CN116006224A - 防水板和隧道支护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防水板和隧道支护系统。防水板包括相对设置的第一子防水板和第二子防水板，以及设置在第一子防水板和第二子防水板之间的两个以上横向导排壁；相邻两个横向导排壁、第一子防水板和第二子防水板围成一个主排水槽；横向导排壁上设置有薄弱连接部，在横向导排壁上，薄弱连接部处的厚度最小，薄弱连接部在横向导排壁的长度方向上延伸。该防水板能够在由于混凝土裂缝扩张或初支面与二次衬砌之间发生相对位移时，仍然保持防水功能。

Description

防水板和隧道支护系统

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体地说，是涉及一种防水板和隧道支护系统。

背景技术

隧道及其它地下工程往往采用“喷射混凝土+防水层+模筑混凝土”的结构形式。喷射混凝土作为初期支护，模筑混凝土作为强化支承的二次衬砌。一般而言，防水层只起到隔水的作用。为了避免或减小水压对二次衬砌结构的不利作用，在水压较大的地段，防水层必须具备排水的作用。常见的做法是使用PVC、EVA、LDPE等各种防水板进行防水，在防水板外侧布置软式透水管、弹簧引水管、HDPE波纹管等排水管网进行排水泄压。该方法非常实用，普及率极高，可是结构相对复杂，施工成本和材料成本有待优化。

隧道开挖后，在隧道周围一定范围内形成了围岩松动区，在此范围内，由于地层原始地应力的调整，围岩产生变形，裂缝张开，从而使地下水沿张开裂缝流入隧道。产生漏水裂缝的原因众多，例如：防水混凝土强度过高，收缩性大而产生裂缝，或防水混凝土抗渗强度过低，无法抵抗压力的渗漏，施工材料中混入泥土等杂物支护技术不过关，拱顶衬砌不密实，当围岩压力过大时，导致拱腰部位衬砌出现纵向拉裂，拱顶衬砌压碎掉块，导致渗漏，软岩地段仰拱施工滞后，衬砌不能及时成环，墙脚受力内移，致使边墙出现纵向裂缝。

为了应对裂缝扩张，本领域的技术人员倾向于提高防水板抗拉强度。例如CN213627610U公开了一种抗裂性铁路隧道专用防水板，CN202689197U公开了一种高强度复合防水板，CN207297040U公开了一种应用于隧道工程的复合防水板。这些方案的共同特点是通过复合加强件提高结构强度，大大增加了成本和制作难度，难以普及。此外硬质塑料垫圈通过射钉等方式强力固定在由混凝土制成的初支面上，防水板与塑料垫圈焊接在一起，一但初支面产生裂缝，塑料垫圈之间产生强大的撕扯力，加强后的防水板犹如螳臂当车，同样容易被撕裂而导致防水失效。二次衬砌与防水板内层容易发生黏连，当二次衬砌和初支面之间发生相对位移时，防水板同样容易被撕裂。

铺设防水板前需要对凹陷处用水泥砂浆抹平，对于外露的钢筋、锚杆头、钢管等先切断、锤铆平再用砂浆抹平。即便如此，初支的喷射混凝土仍然具有较大的粗糙度，容易划伤防水板。因此通常在防水板与喷射混凝土层之间设置一层土工布以保护防水板。土工布的使用需要独立的施工工序，导致施工成本难以降低。

另外，现还有一种防水板焊接方法，相邻两幅防水板重叠的区域称为环间搭接区或叠合区，叠合区的宽度一般为10厘米至15厘米。在目前的焊接工艺中，叠合区中心形成两道平行的热熔压接焊缝，该焊缝宽度一般为1.5厘米至2厘米。叠合焊接导致防水板有效长度被浪费。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种在防水板容易由于混凝土裂缝扩张或初支面与二次衬砌之间发生相对位移时，仍然保持防水功能的防水板。

本发明的第二目的是提供一种具有上述防水板的隧道支护系统。

为实现上述第一目的，本发明提供一种防水板，包括相对设置的第一子防水板和第二子防水板，以及设置在第一子防水板和第二子防水板之间的两个以上横向导排壁；相邻两个横向导排壁、第一子防水板和第二子防水板围成一个主排水槽；横向导排壁上设置有薄弱连接部，在横向导排壁上，薄弱连接部处的厚度最小，薄弱连接部在横向导排壁的长度方向上延伸。

由上述方案可见，通过设置两个平行设置的子防水板，且两个子防水板通过具有薄弱连接部的横向导排壁连接，在防水板由于混凝土裂缝扩张或初支面与二次衬砌之间发生相对位移时，第一子防水板和第二子防水板之间产生较大的撕扯力，薄弱连接部被撕裂，使得第一子防水板和第二子防水板之间允许错位而消除二者之间的撕扯力，避免子防水板自身被撕裂，从而保证防水功能不失效。即便是初支喷射混凝土发生较大的裂缝，锚定在初支混凝土上的塑料块之间发生较大的位移，也只会使得靠近初支混凝土的子防水板被撕裂，在用于撕裂的凹部的保护下，靠近二次衬砌一侧的子防水板不会被撕裂，涌入排水槽的水在横向导排壁的引导下流向隧道内置的排水槽，防止水压升高。另外，无需使用土工布，防水层一次铺设到位，并且该防水板可以采用对接的方式进行焊接固定，从而消除相邻两个防水板的叠合长度，避免材料浪费及影响防水性能。

一个优选的方案是，薄弱连接部位于横向导排壁的宽度方向的中部，第一子防水板受到的作用力超过预设值时，薄弱连接部撕裂。

一个优选的方案是，主排水槽内设置有支撑肋；支撑肋的固定端连接在第一子防水板上，支撑肋的自由端靠近第二子防水板；或者支撑肋的固定端连接在第二子防水板上，支撑肋的自由端靠近第一子防水板。

由此可见，支撑肋的设置，在二次衬砌浇注混凝土时，可以防止子防水板之间被压塌，有效保障排水槽的结构完整性。

一个优选的方案是，第一子防水板上远离第二子防水板的表面设置有保护层；和/或保护层由弹性材料制成。

进一步的方案是，保护层的厚度大于或等于4毫米；和/或第一子防水板的厚度大于或等于2毫米；和/或第二子防水板的厚度大于或等于2毫米。

由此可见，保护层可防止初支喷射混凝土划伤防水板。

一个优选的方案是，横向导排壁上开设有V型槽，薄弱连接部位于V型槽的槽底。

一个优选的方案是，每个横向导排壁上开设有两个V型槽，该两个V型槽在横向导排壁的厚度方向上相对设置。

由此可见，两个V型槽对称设置，当下侧的第二子防水板不动时，上侧的第一子防水板不论向左还是向右移动，薄弱连接部均易被撕裂。

一个优选的方案是，横向导排壁的内部设置有副排水槽，副排水槽沿着横向导排壁的长度方向延伸并在长度方向上贯穿横向导排壁，薄弱连接部位于副排水槽的侧壁上。

由此可见，即使薄弱连接部被撕裂，副排水槽仍能够保证正常地排水。同时多个排水槽能够提高排水效率。

进一步的方案是，副排水槽的数量为两个以上，多个副排水槽沿着横向导排壁的宽度方向间隔布置。

为实现上述第二目的，本发明提供一种隧道支护系统，包括初支、二次衬砌以及设置在初支和二次衬砌之间的上述的防水板；防水板呈弧形，第一子防水板位于第二子防水板的径向外侧，防水板的轴线平行于隧道的纵向，薄弱连接部和横向导排壁均沿着隧道的环向延伸。

附图说明

图1是本发明防水板第一实施例的结构图。

图2是本发明防水板第一实施例的局部图。

图3是图2中A处的局部放大图。

图4是本发明防水板第一实施例中相邻两个防水板的连接位置处的结构图。

图5是本发明防水板第二实施例的结构图和局部放大图。

图6是本发明防水板第三实施例的结构图和局部放大图。

图7是本发明防水板第四实施例的结构图和局部放大图。

图8是本发明防水板第五实施例的结构图和局部放大图。

图9是本发明防水板第六实施例的结构图和局部放大图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

防水板和隧道支护系统第一实施例

参见图1至图4，隧道支护系统包括初支、二次衬砌以及设置在初支和二次衬砌之间的多个防水板10。防水板10呈弧形，防水板10的轴线平行于隧道的纵向，多个防水板10沿着隧道的纵向对接并通过焊接的方式固定连接。

每个防水板10包括相对设置的第一子防水板11和第二子防水板12，以及设置在第一子防水板11和第二子防水板12之间的两个以上横向导排壁13。第一子防水板11和第二子防水板12平行设置，第一子防水板11位于第二子防水板12的径向外侧，横向导排壁13分别与第一子防水板11和第二子防水板12垂直连接。

相邻两个横向导排壁13、第一子防水板11和第二子防水板12围成一个主排水槽14。横向导排壁13上宽度方向的中部设置有V型槽15和薄弱连接部16，薄弱连接部16位于V型槽15的槽底，在横向导排壁13上，薄弱连接部16处的厚度最小，优选地，薄弱连接部16的厚度在0.5毫米至1毫米，薄弱连接部16在横向导排壁13的长度方向上延伸，薄弱连接部16和横向导排壁13均沿着隧道的环向延伸并且均自防水板10的第一侧边缘101延伸至防水板10的第二侧边缘102。第一子防水板11受到的作用力超过预设值时，薄弱连接部16撕裂。

另外，第一子防水板11上远离第二子防水板12的表面设置有保护层17，保护层17由弹性材料制成，优选地，保护层17为热塑发泡层17。保护层17的厚度大于或等于4毫米，第一子防水板11和第二子防水板12的厚度均大于或等于2毫米。保护层17可防止初支喷射混凝土划伤防水板10。

防水板10通过挤出成型的方式成型，通过发泡加工方式制作热塑发泡层17，热塑发泡层17与防水板10之间可通过粘接或焊接的方式固定。相邻两个防水板10采用电磁焊接的方式焊接固定，第一子防水板11与第一子防水板11上相对的两个侧壁进行焊接，第二子防水板12与第二子防水板12上相对的两个侧壁进行焊接。

如图4所示，焊合后，第一个防水板10上靠近焊接位置的横向导排壁13与第二个防水板10上靠近焊接位置的横向导排壁13之间围成的了主排水槽14，在该主排水槽14一端接入气压表后进行封闭，在该主排水槽14的另一端接入用于加压的单向管阀后进行封闭。对排水槽加压至预定压力后停止加压，进行保压测试，达到预定时间后，观察最终气压值，若气压值在允许阈值内，则视为密封合格。拆除该主排水槽14两端密封热塑胶，取出气压标和单向管阀后，保压测试结束。保压过程中可以通过肥皂水检查漏点，以便经行补焊。

由上可见，通过设置两个平行设置的子防水板，且两个子防水板通过具有薄弱连接部的横向导排壁连接，在防水板由于混凝土裂缝扩张或初支面与二次衬砌之间发生相对位移时，第一子防水板和第二子防水板之间产生较大的撕扯力，薄弱连接部被撕裂，使得第一子防水板和第二子防水板之间允许错位而消除二者之间的撕扯力，避免子防水板自身被撕裂，从而保证防水功能不失效。即便是初支喷射混凝土发生较大的裂缝，锚定在初支混凝土上的塑料块之间发生较大的位移，也只会使得靠近初支混凝土的子防水板被撕裂，在用于撕裂的凹部的保护下，靠近二次衬砌一侧的子防水板不会被撕裂，涌入排水槽的水在横向导排壁的引导下流向隧道内置的排水槽，防止水压升高。另外，无需使用土工布，防水层一次铺设到位，并且该防水板可以采用对接的方式进行焊接固定，从而消除相邻两个防水板的叠合长度，避免材料浪费及影响防水性能。另外，该防水板制造工艺简单，结构简单有效，通过常规的电磁焊接即可进行安装，一次铺设到位，降低生产制造成本和使用成本。并且本发明克服了本领域技术人员认为必须加强防水板的材料性能才能提高防水性能的技术偏见，通过结构削弱的方式反而实现了防水可靠性的提高，总体上节省制造和使用成本。

防水板和隧道支护系统第二实施例

作为本发明防水板和隧道支护系统第二实施例的说明，以下仅对与上述防水板和隧道支护系统第一实施例的不同之处予以说明。

参见图5，本实施例中，每个主排水槽24内均设置有支撑肋241，支撑肋241的固定端连接在第二子防水板22上，支撑肋241的自由端靠近第一子防水板21并与第一子防水板21之间具有预定间隙。优选地，支撑肋241的厚度大于或等于2.5毫米。支撑肋241的设置，在二次衬砌浇注混凝土时，可以防止子防水板之间被压塌，有效保障排水槽的结构完整性。

防水板和隧道支护系统第三实施例

作为本发明防水板和隧道支护系统第三实施例的说明，以下仅对与上述防水板和隧道支护系统第二实施例的不同之处予以说明。

参见图6，本实施例中，支撑肋341的固定端连接在第一子防水板31上，支撑肋341的自由端靠近第二子防水板32并与第二子防水板32之间具有预定间隙。

防水板和隧道支护系统第四实施例

作为本发明防水板和隧道支护系统第四实施例的说明，以下仅对与上述防水板和隧道支护系统第一实施例的不同之处予以说明。

参见图7，本实施例中，每个横向导排壁43上开设有两个V型槽431，该两个V型槽431在横向导排壁43的厚度方向上相对设置。两个V型槽431对称设置，当下侧的第二子防水板42不动时，上侧的第一子防水板41不论向左还是向右移动，薄弱连接部46均易被撕裂。

防水板和隧道支护系统第五实施例

作为本发明防水板和隧道支护系统第五实施例的说明，以下仅对与上述防水板和隧道支护系统第一实施例的不同之处予以说明。

参见图8，本实施例中，主排水槽54呈正六边形，各横向导排壁53的内部均设置有副排水槽531和副排水槽532，副排水槽531和副排水槽532均沿着横向导排壁53的长度方向延伸并在长度方向上贯穿横向导排壁53。副排水槽531和副排水槽532沿着横向导排壁53的宽度方向间隔布置，且副排水槽531靠近第一子防水板51，副排水槽532靠近第二子防水板52。

副排水槽531和副排水槽532的横截面均呈等腰梯形，且该等腰梯形的副排水槽531中较长的底边靠近第一子防水板51设置，且该等腰梯形的副排水槽532中较长的底边靠近第二子防水板52设置，且副排水槽531的横截面积大于副排水槽532的横截面积，薄弱连接部56位于副排水槽531的侧壁上，本实施例中，具体地位于该等腰梯形的副排水槽531中两个腰上。

防水板和隧道支护系统第六实施例

作为本发明防水板和隧道支护系统第六实施例的说明，以下仅对与上述防水板和隧道支护系统第五实施例的不同之处予以说明。

参见图9，本实施例中，副排水槽的数量为三个，分别为副排水槽631、副排水槽632和副排水槽633，副排水槽631、副排水槽632和副排水槽633沿着横向导排壁53的宽度方向间隔布置。副排水槽631靠近第一子防水板61，副排水槽633靠近第二子防水板62。

副排水槽631和副排水槽633的横截面均呈等腰梯形，该等腰梯形的副排水槽631中较长的底边靠近第一子防水板61设置，且该等腰梯形的副排水槽632中较长的底边靠近第二子防水板62设置，副排水槽632的横截面由两个相对的圆弧边和两个相对的直线边围成，薄弱连接部66位于副排水槽632的侧壁上，并且与副排水槽632的圆弧边相对。

主排水槽和副排水槽的数量、尺寸、形状均可以根据需要进行改变。也可仅部分主排水槽内设置有支撑肋。也可仅部分横向导排壁上设置有副排水槽。上述改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.防水板，其特征在于，包括相对设置的第一子防水板和第二子防水板，以及设置在所述第一子防水板和所述第二子防水板之间的两个以上横向导排壁；

相邻两个所述横向导排壁、第一子防水板和所述第二子防水板围成一个主排水槽；

所述横向导排壁上设置有薄弱连接部，在所述横向导排壁上，所述薄弱连接部处的厚度最小，所述薄弱连接部在所述横向导排壁的长度方向上延伸。

2.根据权利要求1所述的防水板，其特征在于：

所述薄弱连接部位于所述横向导排壁的宽度方向的中部，所述第一子防水板受到的作用力超过预设值时，所述薄弱连接部撕裂。

3.根据权利要求1所述的防水板，其特征在于：

所述主排水槽内设置有支撑肋；

所述支撑肋的固定端连接在所述第一子防水板上，所述支撑肋的自由端靠近所述第二子防水板；或者

所述支撑肋的固定端连接在所述第二子防水板上，所述支撑肋的自由端靠近所述第一子防水板。

4.根据权利要求1至3任一项所述的防水板，其特征在于：

所述第一子防水板上远离所述第二子防水板的表面设置有保护层；和/或

所述保护层由弹性材料制成。

5.根据权利要求4所述的防水板，其特征在于：

所述保护层的厚度大于或等于4毫米；和/或

所述第一子防水板的厚度大于或等于2毫米；和/或

所述第二子防水板的厚度大于或等于2毫米。

6.根据权利要求1至3任一项所述的防水板，其特征在于：

所述横向导排壁上开设有V型槽，所述薄弱连接部位于所述V型槽的槽底。

7.根据权利要求1至3任一项所述的防水板，其特征在于：

每个所述横向导排壁上开设有两个所述V型槽，该两个所述V型槽在所述横向导排壁的厚度方向上相对设置。

8.根据权利要求1至3任一项所述的防水板，其特征在于：

所述横向导排壁的内部设置有副排水槽，所述副排水槽沿着所述横向导排壁的长度方向延伸并在长度方向上贯穿所述横向导排壁，所述薄弱连接部位于所述副排水槽的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的防水板，其特征在于：

所述副排水槽的数量为两个以上，多个所述副排水槽沿着所述横向导排壁的宽度方向间隔布置。

10.隧道支护系统，其特征在于，包括初支、二次衬砌以及设置在所述初支和所述二次衬砌之间的如权利要求1至9任一项所述的防水板；

所述防水板呈弧形，所述第一子防水板位于所述第二子防水板的径向外侧，所述防水板的轴线平行于隧道的纵向，所述薄弱连接部和所述横向导排壁均沿着所述隧道的环向延伸。

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