CN112377223A - 一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构 - Google Patents

一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，属于隧道领域，本发明公开的一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，自岩体往隧道内部依次包括初衬层、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层、二次衬层；所述吸水加固层包括若干个加固子块，每个所述加固子块外侧均包裹有水溶性膜，相邻两个所述加固子块之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层。在渗漏时，吸水膨胀橡胶层先吸水膨胀将加固子块往渗漏部分挤压，水溶性膜由于与水接触并被吸水膨胀橡胶层挤压而破损，从而加固子块内部材料漏出与水接触而对渗漏缝隙进行修复，由于吸水膨胀橡胶层的挤压作用力，使得加固子块内部材料可以与渗漏缝位置贴合牢固，保证维修的强度。

Description

一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构
技术领域
本发明涉及隧道领域，尤其涉及一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构。
背景技术
在隧道施工过程中，防排水工程是极为重要的一个环节，是保证隧道正常运行的前提。隧道防排水通常以混凝土结构的自防为主，在迎水面加柔性防水层，加强疏导管路建立起来的防水体系。隧道施工的防排水工作应遵循“综合治理、因地制宜，着眼于防、排、堵、截”这一基本原则，其中“防”主要是指通过附加防水层、浇筑防水混凝土的方式强化隧道防渗漏性能，避免地下水渗入；“排”则是通过机械抽吸或者自流排水方式将隧道区域积水排出，以缓解渗水压力，以免发生冻害以及积水情况；“堵”则是通过注浆等方法封堵围岩裂隙以及隧道自身出现的渗漏水路径；“截”则是通过设置截水沟将可能汇入隧道区域的水流截断。除此之外还应结合工程施工要求、性质以及施工方法加强防排水施工控制，而常年处于水位以下的海底隧道，则应设置多道防水措施，形成高效的密闭防水层；应尽量结合永久性防水措施开展隧道施工。
隧道在使用过程中容易由于地基下沉或者地震等原因导致产生裂纹，从而导致出现渗漏的问题，对于存在两层以上衬砌的隧道很难找到渗漏的位置，从而给维护带来了一定的麻烦。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，对于渗漏位置可以自动修复止漏，从而可以及时精准的控制渗漏部分。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，自岩体往隧道内部依次包括初衬层、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层、二次衬层；所述吸水加固层包括若干个加固子块，每个所述加固子块外侧均包裹有水溶性膜，相邻两个所述加固子块之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层。
本发明优选地技术方案在于，所述吸水加固层还包括钢架网框，所述钢架网框与所述初衬层固定连接，每个所述钢架网框的方格中均放置有所述加固子块。
本发明优选地技术方案在于，所述吸水膨胀橡胶层靠近所述二次衬层的一侧设置有固定钢丝网，所述固定钢丝网中设置有锚杆，所述锚杆与所述固定钢丝网固定连接，所述锚杆穿过所述初衬层。
本发明优选地技术方案在于，所述吸水膨胀橡胶层与所述加固子块之间设置有弹力片，所述弹力片沿隧道截面环形设置，所述弹力片与所述钢架网框沿隧道长度方向的每一根纵向杆均固定连接；所述弹力片位于所述钢架网框的方格中的部分往所述吸水膨胀橡胶层方向凸起。
本发明优选地技术方案在于，所述加固子块内设置有三元微生物修复剂，所述水溶性膜包裹于所述三元微生物修复剂外侧。
本发明优选地技术方案在于，所述加固子块内设置有速凝混合粉，所述水溶性膜包裹于所述速凝混合粉外侧，所述速凝混合粉由50-60份普通水泥、5-10份胶凝材料、0.4-1份减水剂、1-3.5份速凝剂、2-6份水下固化剂、2-6份固化剂组成。
本发明优选地技术方案在于，所述锚杆上套设有挤压片，所述挤压片与所述锚杆滑动连接，所述挤压片一侧与所述吸水膨胀橡胶层相抵，另一侧与所述钢架网框相抵，且所述挤压片延伸至所述钢架网框的内部。
本发明优选地技术方案在于，所述锚杆与所述初衬层连接的根部设置有膨胀止水圈，所述挤压片靠近所述膨胀止水圈的一侧设置有导向套环，所述导向套环与所述膨胀止水圈相抵。
本发明优选地技术方案在于，所述初衬层与岩体之间设置有Ω型管，所述Ω型管的开口一侧朝向岩体，岩体中设置有若干个导流孔，所述导流孔的出口位于所述Ω型管的开口中。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，自岩体往隧道内部依次包括初衬层、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层、二次衬层；所述吸水加固层包括若干个加固子块，每个所述加固子块外侧均包裹有水溶性膜，相邻两个所述加固子块之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层。在渗漏时，吸水膨胀橡胶层先吸水膨胀将加固子块往渗漏部分挤压，水溶性膜由于与水接触并被吸水膨胀橡胶层挤压而破损，从而加固子块内部材料漏出与水接触而对渗漏缝隙进行修复，由于吸水膨胀橡胶层的挤压作用力，使得加固子块内部材料可以与渗漏缝位置贴合牢固，保证维修的强度。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的用于海底隧道的岩体防渗处理结构示意图；
图2是本发明具体实施方式中提供的实施例一中加固子块剖面结构示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的实施例二中加固子块剖面结构示意图；
图中：
1、Ω型管；2、初衬层；3、钢架网框；4、弹力片；5、加固子块；6、吸水膨胀橡胶层；7、二次衬层；8、锚杆；9、导流孔；51、水溶性膜；52、三元微生物修复剂；53、速凝混合粉；71、固定钢丝网；81、挤压片；82、导向套环；83、膨胀止水圈；
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例提供一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，自岩体往隧道内部依次包括初衬层2、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层6、二次衬层7；所述吸水加固层包括若干个加固子块5，每个所述加固子块5外侧均包裹有水溶性膜51，相邻两个所述加固子块5之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层6。初衬层2采用喷射水泥的方式制成，可优选地在初衬层2内设置钢筋框架。当初衬层2发生渗漏时，水流通过裂缝进入到加固子块5的表面，由于水溶性膜51不会迅速溶解，水流则会通过加固子块5之间的间隙与吸水膨胀橡胶层6接触，吸水膨胀橡胶层6吸水而体积变大，从而将加固子块5往裂缝位置顶起。由于水溶性膜51一段时间与水接触会产生溶解，同时吸水膨胀橡胶层6的挤压作用也使得水溶性膜51更容易破裂。通过吸水膨胀橡胶层6的挤压作用加固子块5与裂缝位置贴合紧密，从而使得在加固子块5内部的材料作用于裂缝时可以更加紧密牢固。
优选的，所述吸水加固层还包括钢架网框3，所述钢架网框3与所述初衬层2固定连接，每个所述钢架网框3的方格中均放置有所述加固子块5。钢架网框3的设置可以对吸水加固层和吸水膨胀橡胶层6起到加固强化的作用，使得在安装时结构稳定。同时通过钢架网框3的作用可以将每个加固子块5分隔开，从而使得单个区域发生渗漏时，不会影响到其余的位置。
优选的，所述吸水膨胀橡胶层6靠近所述二次衬层7的一侧设置有固定钢丝网71，所述固定钢丝网71中设置有锚杆8，所述锚杆8与所述固定钢丝网71固定连接，所述锚杆8穿过所述初衬层2。通过固定钢丝网71可以保证二次衬层7的稳定性，二次衬层7也可以采用水泥喷砂的方式。在安装吸水膨胀橡胶层6时，通过将吸水膨胀橡胶层6插入锚杆8的方式安装，通过与锚杆8的配合使得在各层安装时结构牢固。
为了加固子块5更好的发挥作用，所述吸水膨胀橡胶层6与所述加固子块5之间设置有弹力片4，所述弹力片4沿隧道截面环形设置，所述弹力片4与所述钢架网框沿隧道长度方向的每一根纵向杆均固定连接；所述弹力片4位于所述钢架网框的方格中的部分往所述吸水膨胀橡胶层6方向凸起。加固子块5中部厚度适当加厚，由于水流通过加固子块5边缘流到吸水膨胀橡胶层6上，从而吸水膨胀橡胶层6位于加固子块5四周的位置会优先膨胀，加固子块5中部加厚使得更好将其顶往裂缝位置。同时由于弹力片4与钢架网框两侧都固定连接，而中部往吸水膨胀橡胶层6方向凸起，从而弹力片4具有一定的应力，在吸水膨胀橡胶层6这边给予足够的作用力时，弹力片4会方向往加固子块5方向凸起，从而使得加固子块5更加牢固的往裂缝位置挤压。
优选的，所述加固子块5内设置有三元微生物修复剂52，所述水溶性膜51包裹于所述三元微生物修复剂52外侧。三元微生物修复剂52采用专利公开号CN201610552775.9中公开的，可以在接触到水份时对渗漏缝很好的修复。
优选的，所述锚杆8上套设有挤压片81，所述挤压片81与所述锚杆8滑动连接，所述挤压片81一侧与所述吸水膨胀橡胶层6相抵，另一侧与所述钢架网框相抵，且所述挤压片81延伸至所述钢架网框的内部。锚杆8附近的吸水膨胀橡胶层6会优先膨胀，从而推动挤压片81沿锚杆8滑动，从而挤压钢架网框和加固子块5边缘往渗漏缝位置移动。
优选的，所述锚杆8与所述初衬层2连接的根部设置有膨胀止水圈83，所述挤压片81靠近所述膨胀止水圈83的一侧设置有导向套环82，所述导向套环82与所述膨胀止水圈83相抵。锚杆8位置也属于渗漏易产生位置，通过导向套环82挤压膨胀止水圈83往锚杆8根部移动，可以初步起到阻止渗漏的作用。
为了控制渗漏的水压，所述初衬层2与岩体之间设置有Ω型管1，所述Ω型管1的开口一侧朝向岩体，岩体中设置有若干个导流孔9，所述导流孔9的出口位于所述Ω型管1的开口中。通过若干的Ω型管1设计，可以及时将岩体中的水排出，可以方便的控制水压。
实施例二
本实施例区别于实施例一在于，加固子块5内部采用不同的材料，如图1、图3所示，本实施例提供一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，自岩体往隧道内部依次包括初衬层2、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层6、二次衬层7；所述吸水加固层包括若干个加固子块5，每个所述加固子块5外侧均包裹有水溶性膜51，相邻两个所述加固子块5之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层6。初衬层2采用喷射水泥的方式制成，可优选地在初衬层2内设置钢筋框架3。当初衬层2发生渗漏时，水流通过裂缝进入到加固子块5的表面，由于水溶性膜51不会迅速溶解，水流则会通过加固子块5之间的间隙与吸水膨胀橡胶层6接触，吸水膨胀橡胶层6吸水而体积变大，从而将加固子块5往裂缝位置顶起。由于水溶性膜51一段时间与水接触会产生溶解，同时吸水膨胀橡胶层6的挤压作用也使得水溶性膜51更容易破裂。通过吸水膨胀橡胶层6的挤压作用加固子块5与裂缝位置贴合紧密，从而使得在加固子块5内部的材料作用于裂缝时可以更加紧密牢固。
优选的，所述吸水加固层还包括钢架网框，所述钢架网框与所述初衬层2固定连接，每个所述钢架网框的方格中均放置有所述加固子块5。钢架网框的设置可以对吸水加固层和吸水膨胀橡胶层6起到加固强化的作用，使得在安装时结构稳定。同时通过钢架网框的作用可以将每个加固子块5分隔开，从而使得单个区域发生渗漏时，不会影响到其余的位置。
优选的，所述吸水膨胀橡胶层6靠近所述二次衬层7的一侧设置有固定钢丝网71，所述固定钢丝网71中设置有锚杆8，所述锚杆8与所述固定钢丝网71固定连接，所述锚杆8穿过所述初衬层2。通过固定钢丝网71可以保证二次衬层7的稳定性，二次衬层7也可以采用水泥喷砂的方式。在安装吸水膨胀橡胶层6时，通过将吸水膨胀橡胶层6插入锚杆8的方式安装，通过与锚杆8的配合使得在各层安装时结构牢固。
为了加固子块5更好的发挥作用，所述吸水膨胀橡胶层6与所述加固子块5之间设置有弹力片4，所述弹力片4沿隧道截面环形设置，所述弹力片4与所述钢架网框沿隧道长度方向的每一根纵向杆均固定连接；所述弹力片4位于所述钢架网框的方格中的部分往所述吸水膨胀橡胶层6方向凸起。加固子块5中部厚度适当加厚，由于水流通过加固子块5边缘流到吸水膨胀橡胶层6上，从而吸水膨胀橡胶层6位于加固子块5四周的位置会优先膨胀，加固子块5中部加厚使得更好将其顶往裂缝位置。同时由于弹力片4与钢架网框两侧都固定连接，而中部往吸水膨胀橡胶层6方向凸起，从而弹力片4具有一定的应力，在吸水膨胀橡胶层6这边给予足够的作用力时，弹力片4会方向往加固子块5方向凸起，从而使得加固子块5更加牢固的往裂缝位置挤压。同时弹力片4与加固子块5固结在一起之后，弹力片4可以起到对加固子块5加强支撑的作用。
优选的，所述加固子块5内设置有速凝混合粉53，所述水溶性膜51包裹于所述速凝混合粉53外侧，所述速凝混合粉53由50-60份普通水泥、5-10份胶凝材料、0.4-1份减水剂、1-3.5份速凝剂、2-6份水下固化剂、2-6份固化剂组成。初始状态时速凝混合粉53被挤压成型成板状，包裹在水溶性膜51中，在遇水之后迅速固化凝结到渗漏缝位置，从而对渗漏缝位置很好的修复。
优选的，所述锚杆8上套设有挤压片81，所述挤压片81与所述锚杆8滑动连接，所述挤压片81一侧与所述吸水膨胀橡胶层6相抵，另一侧与所述钢架网框相抵，且所述挤压片81延伸至所述钢架网框的内部。锚杆8附近的吸水膨胀橡胶层6会优先膨胀，从而推动挤压片81沿锚杆8滑动，从而挤压钢架网框和加固子块5边缘往渗漏缝位置移动。
优选的，所述锚杆8与所述初衬层2连接的根部设置有膨胀止水圈83，所述挤压片81靠近所述膨胀止水圈83的一侧设置有导向套环82，所述导向套环82与所述膨胀止水圈83相抵。锚杆8位置也属于渗漏易产生位置，通过导向套环82挤压膨胀止水圈83往锚杆8根部移动，可以初步起到阻止渗漏的作用。
为了控制渗漏的水压，所述初衬层2与岩体之间设置有Ω型管1，所述Ω型管1的开口一侧朝向岩体，岩体中设置有若干个导流孔9，所述导流孔9的出口位于所述Ω型管1的开口中。通过若干的Ω型管1设计，可以及时将岩体中的水排出，可以方便的控制水压。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
自岩体往隧道内部依次包括初衬层(2)、吸水加固层、吸水膨胀橡胶层(6)、二次衬层(7)；
所述吸水加固层包括若干个加固子块(5)，每个所述加固子块(5)外侧均包裹有水溶性膜(51)，相邻两个所述加固子块(5)之间设置有间隙，以使水通过间隙流至所述吸水膨胀橡胶层(6)。
2.根据权利要求1所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述吸水加固层还包括钢架网框(3)，所述钢架网框(3)与所述初衬层(2)固定连接，每个所述钢架网框(3)的方格中均放置有所述加固子块(5)。
3.根据权利要求2所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述吸水膨胀橡胶层(6)靠近所述二次衬层(7)的一侧设置有固定钢丝网(71)，所述固定钢丝网(71)中设置有锚杆(8)，所述锚杆(8)与所述固定钢丝网(71)固定连接，所述锚杆(8)穿过所述初衬层(2)。
4.根据权利要求2所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述吸水膨胀橡胶层(6)与所述加固子块(5)之间设置有弹力片(4)，所述弹力片(4)沿隧道截面环形设置，所述弹力片(4)与所述钢架网框(3)沿隧道长度方向的每一根纵向杆均固定连接；所述弹力片(4)位于所述钢架网框(3)的方格中的部分往所述吸水膨胀橡胶层(6)方向凸起。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述加固子块(5)内设置有三元微生物修复剂(52)，所述水溶性膜(51)包裹于所述三元微生物修复剂(52)外侧。
6.根据权利要求1-4任一项所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述加固子块(5)内设置有速凝混合粉(53)，所述水溶性膜(51)包裹于所述速凝混合粉(53)外侧，所述速凝混合粉(53)由50-60份普通水泥、5-10份胶凝材料、0.4-1份减水剂、1-3.5份速凝剂、2-6份水下固化剂、2-6份固化剂组成。
7.根据权利要求3所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述锚杆(8)上套设有挤压片(81)，所述挤压片(81)与所述锚杆(8)滑动连接，所述挤压片(81)一侧与所述吸水膨胀橡胶层(6)相抵，另一侧与所述钢架网框(3)相抵，且所述挤压片(81)延伸至所述钢架网框(3)的内部。
8.根据权利要求7所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述锚杆(8)与所述初衬层(2)连接的根部设置有膨胀止水圈(83)，所述挤压片(81)靠近所述膨胀止水圈(83)的一侧设置有导向套环(82)，所述导向套环(82)与所述膨胀止水圈(83)相抵。
9.根据权利要求1所述的用于海底隧道的岩体防渗处理结构，其特征在于：
所述初衬层(2)与岩体之间设置有Ω型管(1)，所述Ω型管(1)的开口一侧朝向岩体，岩体中设置有若干个导流孔(9)，所述导流孔(9)的出口位于所述Ω型管(1)的开口中。
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