CN113833524B - 一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵及其施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1：判断涌水来源；S2：注浆堵水；S3：布设排水系统；S4：布设辅助排水系统；所述双孔箱涵包括本体，本体内设有对称分布的排水孔，排水孔之间设有阵列分布的横向排水孔，本体两侧均连接有阵列分布的横向排水管，本体两侧还设有阵列分布的箱涵人孔，箱涵人孔均与箱涵检查井连接，本体上方设有复合路面铺装层，复合路面铺装层与箱涵检查井之间均设有盲沟。本发明施工方法应用范围广泛，排泄方式多，排泄效果好，涌水处置的效果佳，双孔箱涵排泄效果好，稳固性高，减少了对箱涵结构的破坏，便于养护。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道涌水处理技术领域，具体是一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵及其施工方法。
背景技术
随着建筑行业的快速发展,隧道工程施工水平也有了大幅度的发展进步，涌水问题一直是隧道施工过程中难以根治的痼疾之一，给施工留下了很大的安全隐患，甚至影响隧道的正常运营，增加了养护成本。一旦出现涌水、溶腔、暗河灾害,不但会对隧道的施工进度产生影响,还会增加工程成本,甚至造成施工人员伤亡。在施工技术提高的情况下,涌水现象已经有所减少,但仍是无法完全杜绝。传统隧道涌水处理的施工方法，堵水效果不好，经常出现渗漏水速度大于堵水速度，隧道底部设置的泄水涵排水困难，人员检查不便，整个排水过程慢，危险性高。针对这种情况，现提出一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵及其施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵及其施工方法，能够有效解决上述背景技术中的不足，本发明施工方法通过判断涌水来源、注浆堵水、布设排水系统、布设辅助排水系统进行隧道涌水处理，本发明施工方法应用范围广泛，排泄方式多，排泄效果好，涌水处置的效果佳，双孔箱涵排泄效果好，稳固性高，减少了对箱涵结构的破坏，便于养护。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种处理岩溶区隧道涌水的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：
S1：判断涌水来源；
S2：注浆堵水；
S3：布设排水系统；
S4：布设辅助排水系统；
所述S2包括S21:双液浆注浆堵水；S22:单液浆注浆堵水；
所述S3包括S31：双孔泄水箱涵；S32：流水横洞；S33：隧底排水管；S34：泄水洞设置；
所述S4包括：S41：环向排水管加密；S42：拱腰侧向引水管设置；S43：排水盲沟布设。
进一步地，所述S1中当隧道出现涌水时，采用地表踏勘、物理钻探及地质雷达探测的方式，先查明水文地质情况，初步判断涌水来源。
进一步地，所述S21中在空腔周围采用双液浆进行注浆堵水，对周边的围岩进行加固，使大量的流水集中到几个点，注浆管注射双液浆在拟注浆段落两端形成止浆墙，然后从两段止浆墙端开始，先两端后中间进行注浆堵水，注浆段管纵向、横向间距为1.2m，呈梅花形布置；
注浆按先偶数孔后奇数孔、先两侧后中间、由下至上、先无水孔后有水孔、先上游(地下水)后下游、间隔跳孔的顺序进行，利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固；
注浆液采用水泥和水玻璃双液浆混合，水灰比为0.4:1，水玻璃掺入量为水泥用量的4％。
进一步地，所述S22应用于隧道开挖、施作初期支护后，没有常年流水的部位，采用注浆管进行深层注浆，先在隧道开挖轮廓线5m外注浆固结形成一个外围的止浆墙，再利用已完成的初期支护作为内侧止浆墙，然后使用注浆管进行注浆堵水作业；
单液浆注浆堵水工艺所使用的水泥浆的稠度比双液浆注浆堵水工艺大。
进一步地，所述S31中对渗漏水较大、大量涌水的部位，没有条件在隧道两侧施工泄水洞的部位，在采用注浆堵水作业后，在隧道的底部修筑一条双孔箱涵，排泄暴雨时出现的突发性涌水。
进一步地，所述S32中对隧道的一侧发生涌水，且在该侧加设排水系统成本大或者不可行时，采用设置泄水横洞的方式进行排水，将一个隧道的涌水引入另一个隧道的排水系统内；
所述S33中对于隧道内涌水量较小时，通过增设中心排水管或圆管涵将涌水进行排泄；
所述S34中受地表水影响大，隧道外侧施工条件好，隧道洞内施工困难时，在洞外增设泄水洞，通过泄水洞将通向隧道内的水进行截流，水从泄水洞排出。
进一步地，所述S41中在初期支护表面布设预备的排水通道，采用单壁打孔波纹管对环向排水管进行加密，汇入纵向盲管，加密横向排水管与环向排水管对应布置。
所述S42中先对初期支护上开槽埋管进行引流，开槽后，对围岩进行锚喷支护，然后在溶腔口埋设2根伸入溶腔口以上2m的钢管，在钢管顶部增设一层钢筋滤网，并在引水钢管底部设置了基座，固定后泵送混凝土将钢管周围空腔回填密实，最后在钢管顶端设置反滤层，钢管底部设置沉砂池，将钢管中汇集的水引至泄水洞处。
所述S43中当泄水的部位集中，周边围岩较稳定，在涌水口的附近设置排水盲沟，采用钢筋网加双层防水板铺盖，并在该部位设置一个检查井。
一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵，所述双孔箱涵包括本体，本体内设有对称分布的排水孔，排水孔之间设有阵列分布的横向排水孔，本体两侧均连接有阵列分布的横向排水管，本体两侧还设有阵列分布的箱涵人孔，箱涵人孔均与箱涵检查井连接，箱涵检查井内均设有检查梯，检查梯上端均设有电缆沟盖板，隧道最下方设有隧道仰拱，隧道仰拱上方和本体两侧均浇筑有混凝土腔体，本体上方设有复合路面铺装层，本体下方设有混凝土基底，混凝土基底下方设有碎石层，碎石层铺设在下方的混凝土腔体上，复合路面铺装层与箱涵检查井之间均设有盲沟。
本发明的有益效果：
1、本发明施工方法中双液浆注浆堵水和单液浆注浆堵水可以适用不同环境下的堵水情况，应用范围广泛，起到了优良的效果，极大的减少了渗漏水的面积；
2、本发明施工方法中在完成第一阶段注浆堵水后，同步进行第二阶段的排水设置，根据渗水量的大小，可以选择设置双孔泄水涵、增大或加密排水管、泄水洞等方式进行排泄，排泄方式多，排泄效果好，保证被注浆堵水集中后的水流通畅排出；
3、本发明施工方法中在进行注浆堵水、排水系统设置等主要的涌水处置施工后，通过加密环向排水管、设置盲沟等其他的施工方法，使涌水处置的效果更佳，发挥的作用更大，也作为一个预留的备用排水通道，减少后期的渗漏水隐患，降低后续的运营养护风险；
4、本发明双孔箱涵排泄效果好，稳固性高，在中间的隔墙上每个一段加设横向排水孔，避免某一个排水孔中水量较大，而另外一个较小而造成的水量或水压力不对称的现象，减少了对箱涵结构的破坏，因隧道存在涌砂现象，双孔箱涵的可以使养护工人进入，小型推车可以清除箱涵内淤泥，便于养护。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明处理岩溶区隧道涌水施工方法流程示意图；
图2是本发明双孔箱涵结构示意图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1所示，一种处理岩溶区隧道涌水的施工方法，施工方法包括以下步骤：
S1：判断涌水来源；
隧道出现涌水时，采用地表踏勘、物理钻探及地质雷达探测的方式结合，先查明水文地质情况，避免贸然施工，留下大的安全隐患及运营风险。涌水时，先观察涌出的水是清水还是黄泥水，初步判断涌水来源(裂隙水、溶腔水、降雨引起的地表水等)。
S2：注浆堵水；
S21:双液浆注浆堵水；
将洞渣回填在隧道内，形成施工平台后，采用潜孔钻机，对涌水量很大的部位进行地质钻探，发现涌水量较大的部位后面为较大的空腔时，在空腔周围采用双液浆进行注浆堵水，对周边的围岩进行了加固，迫使大量的流水集中到了几个点，减少了渗漏水的面积。
注浆管注射双液浆在拟注浆段落两端形成止浆墙，然后从两段止浆墙端开始，先两端后中间进行注浆堵水，注浆段管纵向、横向间距根据涌水量的大小进行调整，纵、横向间距控制在1.2m左右，呈梅花形布置。
开始施工前，先进行一个较短的试验段施工，以调整注浆参数，保证注浆效果，注浆完成后，对注浆段进行检查，检查孔涌水量一般地段应小于0.4L/min.m。在3.0MPa压力下，检查孔进水量应小于2L/min.m，若达不到这个效果，应加密钻孔注浆。
注浆按先偶数孔后奇数孔、先两侧后中间、由下至上、先无水孔后有水孔、先上游(地下水)后下游、间隔跳孔的顺序进行，利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固，注浆终压应控制在3MPa以上。
注浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比为(0.3～0.5):1，水玻璃掺入量为水泥用量的3％～5％，浆液水灰比及水玻璃掺入量可根据现场情况作适当调整。
控制好双液浆的凝胶时间，浆液凝胶的确定采用双液浆浆液作压注试验，当进浆量很大、泵压长时间不升高时，胶凝时间选1～2分钟；当进浆量中等、泵压稳定上升时，胶凝时间选3～4分钟；进浆量较小、泵压升高很快时，胶凝时间选5～6分钟。
通过这种方式，将原先分散在隧道环向各处的水流汇集到了一个点，通过设置的泄水横洞，流入设置的双孔箱涵中进行排泄。
S22:单液浆注浆堵水
对于隧道开挖、施作初期支护后，没有常年流水的部位，可在干燥季节或枯雨季节进行水泥单液浆注浆堵水，特别对于存在较大裂隙的段落，采用Φ89*6mm或Φ108*6mm注浆管进行深层注浆；先在隧道开挖轮廓线4～6m外注浆固结形成一个外围的止浆墙后，在利用已完成的初期支护作为内侧止浆墙，然后采用Φ42*4mm注浆管进行进一步的注浆堵水作业。
利用两次注浆的作用，可以充分对岩体进行二次固结，将大面积的渗漏水进行封堵，减少渗水面，其注浆工艺与双液浆类似，区别在于水泥浆的稠度稍大。
S3：布设排水系统；
隧道渗漏水很大的部位，完成第一阶段注浆堵水后，需同步进行第二阶段的排水设置。根据渗水量的大小，选择设置双孔泄水涵、增大或加密排水管、泄水洞等方式进行排泄，保证被集中后的水流通畅。
S31：双孔泄水箱涵；
对渗漏水较大，甚至大量涌水的部位，又没有条件在隧道两侧施工泄水洞的部位，选择在隧底范围内施工，泄水方式可以根据流量的大小，选择圆管涵或盖板涵形式。
在采用注浆堵水作业后，需在隧道的底部修筑一条双孔泄水箱涵，排泄因暴雨时节出现的突发性涌水；
泄水箱涵在两侧的洞壁上预留有多个泄水孔，用于连接衬砌混凝土施工前埋设的环向排水管，保证衬砌混凝土背后出现的积水得到很好的排泄，保证原山体的排水通道畅通，不至于受到大量压缩，从衬砌混凝土的某个薄弱部位喷射而出；
为保证双孔箱涵内水位的平衡，在中间的隔墙上每个一段加设横向排水孔，避免某一个排水孔中水量较大，而另外一个较小而造成的水量或水压力不对称的现象，减少对箱涵结构的破坏；
因隧道存在涌砂现象，双孔泄水涵的净空需要满足后期养护工人进入，小型推车清除箱涵内淤泥的要求，便于养护。
S32：流水横洞；
隧道的一侧发生涌水，且在该侧加设排水系统成本较大或不可行，需要隧道的另外一侧进行辅助排水或另外一侧已经设置了排水系统，需要将一个隧道的涌水引入该排水系统时，可采用设置泄水横洞的方式。
S33：隧底排水管；
对于隧道内涌水量较小，考虑隧道内施工方便的原则，可以通过增设中心排水管或圆管涵的形式将涌水进行排泄或保证排水通畅。
S34：泄水洞设置；
对受地表水影响很大，可初步判断隧道渗水来源，隧道外侧施工条件较好，隧道洞内施工困难等情况下，在洞外合理位置增设泄水洞，通过泄水洞将通向隧道内的地表水进行截流，从泄水洞中引出。
S4：布设辅助排水系统；
在进行注浆堵水、排水系统设置等主要的涌水处置施工后，通过加密环向排水管、设置盲沟等其他的施工方法，使涌水处置的效果更佳，发挥的作用更大，也作为一个预留的备用排水通道，减少后期的渗漏水隐患，降低后续的运营养护风险。
S41：环向排水管加密；
为保证后续初期支护表面部分渗水排水通道畅通，在初期支护表面布设了预备的排水通道，采用Ф100单壁打孔波纹管对环向排水管进行加密，间距按2m/根设置，汇入纵向盲管；加密横向排水管，与环向排水管对应布置。
S42：拱腰侧向引水管设置；
初期支护上开槽埋管进行引流，开槽后，对围岩进行锚喷支护，在溶腔口埋设2根伸入溶腔口以上2m的φ800*10mm的钢管，在钢管顶部增设一层钢筋滤网，防止溶腔内块石掉落堵塞管道，并在引水钢管底部设置了基座，以支撑上报钢管的重力，固定后泵送C25混凝土将钢管周围空腔回填密实，在钢管顶端设置反滤层；钢管底部设置沉砂池，将钢管中汇集的水引至泄水横洞处，进而排往双孔箱涵中。
S43：排水盲沟布设；
当泄水的部位集中，周边围岩较稳定，在该涌水口的附近设置排水盲沟，采用风钻在已完成的初期支护上开凿了3条深10cm，宽20cm的盲沟，采用钢筋网+双层防水板铺盖后，形成一个流水的通道，并在该部位设置一个检查井，将泄水通道中的水流排入中心排水管。
请参阅图2所示，一种处理岩溶区隧道涌水的双孔箱涵，双孔箱涵包括本体1，本体1内设有对称分布的排水孔11，排水孔11之间设有阵列分布的横向排水孔12，本体1两侧均连接有阵列分布的横向排水管13，本体1两侧还设有阵列分布的箱涵人孔14，箱涵人孔14均与箱涵检查井2连接，箱涵检查井2内均设有检查梯22，检查梯22上端均设有电缆沟盖板21，隧道最下方设有隧道仰拱5，隧道仰拱5上方和本体1两侧均浇筑有混凝土腔体4，本体1上方设有复合路面铺装层6，本体1下方设有混凝土基底7，混凝土基底7下方设有碎石层8，碎石层8铺设在下方的混凝土腔体4上，复合路面铺装层6与箱涵检查井2之间均设有盲沟3。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (2)
1.一种处理岩溶区隧道涌水的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
S1：判断涌水来源；
S2：注浆堵水；
S3：布设排水系统；
S4：布设辅助排水系统；
所述S2包括S21:双液浆注浆堵水；S22:单液浆注浆堵水；
所述S3包括S31：双孔泄水箱涵；S32：流水横洞；S33：隧底排水管；S34：泄水洞设置；
所述S4包括：S41：环向排水管加密；S42：拱腰侧向引水管设置；S43：排水盲沟布设；
所述S1中当隧道出现涌水时，采用地表踏勘、物理钻探及地质雷达探测的方式，先查明水文地质情况，初步判断涌水来源；
所述S21中在空腔周围采用双液浆进行注浆堵水，对周边的围岩进行加固，使大量的流水集中到几个点，注浆管注射双液浆在拟注浆段落两端形成止浆墙，然后从两段止浆墙端开始，先两端后中间进行注浆堵水，注浆段管纵向、横向间距为1.2m，呈梅花形布置；
注浆按先偶数孔后奇数孔、先两侧后中间、由下至上、先无水孔后有水孔、先上游地下水后下游、间隔跳孔的顺序进行，利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固；
注浆液采用水泥和水玻璃双液浆混合，水灰比为0.4:1，水玻璃掺入量为水泥用量的4％；
单液浆注浆堵水工艺所使用的水泥浆的稠度比双液浆注浆堵水工艺大；
当所述S31中出现对渗漏水较大、大量涌水的部位，没有条件在隧道两侧施工泄水洞的部位情况时，采用注浆堵水作业后，在隧道的底部修筑一条双孔箱涵，排泄暴雨时出现的突发性涌水；
当所述S32中出现对隧道的一侧发生涌水，且在该侧加设排水系统成本大或者不可行的情况时，采用设置泄水横洞的方式进行排水，将一个隧道的涌水引入另一个隧道的排水系统内；
当所述S33中出现隧道内涌水量较小的情况时，通过增设中心排水管或圆管涵将涌水进行排泄；
当所述S34中出现受地表水影响大，隧道外侧施工条件好，隧道洞内施工困难的情况时，在洞外增设泄水洞，通过泄水洞将通向隧道内的水进行截流，水从泄水洞排出；
所述S41中在初期支护表面布设预备的排水通道，采用单壁打孔波纹管对环向排水管进行加密，汇入纵向盲管，加密横向排水管与环向排水管对应布置；
所述S42中先对初期支护上开槽埋管进行引流，开槽后，对围岩进行锚喷支护，然后在溶腔口埋设2根伸入溶腔口2m以上的钢管，在钢管顶部增设一层钢筋滤网，并在引水钢管底部设置了基座，固定后泵送混凝土将钢管周围空腔回填密实，最后在钢管顶端设置反滤层，
钢管底部设置沉砂池，将钢管中汇集的水引至泄水洞处；
所述S43中当泄水的部位集中，周边围岩较稳定，在涌水口的附近设置排水盲沟，采用钢筋网加双层防水板铺盖，并在该部位设置一个检查井；
所述施工方法使用的双孔箱涵包括本体(1)，本体(1)内设有对称分布的排水孔(11)，排水孔(11)之间设有阵列分布的横向排水孔(12)，本体(1)两侧均连接有阵列分布的横向排水管(13)，本体(1)两侧还设有阵列分布的箱涵人孔(14)，箱涵人孔(14)均与箱涵检查井(2)连接，箱涵检查井(2)内均设有检查梯(22)，检查梯(22)上端均设有电缆沟盖板(21)，隧道最下方设有隧道仰拱(5)，隧道仰拱(5)上方和本体(1)两侧均浇筑有混凝土腔体(4)，本体(1)上方设有复合路面铺装层(6)，本体(1)下方设有混凝土基底(7)，混凝土基底(7)下方设有碎石层(8)，碎石层(8)铺设在下方的混凝土腔体(4)上，复合路面铺装层(6)与箱涵检查井(2)之间均设有盲沟(3)。
2.根据权利要求1所述的一种处理岩溶区隧道涌水的施工方法,其特征在于，所述S22应用于隧道开挖、施作初期支护后，没有常年流水的部位，采用注浆管进行深层注浆，先在隧道开挖轮廓线5m外注浆固结形成一个外围的止浆墙，再利用已完成的初期支护作为内侧止浆墙，然后使用注浆管进行注浆堵水作业。
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