CN111271118B - 适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造及其施工方法，其中重构的排水构造包括铺设在重构的隧底仰拱初期支护内的环向盲管，与环向盲管相连通的深埋中心管，以及与深埋中心管相连通的下穿泄水洞，深埋中心管位于重构的隧底仰拱初期支护的下方，深埋中心管沿隧道的纵向设置，下穿泄水洞位于深埋中心管的下方，下穿泄水洞沿隧道的横向设置。本发明将深埋中心管下移，可收集仰拱及填充层以下部位积水，消除地下水对隧道底部结构的作用；深埋中心管将积水向下穿泄水洞引排，有效解决工程中深埋中心管设置后无法与既有隧道水沟顺接的难题，顺利将地下水引排；本发明可靠性高，过水断面大，排水能力强，能有效疏通隧底地下水并提前泄压。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，特别是一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造及其施工方法。
背景技术
随着我国铁路建设的不断发展，铁路路网规划不断完善，在岩溶地区修建的隧道越来越多，尤其是在西南山区，诸多长大复杂岩溶隧道正在修建或已投入运营。由于岩溶的复杂性、发育的不规律性，导致岩溶地区隧道出现无砟道床变形、仰拱及填充隆起等病害，严重时需采取仰拱拆换等整治措施，防止道床继续变形。
传统隧底排水构造是在仰拱范围环向布置环向盲管，地下水在水压作用下由环向盲管引入纵向盲管，纵向盲管引入两侧水沟，通过横向排水管流入中心沟而后引排至洞外。仰拱拆换后若采用传统的隧底排水构造，不能有效降低隧底水压，下移中心沟后又无法与既有水沟顺接。同时，运营隧道仰拱拆换及隧底施工主要在列车运营天窗时间，施工时间短，施工效率低，对施工安全要求极高。因此，改善岩溶地区铁路隧道重构隧底结构的排水构造及其施工方法，对解决隧底积水引发的病害至关重要。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造及其施工方法，通过重构隧底排水构造，改变隧底结构排水系统，可消除深埋中心管无法与既有水沟顺接的问题，同时降低地下水对隧道底部结构的作用，有效解决岩溶地区隧道无砟道床变形、仰拱及填充隆起等病害，确保隧道运营安全。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造，包括铺设在重构的隧底仰拱初期支护内的环向盲管，与所述环向盲管相连通的深埋中心管，以及与所述深埋中心管相连通的下穿泄水洞，所述深埋中心管位于所述重构的隧底仰拱初期支护的下方，所述深埋中心管沿隧道的纵向设置，所述下穿泄水洞位于所述深埋中心管的下方，所述下穿泄水洞沿所述隧道的横向设置。
本发明在隧底仰拱拆换后，重构的排水构造将深埋中心管下移，可有效收集仰拱及填充层以下部位积水，消除地下水对隧道底部结构的作用；深埋中心管将积水向下穿泄水洞引排，有效解决工程中深埋中心管设置后无法与既有隧道水沟顺接的难题，顺利将地下水引排。本发明重构的隧底排水构造，可靠性高，过水断面大，排水能力强，能有效疏通隧底地下水并提前泄压，避免因地下水排泄不畅或暴雨季节地下水量骤增导致仰拱结构的再次破坏，确保隧道运营安全。
作为本发明的优选方案，所述深埋中心管设有排水坡度，便于深埋中心管内的积水向下穿泄水洞方向流动，且所述深埋中心管两端采用砼端头墙封堵，其厚度大于或等于0.5m，防止渗漏。
作为本发明的优选方案，所述下穿泄水洞顶部设有通孔，所述通孔内设有联系管，所述联系管连通所述深埋中心管和所述下穿泄水洞。
作为本发明的优选方案，所述通孔的孔壁还铺设有钢管，作为施工通道。
作为本发明的优选方案，所述深埋中心管包括铺设在所述重构的隧底仰拱初期支护下方的无砂砼层，在所述无砂砼层的下方铺设有级配碎石层，在所述级配碎石层的下方铺设有混凝土垫层，且在所述级配碎石层和所述混凝土垫层之间设有钢筋混凝土管，所述钢筋混凝土管上设有多个泄水孔，所述泄水孔与所述环向盲管相连通。
作为本发明的优选方案，所有所述泄水孔在所述钢筋混凝土管上呈梅花型布置，孔径及间距可根据地下水发育程度调整。
作为本发明的优选方案，所述级配碎石层采用卵石进行填充，所述级配碎石层的高度小于或等于2m，所述级配碎石层的粒径大于或等于5cm，可有效防止石屑、泥沙渗入水沟引起水沟淤积。
作为本发明的优选方案，所述混凝土垫层的顶面向内侧施工成斜坡，便于排水。
本发明还公开了一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：施工所述下穿泄水洞，并在所述下穿泄水洞的顶部预留通孔，在所述通孔内植入钢管作为施工通道，且所述钢管和所述通孔之间的围岩间空隙注浆密实；
步骤二：待所述钢管施工完毕后，人员及机械通过所述钢管进入隧道底部开挖深埋中心管及隧道仰拱，所述深埋中心管预留排水坡度；
步骤三：待所述深埋中心管开挖完成后，在所述深埋中心管的两端设置砼端头墙进行封堵；
步骤四：在开挖的所述深埋中心管内，施工混凝土垫层，所述混凝泥土垫层的顶面向内侧施工成斜坡；
步骤五：在所述混凝土垫层的上部施工钢筋混凝土管，在所述钢筋混凝土管的表面预留泄水孔；
步骤六：在所述钢筋混凝土管的上部回填级配碎石，回填高度小于或等于2m，形成级配碎石层；在所述级配碎石层上部采用无砂砼回填至重构的隧底仰拱初期支护，形成无砂砼层；
步骤七：待所述深埋中心管施工完成后，施工所述重构的隧底仰拱初期支护，并在所述重构的隧底仰拱初期支护上铺设环向盲管和横向排水管，然后施工重构的隧底仰拱二次衬砌；
步骤八：在所述钢管内设置联系管连接所述钢筋混凝土管与所述下穿泄水洞，所述钢管与所述联系管之间的空隙采用砼回填密实，并补筑所述钢管与所述联系管间的下穿泄水洞衬砌。
本发明通过设置下穿泄水洞和钢管，为营隧道仰拱拆换及隧底排水构造重构提供了施工通道，保证运营列车不受施工影响，可提高施工效率，保证施工安全。
作为本发明的优选方案，所述步骤二中，开挖产生的弃渣通过所述钢管抛洒至下穿泄水洞内，并运输至洞外。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明在隧底仰拱拆换后，重构的排水构造将深埋中心管下移，可有效收集仰拱及填充层以下部位积水，消除地下水对隧道底部结构的作用；深埋中心管将积水向下穿泄水洞引排，有效解决工程中深埋中心管设置后无法与既有隧道水沟顺接的难题，顺利将地下水引排。本发明重构的隧底排水构造，可靠性高，过水断面大，排水能力强，能有效疏通隧底地下水并提前泄压，避免因地下水排泄不畅或暴雨季节地下水量骤增导致仰拱结构的再次破坏，确保隧道运营安全。
(2)本发明通过设置下穿泄水洞和钢管，为营隧道仰拱拆换及隧底排水构造重构提供了施工通道，保证运营列车不受施工影响，可提高施工效率，保证施工安全。
附图说明
图1是本发明所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的横断面图。
图2是图1中的深埋中心管的局部放大图。
图3是本发明所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的纵断面图。
图4是图3中的下穿泄水洞的局部放大图。
图标：1-隧底仰拱二次衬砌，2-隧底仰拱填充层，3-中心水沟，4-侧沟，5-横向排水管，6-重构的隧底仰拱初期支护，7-环向盲管，8-深埋中心管，81-混凝土垫层，82-钢筋混凝土管，83-泄水孔，84-级配碎石层，85-无砂砼层，86-砼端头墙，9-下穿泄水洞，10-通孔，11-钢管，12-联系管，13-补筑衬砌。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，岩溶隧道重构隧底结构，包括重构的隧底仰拱二次衬砌1、隧底仰拱填充层2、中心水沟3、侧沟4、横向排水管5以及重构的隧底仰拱初期支护6。
如图1、图3所示，本实施例提供一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造，包括铺设在重构的隧底仰拱初期支护6内的环向盲管7，与所述环向盲管7相连通的深埋中心管8，以及与所述深埋中心管8相连通的下穿泄水洞9，所述深埋中心管8位于所述重构的隧底仰拱初期支护6的下方，所述深埋中心管8沿隧道的纵向设置，所述下穿泄水洞9位于所述深埋中心管8的下方，所述下穿泄水洞9沿所述隧道的横向设置。
如图2所示，所述深埋中心管8包括铺设在所述重构的隧底仰拱初期支护6下方的无砂砼层85，在所述无砂砼层85的下方铺设有级配碎石层84，所述级配碎石层84采用卵石进行填充，其粒径≥5cm，所述级配碎石层84的高度小于或等于2m，在所述级配碎石层84的下方铺设有混凝土垫层81，所述混凝土垫层81的顶面向内侧施工成一定的坡度，且在所述级配碎石层84和所述混凝土垫层81之间设有钢筋混凝土管82，所述钢筋混凝土管82内径不小于30cm，其底部与混凝土垫层81间距不小于1m，所述钢筋混凝土管82上设有多个泄水孔83，所有所述泄水孔83在所述钢筋混凝土管82上呈梅花型布置，所述泄水孔83与所述环向盲管7相连通。所述深埋中心管8设有一定的排水坡度，便于管内积水向下穿泄水洞9方向流动，且所述深埋中心管8两端采用砼端头墙86进行封堵，其厚度不小于0.5m，防止渗漏。
如图4所示，所述下穿泄水洞9顶部设有通孔10，所述通孔10孔壁铺设有钢管11，且内设有联系管12，联系管12的孔径小于钢管11，所述联系管12连通所述深埋中心管8和所述下穿泄水洞9。钢管11与联系管12之间的空隙采用砼回填密实，且补筑钢管11与联系管12之间的下穿泄水洞9的补筑衬砌13。
实施例2
一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，施工如实施例1所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造，包括以下步骤：
步骤一：施工所述下穿泄水洞9，并在所述下穿泄水洞9的顶部预留通孔10，在所述通孔10内植入钢管11作为施工通道，且所述钢管11和所述通孔10之间的围岩间空隙注浆密实；
步骤二：待所述钢管11施工完毕后，人员及机械通过所述钢管11进入隧道底部开挖深埋中心管8及隧道仰拱，所述深埋中心管8预留排水坡度；开挖产生的弃渣通过所述钢管11抛洒至下穿泄水洞9内，并运输至洞外；
步骤三：待所述深埋中心管8开挖完成后，在所述深埋中心管8的两端设置砼端头墙86进行封堵；
步骤四：在开挖的所述深埋中心管8内，施工混凝土垫层81，所述混凝泥土垫层81的顶面向内侧施工成斜坡；
步骤五：在所述混凝土垫层81的上部施工钢筋混凝土管82，在所述钢筋混凝土管82的表面预留泄水孔83；
步骤六：在所述钢筋混凝土管82的上部回填级配碎石，回填高度小于或等于2m，形成级配碎石层84；在所述级配碎石层84上部采用无砂砼回填至重构的隧底仰拱初期支护6，形成无砂砼层85；
步骤七：待所述深埋中心管8施工完成后，施工所述重构的隧底仰拱初期支护6，并在所述重构的隧底仰拱初期支护6上铺设环向盲管7和横向排水管5，然后施工重构的隧底仰拱二次衬砌1；
步骤八：在所述钢管11内设置联系管12连接所述钢筋混凝土管8与所述下穿泄水洞9，所述钢管11与所述联系管12之间的空隙采用砼回填密实，并补筑所述钢管11与所述联系管12间的下穿泄水洞9的补筑衬砌13。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，其特征在于，用于施工一种适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造，所述排水构造包括铺设在重构的隧底仰拱初期支护内的环向盲管，与所述环向盲管相连通的深埋中心管，以及与所述深埋中心管相连通的下穿泄水洞，所述深埋中心管位于所述重构的隧底仰拱初期支护的下方，所述深埋中心管沿隧道的纵向设置，所述下穿泄水洞位于所述深埋中心管的下方，所述下穿泄水洞沿所述隧道的横向设置，所述深埋中心管包括铺设在所述重构的隧底仰拱初期支护下方的无砂砼层，在所述无砂砼层的下方铺设有级配碎石层，在所述级配碎石层的下方铺设有混凝土垫层，且在所述级配碎石层和所述混凝土垫层之间设有钢筋混凝土管，所述钢筋混凝土管上设有多个泄水孔，所述泄水孔与所述环向盲管相连通，
所述施工方法包括以下步骤：
步骤一：施工所述下穿泄水洞，并在所述下穿泄水洞的顶部预留通孔，在所述通孔内植入钢管作为施工通道，且所述钢管和所述通孔之间的围岩间空隙注浆密实；
步骤二：待所述钢管施工完毕后，人员及机械通过所述钢管进入隧道底部开挖深埋中心管及隧道仰拱，所述深埋中心管预留排水坡度；
步骤三：待所述深埋中心管开挖完成后，在所述深埋中心管的两端设置砼端头墙进行封堵；
步骤四：在开挖的所述深埋中心管内，施工混凝土垫层，所述混凝土垫层的顶面向内侧施工成斜坡；
步骤五：在所述混凝土垫层的上部施工钢筋混凝土管，在所述钢筋混凝土管的表面预留泄水孔；
步骤六：在所述钢筋混凝土管的上部回填级配碎石，回填高度小于或等于2m，形成级配碎石层；在所述级配碎石层上部采用无砂砼回填至重构的隧底仰拱初期支护，形成无砂砼层；
步骤七：待所述深埋中心管施工完成后，施工所述重构的隧底仰拱初期支护，并在所述重构的隧底仰拱初期支护上铺设环向盲管和横向排水管，然后施工重构的隧底仰拱二次衬砌；
步骤八：在所述钢管内设置联系管连接所述钢筋混凝土管与所述下穿泄水洞，所述钢管与所述联系管之间的空隙采用砼回填密实，并补筑所述钢管与所述联系管间的下穿泄水洞衬砌。
2.根据权利要求1所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，开挖产生的弃渣通过所述钢管抛洒至下穿泄水洞内，并运输至洞外。
3.根据权利要求1所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，其特征在于，所述深埋中心管设有排水坡度，且所述深埋中心管两端采用砼端头墙封堵。
4.根据权利要求1所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，其特征在于，所述下穿泄水洞顶部设有通孔，所述通孔内设有联系管，所述联系管连通所述深埋中心管和所述下穿泄水洞。
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7.根据权利要求1所述的适用于岩溶隧道隧底结构重构的排水构造的施工方法，其特征在于，所述级配碎石层采用卵石进行填充，所述级配碎石层的高度小于或等于2m。
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