CN203321543U - 高水压隧道分区防水构造 - Google Patents

Abstract

高水压隧道分区防水构造，以使隧道二次衬砌结构更加安全、可靠、经济，并有效保护地表水环境。它包括穿越不良地质构造的全封闭段（L1）及所对应的全封闭二次衬砌结构（10），以及设置在全封闭段（L1）两侧的排放段（L3）及所对应的排放段二次衬砌结构（30）。所述全封闭段（L1）与排放段（L3）之间设置隔离过渡段（L2）及所对应的隔离过渡段二次衬砌结构（20），仅在排放段二次衬砌结构（30）背后设置排水系统（31）。

Description

高水压隧道分区防水构造

技术领域

本实用新型涉及铁路隧道、公路隧道、市政隧道工程，特别涉及一种高水压隧道分区防水构造。 

背景技术

随着交通事业的蓬勃发展，越来越多的铁路隧道、公路隧道建设将成为必要。长期以来，为了避免或减弱地下水对隧道结构的作用，保证隧道主体结构安全，我国山岭隧道大多按照“以排为主”的原则设计和建造，忽视了隧道建设对环境产生的负面影响。由于大量地下水流失，造成地表泉井干枯、地表开裂沉降、岩溶塌陷、土壤砂化等环境影响问题。随着国家可持续发展战略的深化，如何保护自然生态环境成为隧道设计、施工关键技术之一。 

一座隧道纵向各段地层岩性、地质构造、地下水发育程度及地下水压分布均有所不同。隧道设计中为了保护环境，经常需要根据地质情况设置穿越不良地质构造的全封闭段，在全封闭段的两侧设置排放段（以排为主或限量排放）。如此就带来了一个问题，地下水在通过围岩内注浆封堵后沿纵向串流，通过注浆堵水的全封闭段的长度将无法确定或者大幅度延长，如何进行“分区防水”是隧道设计和建造中的一个难点。目前，国内针对高水压隧道铁路隧道、公路隧道的分区防水设计尚属空白，一般情况下都是根据地质情况适当延长全封闭衬砌段的设计长度，随意性较大，且无科学依据，同时是否能够达到保护环境和结构安全可靠的设计目的也是未知之数。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高水压隧道分区防水构造，以使隧道二次衬砌结构更加安全、可靠、经济，并有效保护地表水环 境。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下： 

本实用新型的高水压隧道分区防水构造，包括穿越不良地质构造的全封闭段及所对应的全封闭二次衬砌结构，以及设置在全封闭段两侧的排放段及所对应的排放段二次衬砌结构，其特征是：所述全封闭段与排放段之间设置隔离过渡段及所对应的隔离过渡段二次衬砌结构，仅在排放段二次衬砌结构背后设置排水系统。 

本实用新型的有益效果是，在全封闭段与排放段之间设置隔离过渡段，且能够准确确定隔离过渡段二次衬砌结构外水压力分布，根据外水压力分布按相关设计规范确定的二次衬砌结构更加安全、可靠、经济，同时也能够有效保护地表水环境。 

附图说明

本说明书包括如下一幅附图： 

图1是本实用新型高水压隧道分区防水构造的结构示意图。 

图中示出部位、构造及所对应的标记：全封闭段L1、隔离过渡段L2、排放段L3；全封闭二次衬砌结构10、隔离过渡段二次衬砌结构20、排放段二次衬砌结构30、排水系统31。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

参照图1，图中A为隧道不良地质构造。本实用新型的高水压隧道分区防水构造，包括穿越不良地质构造的全封闭段L1及所对应的全封闭二次衬砌结构10，以及设置在全封闭段L1两侧的排放段L3及所对应的排放段二次衬砌结构30，所述全封闭段L1与排放段L3之间设置隔离过渡段L2及所对应的隔离过渡段二次衬砌结构20，仅在排放段二次衬砌结构30背后设置排水系统31。 

全封闭二次衬砌结构10所承受的外水压力为P₁＝γH₁。 

排放段二次衬砌结构30所承受的外水压力为P₂＝γH₂。 

隔离过渡段二次衬砌结构20的抗水压能力按隔离过渡段L2水压分布 确定，其水压分布为： 

$P_x=\mathrm{\γ}\sqrt{H_1^2-(H_1^2-H_2^2)\frac{x}{l}+\frac{w}{K}\·(l-x)x}$

当排放段二次衬砌结构30端头排水通畅时，隔离过渡段L2水压分布为： 

$P_x=\mathrm{\γ}\sqrt{(1-\frac{x}{l})H_1^2+\frac{w}{K}\·(l-x)x}$

当排放段二次衬砌结构30端头排水通畅，且隔离过渡段L2地下水渗流主要由全封闭二次衬砌结构10端补给，隔离过渡段L2范围补给强度较小时，隔离过渡段L2水压分布为 

$P_x=\mathrm{\γ}{H}_1\sqrt{1-\frac{x}{l}}$

上述各计算式中： 

x——计算点距离全封堵段长度 

P_x——距离全封闭段（L1）的长度为x处的水压 

γ——水的容重 

H₁——全封闭段（L1）端头水头高度 

H₂——排放段（L3）端头水头高度 

l——隔离过渡段（L2）长度 

w——隔离过渡段（L2）地下水补给强度，即盲管间单位面积、单位时间补给地下水水量 

K——隔离过渡段（L2）岩体的渗透系数，对于各向异性岩体，岩体渗透系数

（K_xx、K_yy、K_zz为各向异性围岩渗透系数主方向的渗透张量）。 

能够准确计算出隔离过渡段二次衬砌结构外水压力分布，使本领域技 术人员根据外水压力分布按相关设计规范可设计出更加安全、可靠、经济的二次衬砌结构，同时也能够有效保护地表水环境。 

Claims (4)

1.高水压隧道分区防水构造，包括穿越不良地质构造的全封闭段（L1）及所对应的全封闭二次衬砌结构（10），以及设置在全封闭段（L1）两侧的排放段（L3）及所对应的排放段二次衬砌结构（30），其特征是：所述全封闭段（L1）与排放段（L3）之间设置隔离过渡段（L2）及所对应的隔离过渡段二次衬砌结构（20），仅在排放段二次衬砌结构（30）背后设置排水系统（31）。 

2.如权利要求1所述的高水压隧道分区防水构造，其特征是：所述全封闭二次衬砌结构（10）所承受的外水压力为P₁＝γH₁，式中γ为水的容重，H₁为全封闭段（L1）端头水头高度。 

3.如权利要求2所述的高水压隧道分区防水构造，其特征是：所述排放段二次衬砌结构（30）所承受的外水压力为P₂＝γH₂，式中γ为水的容重，H₂为排放段（L3）端头水头高度。 

4.如权利要求3所述的高水压隧道分区防水构造，其特征是： 

所述隔离过渡段二次衬砌结构（20）的抗水压能力按隔离过渡段（L2）水压分布确定，其水压分布为 

当排放段二次衬砌结构（30）端头排水通畅时，隔离过渡段（L2）水压分布为 

当排放段二次衬砌结构（30）端头排水通畅，且隔离过渡段（L2）地下水渗流主要由全封闭二次衬砌结构（10）端补给，隔离过渡段（L2）范围补给强度较小时，隔离过渡段（L2）水压分布为 

式中x——计算点距离全封堵段长度 

P_x——距离全封闭段（L1）的长度为x处的水压 

γ——水的容重 

H₁——全封闭段（L1）端头水头高度 

H₂——排放段（L3）端头水头高度 

l——隔离过渡段（L2）长度 

w——隔离过渡段（L2）地下水补给强度，即盲管间单位面积、单位时间补给地下水水量 

K——隔离过渡段（L2）岩体的渗透系数，对于各向异性岩体，岩体渗透系数

K_xx、K_yy、K_zz为各向异性围岩渗透系数主方向的渗透张量。 

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