CN111322112A - 一种主动控制压力防水型衬砌及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道设计及施工技术领域，本发明涉及隧道设计及施工技术领域，尤其是一种主动控制压力防水型衬砌及其应用方法，防水衬砌本体外设置排水管路，排水管路连接有穿墙管并构成连通，穿墙管贯穿隧道衬砌并汇入隧道内的排水沟内，在穿墙管上设置有泄压装置，泄压装置控制穿墙管与排水沟之间的连通状态。本发明的优点是：1）根据设计压力控制标准，解决外部水位受自然环境影响压力变化较大时，主动排压防止结构本体破坏的一种保护性措施；2）从设计上做到地下水按需排放，即保护生态环境又明确结构设计边界，可有效减少衬砌设计标准包容极端压力状态标准的过度结构加强，减少投资，同时保护结构安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道设计及施工技术领域，尤其是一种主动控制压力防水型衬砌及其应用方法。
背景技术
基础建设项目遍地开花，隧道埋深越来越深，环境保护要求越来越高，在水源涵养地及高等级保护区内需要有效保护地下水，就需要采用防水型衬砌结构。隧道穿越条件越来越复杂，基础资料积累因工程区域跨度大，环境恶劣，历史资料积累较少，通过短期收集及推断确认，保证结构全寿命周期使用安全同时合理节约投资是目前需要解决的一个主要问题。隧道位于群山峻岭中设计水压受周边山脉高差，季节雨水情况等影响，设计边界条件变化极大。按全寿命周期考虑设计结构需要极大加强，但受荷载次数有限，工况使用效率低，投资大，需要在设计中充分利用有效措施。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种主动控制压力防水型衬砌及其应用方法，通过设置排水系统使衬砌外的地下水可汇集后由隧道内的排水沟排出，从而实现衬砌的卸荷，保证衬砌的结构强度并提高其安全系数。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种主动控制压力防水型衬砌，包括衬砌本体，所述衬砌本体支护于隧道外围，其特征在于：所述衬砌本体外设置排水管路，所述排水管路连接有穿墙管并构成连通，所述穿墙管贯穿所述隧道并汇入所述隧道内的排水沟内，在所述穿墙管上设置有泄压装置，所述泄压装置控制所述穿墙管与所述排水沟之间的连通状态。
所述泄压装置包括沿所述穿墙管的水流向依次布置的压力计、可控开关阀及定值压力泄压装置，其中所述压力计用于测量所述穿墙管内的水压力，所述可控开关阀用于控制所述穿墙管与所述排水沟之间的连通状态，所述定值压力泄压装置可根据所述压力计的测量数据连接控制所述可控开关阀的启闭状态。
所述排水管路为布置在所述衬砌本体外的环向排水管及纵向排水管，所述环向排水管和所述纵向排水管相连通并汇集于所述穿墙管。
所述排水管路上设置有单向维护阀。
一种涉及上述的主动控制压力防水型衬砌的应用方法，其特征在于：当衬砌本体外的水压力经压力计的测量达到设定值时，定值压力泄压装置自动打开可控开关阀开启进行自动排水；当衬砌本体外压力减少无需要排水减价时可主动关闭所述可控开关阀停止排水。
通过向单向维护阀内灌入溶解结晶溶液对排水管路进行反向冲洗。
本发明的优点是：1）设计水位压力控制标准，解决外水压力变化较大时，主动拍压防止结构本体破坏的一种保护性措施；2）从设计上做到地下水按需排放，即保护生态环境又明确结构设计边界，可有效减少未满足超过设计年限标准的过度结构加强投资，同时保护结构安全；3）可设定合理压力标准，设备可更换，维修保护便利；4）为隧道电子化管理提供了一个接口。
附图说明
图1为本发明的横断面结构示意图；
图2为本发明的纵断面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，图中标记1-15分别表示为：初期支护1、土工布缓冲层2、多孔壳式环向盲管3、PVC防水板4、土工布保护层5、二衬混凝土6、穿墙管7、泄压阀8、压力计9、可控开关阀10、定值压力泄压装置11、隧道排水沟12、缓冲层及防水层13、纵向盲管14、单向维护阀15。
实施例：本实施例中的主动控制压力防水型衬砌可实现对衬砌产生压力的地下水卸荷，从而保证衬砌的结构强度并提高其安全系数。
具体地，如图1所示，在隧道的外围设置有衬砌，其由外至内依次包括初期支护1、土工布缓冲层2、多孔壳式环向盲管3、PVC防水板4、土工布保护层5以及二衬混凝土6。其中，初期支护1和二衬混凝土6作为衬砌的主体结构。多孔壳式环向盲管3作为本实施例中防水型衬砌的排水系统中的一部分，其在环向汇聚地下水，在多孔壳式环向盲管3的两侧分别设置有土工布缓冲层2以及PVC防水板4，其中土工布缓冲层2用于缓冲初期支护1对多孔壳式环向盲管3的压力，避免多孔壳式环向盲管3受到过大的压力而发生损坏，从而在保证多孔壳式环向盲管3使用效果的同时提高其使用寿命，而PVC防水板4则用于避免地下水向内渗漏。在PVC防水板4的内侧设置有土工布保护层5，土工布保护层5主要用于保护其外侧的多孔壳式环向盲管3和PVC防水板4，避免两者受到二衬混凝土6的影响，土工布缓冲层2和PVC防水板4即为图2所示的缓冲层及防水层13。
结合图1和图2所示，本实施例中的排水系统除了多孔壳式环向盲管3以外，还包括纵向盲管14，纵向盲管14沿衬砌环向布置，这些纵向盲管14用于连接沿衬砌间隔所布置的若干多孔壳式环向盲管3，使这些多孔壳式环向盲管3可与其连接构成联通管，从而便于地下水的汇集与排出。如图1所示，经纵向盲管14所汇集的地下水可通过穿墙管7流入隧道排水沟12之中并通过隧道排水沟12进行排放，其中穿墙管7贯穿隧道设置。
如图1所示，在穿墙管7的管路内设置有泄压阀8，泄压阀8用于控制穿墙管7与隧道排水沟12之间的连通状态，即穿墙管7是否开启排水或关闭排水。如图1所示，泄压阀8包括压力计9、可控开关阀10、定值压力泄压装置11，其中压力计9用于测量穿墙管7内的水压力，可控开关阀10则用于实际控制穿墙管7的流通状态，而定值压力泄压装置11则用于收集压力计9的测量数据。
当压力计9的测量数据显示穿墙管7的水压力达到定值压力泄压装置11所设定的设计压力阈值时，定值压力泄压装置11控制可控开关阀10打开，此时穿墙管7开始排水，即将多孔壳式环向盲管3以及纵向盲管14所汇集的地下水排放至隧道排水沟12之中。而当平时水压力低于设计压力阈值时，则可控开关阀10处于关闭状态。
本实施例在具体应用时，包括如下方法：
当衬砌本体外的水压力经压力计9的测量达到设定值时，定值压力泄压装置11自动打开可控开关阀10开启进行自动排水；
当衬砌本体外需要排水时可主动打开可控开关阀10进行主动排水；
而在当衬砌本体外压力减少无需要排水减价时可主动关闭可控开关阀10停止排水。
也就是说，可采用主动或自动两种方式对衬砌进行卸荷，以适应于不同的实际工况的需要，从而进一步保证衬砌的结构稳定和安全性。
如图2所示，在纵向盲管14上还间隔布置有单向维护阀15，单向维护阀15的单向指的是仅可从单向维护阀15向纵向盲管14内灌入液体，但纵向盲管14内的地下水无法从单向维护阀15处流出。在具体实施时，通过设置单向维护阀15可在枯水期将溶解结晶溶液的液体通过单向维护阀15灌入纵向盲管14之中，以对纵向盲管14进行反向冲洗，从而避免其因异物而发生堵塞，使其始终保持管路畅通的状态。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (6)
1.一种主动控制压力防水型衬砌，包括衬砌本体，所述衬砌本体支护于隧道外围，其特征在于：所述衬砌本体外设置排水管路，所述排水管路连接有穿墙管并构成连通，所述穿墙管贯穿所述隧道并汇入所述隧道内的排水沟内，在所述穿墙管上设置有泄压装置，所述泄压装置控制所述穿墙管与所述排水沟之间的连通状态。
2.根据权利要求1所述的一种主动控制压力防水型衬砌，其特征在于：所述泄压装置包括沿所述穿墙管的水流向依次布置的压力计、可控开关阀及定值压力泄压装置，其中所述压力计用于测量所述穿墙管内的水压力，所述可控开关阀用于控制所述穿墙管与所述排水沟之间的连通状态，所述定值压力泄压装置可根据所述压力计的测量数据连接控制所述可控开关阀的启闭状态。
3.根据权利要求1所述的一种主动控制压力防水型衬砌，其特征在于：所述排水管路为布置在所述衬砌本体外的环向排水管及纵向排水管，所述环向排水管和所述纵向排水管相连通并汇集于所述穿墙管。
4.根据权利要求3所述的一种主动控制压力防水型衬砌，其特征在于：所述排水管路上设置有单向维护阀。
5.一种涉及权利要求1-4所述的主动控制压力防水型衬砌的应用方法，其特征在于：当衬砌本体外的水压力经压力计的测量达到设定值时，定值压力泄压装置自动打开可控开关阀开启进行自动排水；当衬砌本体外压力减少无需要排水减价时可主动关闭可控开关阀停止排水。
6.根据权利要求5所述的一种主动控制压力防水型衬砌的应用方法，其特征在于：通过向单向维护阀内灌入溶解结晶溶液对排水管路进行反向冲洗。
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