CN112459834A - 集水井、反坡隧道及反坡隧道排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集水井、反坡隧道及反坡隧道排水方法，其中，一种集水井，应用于反坡隧道，所述集水井包括泵站洞室，所述泵站洞室内安装有排水泵，所述排水泵用于将所述集水井内的水举升至另一集水井；其中，所述泵站洞室设置于所述反坡隧道的综合洞室内和/或所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁洞室内；所述侧壁洞室为在所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁沿所述反坡隧道轴线的垂直方向开挖形成。本发明技术方案旨在解决现有技术中集水井施工过程中安全性低的技术问题。

Description

集水井、反坡隧道及反坡隧道排水方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种集水井、反坡隧道及反坡隧道排水方法。

背景技术

当隧道在富水区域中施工中时，隧道开挖后地下水量大，顺坡排水的隧道施工相对难度小，但在需要长距离反坡排水施工的隧道施工场合，施工难度就会大大增加。

在以往的长距离反坡排水施工中，通常采用设置固定接力泵站，逐级抽水，最终排放至洞外的方式，即：在长大隧道反坡排水施工中，往往不能一泵到底，需要采取泵站逐级接力，进而将隧道内废水排至洞外。现有的反坡隧道排水系统中，将泵站设置于仰拱内或者隧道底板下，其不仅增加了仰拱的施工难度，还具有极大的安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种集水井、反坡隧道及反坡隧道排水方法，旨在解决现有技术中集水井施工过程中安全性低、通行空间受限的技术问题。

为实现以上目的，本发明一种集水井，应用于反坡隧道，所述集水井包括泵站洞室，所述泵站洞室内安装有排水泵，所述排水泵用于将所述集水井内的水举升至另一集水井；

其中，所述泵站洞室设置于所述反坡隧道的综合洞室内和/或所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁洞室内；所述侧壁洞室为在所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁沿所述反坡隧道轴线的垂直方向开挖形成。

可选地，所述泵站洞室按照如下方式形成：

在所述综合洞室和/或辅助导坑的侧壁进行布点放样，

采用钻爆法或人工挖掘方法进行所述泵站洞室的开挖。

可选地，所述集水井包括存水室，所述存水室为在所述泵站洞室的背离所述反坡隧道的拱顶的一侧开挖形成。

可选地，所述存水室包括底板和侧墙，所述底板具有混凝土层，所述侧壁预埋接茬钢筋。

可选地，所述泵站洞室包括拱部，所述拱部和/或所述拱部四周与环向盲管、土工布、防水板和/或衬砌钢筋连接。

可选地，所述存水室包括水仓和沉淀池，所述反坡隧道内的水经由所述沉淀池沉淀后流动至所述水仓。

可选地，所述水仓和所述沉淀池的侧壁、隔墙顶部安装作业平台；所述作业平台用于人工同行和/或安装排水泵的支撑结构。

可选地，所述辅助导坑包括第一排水沟，所述沉淀池与所述第一排水沟相连，其中，与所述沉淀池同侧的第一排水沟通过导流槽引入沉淀池，与所述沉淀池异侧的第一排水沟通过在辅助导坑底板下方埋设管道引致所述导流槽后流入所述沉淀池；和/或所述综合洞室包括第二排水沟，所述沉淀池与所述临时排水沟相连，并在所述泵站洞室对应位置的仰拱填充上设置临时截水沟，使得所述综合洞室的两侧及中线的水经过临时截水沟引排至沉淀池。

为实现以上目的，本发明还提出一种反坡隧道排水方法，所述反坡隧道排水方法应用前述的集水井。

为实现以上目的，本发明还提出一种反坡隧道，所述反坡隧道包括前述的集水井。

本发明技术方案：泵站洞室不设置于仰拱的底板下方，而是设置于反坡隧道的综合洞室内和/或所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁洞室内：仰拱属于隧道中重要的薄弱部位，其需要抵抗隧道的变形，在此部位设置泵站洞室需要在仰拱的下侧进行开挖形成坑洞，使得仰拱不具有支撑部位而不利于仰拱抵抗隧道的变形；而在综合洞室内和/或所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁洞室内设置泵站洞室时，不会对仰拱的施工造成任何的施工影响，使得仰拱能够有效地抵抗隧道的变形，提高隧道的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的综合洞室处集水井侧面图；

图2为本发明的综合洞室处集水井平面图；

图3为本发明的辅助导坑侧壁集水井侧面图；

图4为本发明的辅助导坑侧壁集水井平面图；

图5为本发明的集水井正面图；

图6为本发明的集水井的水仓与沉淀池平面关系图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	水仓	12	辅助导坑
2	沉淀池	13	截水管
				3	工字钢	14	水流
4	木板	15a	第一排水沟
				5	导流槽	15b	第二排水沟
6	隔墙	15c	临时截水沟
				7	侧墙	16	抽水管道
8	洞室衬砌	17	动力线缆
				9	洞室初期支护	18	反坡隧道
10	片石砼	19	仰拱
				11	泵站洞室

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1和图3所示，本发明提供一种集水井，其应用于反坡隧道18。所述集水井包括泵站洞室11，所述泵站洞室11内安装有排水泵，所述排水泵用于将所述集水井内的水举升至另一集水井；

其中，所述泵站洞室11设置于所述反坡隧道18的综合洞室内和/或所述反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁洞室内；所述侧壁洞室为在所述反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁沿所述反坡隧道18的轴线的垂直方向开挖形成。

需要说明的是，本发明的泵站洞室11可以设置于反坡隧道18的综合洞室内；也可以设置于反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁的下方区域；由于反坡隧道18具有长距离的跨度，需要沿反坡隧道18的轴线设置多个集水井，因而在一条反坡隧道18，泵站洞室11既会设置于反坡隧道18的综合洞室内，也会设置于反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁的下方区域；本领域的技术人员根据实际的工程条件可以将泵站洞室11设置于反坡隧道18的综合洞室内和/或辅助导坑12的侧壁的下方区域。

本发明中，泵站洞室11不设置于仰拱19的底板下方，而是设置于反坡隧道18反坡隧道18的综合洞室内和/或所述反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁洞室内：仰拱19属于隧道中重要的薄弱部位，其需要抵抗隧道的变形，在此部位设置泵站洞室11需要在仰拱19的下侧进行开挖形成坑洞，使得仰拱19不具有支撑部位而不利于仰拱抵抗隧道的变形；而在综合洞室内和/或所述反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁洞室内设置泵站洞室时，不会对仰拱19的施工造成任何的施工影响，使得仰拱19能够有效地抵抗隧道的变形，提高隧道的安全性。

此外，现有技术中，仰拱19同时也是隧道开挖过程中诸多设备和工程人员的行走空间，如果在仰拱19下方开挖综合洞室，势必会影响仰拱19处的设备和工人人员内的行走，从而造成施工运输效率的降低，影响工期；相比较于现有技术，本发明还具有如下的优势：在在综合洞室内和/或所述反坡隧道18的辅助导坑12的侧壁洞室内设置泵站洞室时，由于不会占据仰拱19的行走空间，有效地提高了施工运输效率，降低工期的延期率。

可选地，所述泵站洞室11按照如下方式形成：S01：在所述综合洞室和/或辅助导坑12的侧壁进行布点放样，S02：采用钻爆法或人工挖掘法进行所述泵站洞室11的开挖。具体实施过程中，布点放样可以采用的方法有：坐标法、方向线交会法、距离交会法。钻爆法，即是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法；人工挖掘法为直接利用洋镐、风镐和铁锨等直接开挖。本发明中，应当根据不同的围岩级别选择不同的钻爆施工方式，其中包括但不限于：(1)断面掘进法，整个开挖断面一次钻孔爆破，开挖成型，全面推进；(2)导洞法，先开挖断面的一部分作为导洞，再逐次扩大开挖隧洞的整个断面，这是在隧洞断面较大,由于地质条件或施工条件,采用全断面开挖有困难时,以中小型机械为主的一种施工方法；(3)分部开挖法，在围岩稳定性较差，一般需要支护的情况下，开挖大断面的隧洞时，可先开挖一部分断面，及时做好支护，然后再逐次扩大开挖；用钻爆法开挖隧洞，通常从第一序钻孔开始，经过装药、爆破、通风散烟、出碴等工序，到开始第二序钻孔，作为一个泵站洞室11开挖作业循环。泵站洞室11成型后或在成型过程中，需要形成初期洞室衬砌8和/或洞室初期支护9。

可选地，所述集水井包括存水室，所述存水室为在所述泵站洞室的背离所述反坡隧道的拱顶的一侧开挖形成。具体实施过程中，存水室用于将施工过程中反坡隧道内的水流收集起来，而后通过泵站洞室内的排水泵举升至另一个集水井内；存水室一般位于泵站洞室11的正下侧，其施工尤其需要关注隧道的安全性，防止施工过程中因隧道收敛导致的隧道坍塌事故，因此存水室的开挖需要结合围岩级别进行：

(1)在所述围岩级别为II级的情况下，在对所述泵站洞室11开挖后，在所述泵站洞室11的背离所述反坡隧道18的拱顶的一侧开挖形成所述存水室；或

(2)在所述围岩级别为III级的情况下，在对所述泵站洞室11开挖后，对所述泵站洞室11的室壁进行挂网初喷支护，随后在所述泵站洞室11的背离所述反坡隧道18的拱顶的一侧开挖形成所述存水室，并且，对所述泵站洞室11的室壁和所述存水室的室壁衬砌混凝土；或

(3)在所述围岩级别为IV级及以下的情况下，在对所述泵站洞室11开挖后，对所述泵站洞室11的室壁进行锚杆、钢拱架、网片、锁脚锚管支护和衬砌混凝土，随后在所述泵站洞室11的背离所述反坡隧道18的拱顶的一侧开挖形成所述存水室，待存水室成型后，对所述存水室的室壁进行挂网喷射混凝土、顺接钢支架、喷射混凝土中的至少一种支护。

其中，围岩级别是根据围岩的类型确定的。

可选地，所述存水室包括底板和侧墙，所述底板具有混凝土层，所述侧壁预埋接茬钢筋。具体实施过程中，在所述泵站洞室11及所述存水室初期支护完成后，先对存水室的底板进行混凝土浇筑，然后分别在存水室的侧壁混凝土对应的底板上预埋接茬钢筋，再进行侧壁、隔墙钢筋绑扎、安装模板和混凝土浇筑施工。

可选地，所述泵站洞室包括拱部，所述拱部和/或所述拱部四周与环向盲管、土工布、防水板和/或衬砌钢筋连接。具体实施过程中，在所述存水室混凝土施工完成后，在泵站洞室11的拱部及四周依次安装纵环向盲管、土工布、防水板、衬砌钢筋，然后进行模板安装和所述泵站洞室11的衬砌混凝土施工。

可选地，所述存水室包括水仓1和沉淀池2，所述反坡隧道18内的水经由所述沉淀池2沉淀后流动至所述水仓1。具体实施过程中，沉淀池2与水仓通过隔墙6彼此隔开，隔墙6开设有导流槽5，沉淀池2内的水流在经过静置沉淀后通过导流槽5流动至水仓1。水仓1的深度大于沉淀池2的深度，沉淀池2一般位于泵站洞室11的靠近隧道的外侧对应的区域，水仓1一般位于泵站洞室11的远离隧道的内侧对应的区域。沉淀池2内的水经过静置沉淀，能够有效地防止排水泵的污堵。

可选地，所述水仓1和所述沉淀池2的侧壁、隔墙顶部安装作业平台；所述作业平台用于人工同行和/或安装排水泵的支撑结构。具体实施过程中，为便于抽水施工作业人员检修和作业，水仓1和沉淀池2的侧壁7、隔墙6顶部还应安装作业平台，平台自下而上分别由工字钢3、木板4组成，工字钢3间距50cm，其木板铺设后的顶面高程应略低于正洞仰拱填充面和辅助导坑的底板顶面，便于废水汇集。工字钢3铺设目的：一方面除了主要作为平台支撑结构外，还可以作为水泵固定的支撑结构，以及提升门吊下部走行部分的主要支架；安装木板，主要优点是方便灵活，便于沉淀池清理的。具体实施过程中，水仓1的底部在使用完成后还有填充料回填，如片石砼10(块状混凝土)。

可选地，参照图3或者图4所示，所述辅助导坑12包括第一排水沟15b，所述沉淀池2与所述第一排水沟15b相连，其中，与所述沉淀池2同侧的第一排水沟15b通过导流槽5引入沉淀池2，与所述沉淀池2异侧的第一排水沟15b通过在辅助导坑12底板下方截水管13引致所述导流槽5后流入所述沉淀池2；和/或参照图1或者图2所示，所述综合洞室11包括第二排水沟15a，所述沉淀池2与所述第二排水沟15a相连，并在所述泵站洞室对应位置的仰拱填充上设置临时截水沟15c，使得所述综合洞室11的两侧及中线的水经过临时截水沟15c引排至沉淀池2。

优选的，在隧道正洞的侧壁开挖施工综合洞室，或在断面较小的辅助导坑侧壁按照综合洞室尺寸施工泵站洞室，洞室最低处不宜低于1.6m，便于泵站设备放置或抽水作业人员通行。

优选的，在反坡隧道地处寒冷区域时，需要防寒保温，因而在初期护与衬砌混凝土间还应安装保温板等结构，如聚氨酯保温板。

优选的，沉淀池2靠近隧道侧壁一侧的混凝土侧墙1，以及沉淀池2与水仓间1的隔墙6应设置导流槽5，导流槽5深度一般为20cm；为充分保证沉淀效果，水流宜呈“之”字形走向，即两处导流槽5不得位于同一轴线上，应错开布置。其余下一级泵站的排水，直接通过抽水管道16排至上一级水仓。

优选的，一般的，沉淀池2在洞室横向方向上净宽为3m，在洞身径深方向上净长为1m，沉淀池底部顶部至导流槽底部的距离应以1m为宜。

优选的，一般的，水仓1在洞室横向方向上净宽为3m，在洞身径深方向上净长为2.5m，深度主要视排水情况或抽排能力确定，其水仓容量通常以泵站内最大的单台水泵的15min抽排量为基准。当水量极大时，可能造成水仓深度过深，设计时可以调整集水井及洞室尺寸。

优选的，隧道正洞贯通后，当全隧排水可通过自留形式排出后，应对隧道侧壁集水井的水仓1、沉淀池2采用片石混凝土回填，再进行正洞综合洞室内部剩余底板和沟槽施工。

优选的，涉及正洞综合洞室的集水井，在综合洞室施工完成后可施工防护隔墙，其内部隔室可供抽排水期间作业人员休息所用。便于隧道贯通后，当全隧排水可通过自留形式排出后，应对隧道侧壁集水井的水仓1、沉淀池2采用片石混凝土回填。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1)本发明通过在隧道侧壁施工集水井，减小了施工技运输干扰，降低了安全隐患；

2)本发明通过充分利用正洞综合洞室底部掏槽施工集水井，减小了正洞底部围岩破坏，更大程度地保证了施工结构安全；

3)本发明通过充分利用综合洞室和/或辅助导坑，降低了施工费用和成本。

本发明还提出一种反坡隧道18排水方法，该反坡隧道18排水方法应用集水井，该集水井的具体结构参照上述实施例，由于反坡隧道18排水方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。反坡隧道18的轴上设置有高度不一的若干个间隔的集水井，相邻的集水井之间通过抽水管道18连通，通过泵站洞室11内的排水泵将其各自的水仓1内的水抽送至相邻的另一个集水井内，以阶梯式举升的方式将水抽送至反坡隧道的洞口，完成排水作业。

本发明还提出一种反坡隧道18，该反坡隧道18包括集水井，该集水井的具体结构参照上述实施例，由于反坡隧道18采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。反坡隧道18的内壁应当设置动力线缆17，以提供隧道挖掘和抽排水过程中的动力。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种集水井，应用于反坡隧道，其特征在于，所述集水井包括泵站洞室，所述泵站洞室内安装有排水泵，所述排水泵用于将所述集水井内的水举升至另一集水井；

其中，所述泵站洞室设置于所述反坡隧道的综合洞室内和/或所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁洞室内；所述侧壁洞室为在所述反坡隧道的辅助导坑的侧壁沿所述反坡隧道轴线的垂直方向开挖形成。

2.如权利要求1所述的集水井，其特征在于，所述泵站洞室按照如下方式形成：

在所述综合洞室和/或辅助导坑的侧壁进行布点放样，

采用钻爆法或人工挖掘方法进行所述泵站洞室的开挖。

3.如权利要求2所述的集水井，其特征在于，所述集水井包括存水室，所述存水室为在所述泵站洞室的背离所述反坡隧道的拱顶的一侧开挖形成。

4.如权利要求3所述的集水井，其特征在于，所述存水室包括底板和侧墙，所述底板具有混凝土层，所述侧壁预埋接茬钢筋。

5.如权利要求4所述的集水井，其特征在于，所述泵站洞室包括拱部，所述拱部和/或所述拱部四周与环向盲管、土工布、防水板和/或衬砌钢筋连接。

6.如权利要求3至5中任一项所述的集水井，其特征在于，所述存水室包括水仓和沉淀池，所述反坡隧道内的水经由所述沉淀池沉淀后流动至所述水仓。

7.如权利要求6所述的集水井，其特征在于，所述水仓和所述沉淀池的侧壁、隔墙顶部安装作业平台；

所述作业平台用于人工同行和/或安装排水泵的支撑结构。

8.如权利要求6所述的集水井，其特征在于，所述辅助导坑包括第一排水沟，所述沉淀池与所述第一排水沟相连，

其中，与所述沉淀池同侧的第一排水沟通过导流槽引入沉淀池，与所述沉淀池异侧的第一排水沟通过在辅助导坑底板下方第一管道引致所述导流槽后流入所述沉淀池；和/或

所述综合洞室包括第二排水沟，所述沉淀池与所述第二排水沟相连，并在所述泵站洞室对应位置的仰拱填充上设置临时截水沟，使得所述综合洞室的两侧及中线的水经过临时截水沟引排至沉淀池。

9.一种反坡隧道排水方法，其特征在于，所述反坡隧道排水方法应用权利要求1-8中任一项所述的集水井。

10.一种反坡隧道，其特征在于，所述反坡隧道包括权利要求1至8中任一项所述的集水井。

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