向施工缝，在纵向施工缝中设置遇水膨胀止水条，并在纵向施工缝的中部设置中埋式钢边橡胶止水带；固定二衬模筑混凝土的模板，浇筑二衬模筑混凝土；
S107.分别进行第一侧水沟12、第二侧水沟13和第三侧水沟17的施工，将埋设的左洞1中的横向排水管14与第一侧水沟12连通，右洞3中的横向排水管14与第三侧水沟17连通，将竖向导水管11的底部与第二侧水沟13连通，将中洞2中的横向排水管14分别与第二侧水沟13和隧底中心排水管15连通。
所述环向排水盲管5的直径为50mm，所述纵向透水盲管10的直径为80mm，所述竖向导水管11的直径为100mm，且竖向导水管11为PVC管，所述隧底中心排水管15的直径为400-1000mm，隧底中心排水管15的具体直径可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整，隧底中心排水管15的周边用透水混凝土包围。
所述环向排气管23的直径为5-20mm，环向排气管23的具体直径可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整，两个相邻的环向排气管23之间的间距为3-6m，环向排气管23的具体间距可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整，所述纵向排气管24的直径为3-10mm，纵向排气管24的具体直径可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整，长度为1-3m，纵向排气管24的具体长度可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整，两个相邻的纵向排气管24之间的间距为1-5m，纵向排气管24的具体间距可以根据实际情况在这个直径范围内进行调整。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，区别在于，所述隧底中心排水管15的直径为400mm，所述环向排气管23的直径为5mm，两个相邻的环向排气管23之间的间距为3m，所述纵向排气管24的直径为3mm，长度为1m，两个相邻的纵向排气管24之间的间距为1m。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同，区别在于，所述隧底中心排水管15的直径为700mm，所述环向排气管23的直径为12mm，两个相邻的环向排气管23之间的间距为5m，所述纵向排气管24的直径为6mm，长度为2m，两个相邻的纵向排气管24之间的间距为3m。
实施例5
本实施例与实施例2基本相同，区别在于，所述隧底中心排水管15的直径为1000mm，所述环向排气管23的直径为20mm，两个相邻的环向排气管23之间的间距为6m，所述纵向排气管24的直径为10mm，长度为3m，两个相邻的纵向排气管24之间的间距为5m。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种三连拱隧道排水装置，其特征在于：包括依次并排设置的左洞(1)、中洞(2)和右洞(3)，所述左洞(1)的拱顶、左洞(1)的左侧边墙、中洞(2)的拱顶、右洞(3)拱顶和右洞(3)的右侧边墙，均由多层结构构成，所述多层结构包括外层的初期支护喷射混凝土(4)和内层的二衬模筑混凝土(9)，所述初期支护喷射混凝土(4)和二衬模筑混凝土(9)之间依次设置有环向排水盲管(5)、无纺布(6)和EVA防水板(8)，所述中洞(2)的拱顶与左洞(1)的拱顶连接处、以及中洞(2)的拱顶与右洞(3)的拱顶连接处，均设置有纵向透水盲管(10)；所述左洞(1)上的环向排水盲管(5)与设置在左洞(1)左下侧的第一边洞排水沟相连，左洞(1)和中洞(2)之间的纵向透水盲管(10)与第一边洞排水沟相连；所述右洞(3)上的环向排水盲管(5)与设置在右洞(3)右下侧的第二边洞排水沟相连，中洞(2)和右洞(3)之间的纵向透水盲管(10)与第二边洞排水沟相连。
2.如权利要求1所述的三连拱隧道排水装置，其特征在于：所述中洞(2)的左右两侧均设置有第二侧水沟(13)，所述纵向透水盲管(10)通过竖向导水管(11)与第二侧水沟(13)相连，所述中洞(2)地面下埋设有隧底中心排水管(15)，所述第二侧水沟(13)通过横向排水管(14)相连，且所述隧底中心排水管(15)的高度低于第二侧水沟(13)的高度。
3.如权利要求1所述的三连拱隧道排水装置，其特征在于：所述左洞(1)的左右两侧均设置有第一侧水沟(12)，所述第一侧水沟(12)的高度低于第一边洞排水沟的高度；所述右洞(3)的左右两侧均设置有第三侧水沟(17)，所述第三侧水沟(17)的高度低于第二边洞排水沟的高度。
4.如权利要求1所述的三连拱隧道排水装置，其特征在于：所述无纺布(6)与EVA防水板(8)之间还设置有排气管(7)，所述排气管(7)包括环向排气管(23)，环向排气管(23)上无缝搭接有纵向排气管(24)，所述纵向排气管(24)上设置有多个排气孔(25)，所述排气管(7)通过连接管(22)与抽气泵(21)相连，所述连接管(22)上还设置有接口阀(18)。
5.如权利要求1所述的三连拱隧道排水装置，其特征在于：所述左洞(1)、中洞(2)和右洞(3)的二衬模筑混凝土(9)上设置有纵向施工缝，所述纵向施工缝与內轨顶面(16)相同的高度相同；所述纵向施工缝内设置有遇水膨胀止水条(20)，且纵向施工缝的的中部设置有中埋式钢边橡胶止水带(19)。
6.一种三连拱隧道排水装置施工方法，其特征在于，所述方法包括：
隧道端面开挖后，对围岩进行处理，铺设钢筋，搭设模板，喷射混凝土，对初期支护喷射混凝土(4)凹凸不平的表面进行处理，并用防水砂浆调平；
在左洞(1)的拱顶、左洞(1)的左侧边墙、中洞(2)的拱顶、右洞(3)的拱顶和右洞(3)的右侧边墙铺设环向排水盲管(5)，所述环向排水盲管(5)沿初期支护喷射混凝土(4)的轮廓进行铺设；
在中洞(2)的拱顶与左洞(1)的拱顶连接处、以及中洞(2)的拱顶与右洞(3)的拱顶连接处，分别铺设纵向透水盲管(10)，将纵向透水盲管(10)设置于环向排水盲管(5)下方，并将纵向透水盲管(10)与环向排水盲管(5)相连；在中洞(2)左右两边的中墙内埋设竖向导水管(11)，并将竖向导水管(11)的顶部与纵向透水盲管(10)相连；
沿环向排水盲管(5)铺设无纺布(6)；
将排气管(7)上的环向排气管(23)与纵向排气管(24)进行无缝搭接，然后将排气管(7)固定在EVA防水板(8)外侧，用密封胶条将EVA防水板(8)的四周与初期支护喷射混凝土(4)密封贴合；将抽气泵(21)通过连接管(22)与排气管(7)相连，排气管(7)的另一端密封，打开连接管(22)上的接口阀(18)，启动抽气泵(21)将EVA防水板与初期支护喷射混凝土(4)之间的空气抽出；
预埋横向排水管(14)和隧底中心排水管(15)，二衬模筑混凝土设有纵向施工缝，在纵向施工缝中设置遇水膨胀止水条，并在纵向施工缝的中部设置中埋式钢边橡胶止水带；固定二衬模筑混凝土的模板，浇筑二衬模筑混凝土；
分别进行第一侧水沟(12)、第二侧水沟(13)和第三侧水沟(17)的施工，将埋设的左洞(1)中的横向排水管(14)与第一侧水沟(12)连通，右洞(3)中的横向排水管(14)与第三侧水沟(17)连通，将竖向导水管(11)的底部与第二侧水沟(13)连通，将中洞(2)中的横向排水管(14)分别与第二侧水沟(13)和隧底中心排水管(15)连通。
7.根据权利要求6所述的三连拱隧道排水装置施工方法，其特征在于：所述环向排水盲管(5)的直径为50mm，所述纵向透水盲管(10)的直径为80mm，所述竖向导水管(11)的直径为100mm，且竖向导水管(11)为PVC管，所述隧底中心排水管(15)的直径为400-1000mm，隧底中心排水管(15)的周边用透水混凝土包围。
8.根据权利要求6所述的三连拱隧道排水装置施工方法，其特征在于：所述环向排气管(23)的直径为5-20mm，两个相邻的环向排气管(23)之间的间距为3-6m，所述纵向排气管(24)的直径为3-10mm，长度为1-3m，两个相邻的纵向排气管(24)之间的间距为1-5m。
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