CN204312099U - 基于环境保护的隧道涌水防治系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于环境保护的隧道涌水防治系统，包括围岩注浆固结堵水圈、初期支护层、防排水网格系统、二次衬砌层、纵向排水管、环向排水盲管；围岩注浆固结堵水圈设置在初期支护层的外侧，二次衬砌层设置在初期支护层的内侧，环向排水盲管设置在初期支护层和二次衬砌层之间，纵向排水管连接环向排水盲管。本实用新型在隧道围岩富水区段能够起到限量排放的作用，从而降低衬砌结构所受的水压力，保证隧道在施工的过程中不会发生塌陷，它还能够保证隧道附近的地下水不会完全排放掉，地下水源不会遭到破坏，从而确保环境不会遭到破坏。

Description

基于环境保护的隧道涌水防治系统

技术领域

本实用新型属于隧道施工领域，尤其涉及基于环境保护的隧道涌水防治系统。

背景技术

随着人类的进步和社会的发展，地下空间的利用已显得越来越重要，人类在开发生存空间的同时遇到了许多棘手的问题。特别是交通隧道，到1999年底达到6876座、3670公里，为世界第一。据初步统计，“十五”计划期间铁路、公里、水利、城市地铁轻轨等领域合计约有总长3000km隧道工程需要修建。近两年则以每年200公里左右的速度增长，其发展趋势是隧道数量相对在减少，而单个隧道的长度有所增加。截至2005年底，我国已成功修建了7500多座，总延长4300多公里的铁路隧道，隧道数量和总长度均居世界前列。

在铁路、公路、水电、采矿工程的隧道工程建设中，地下水是影响隧道施工安全、工程质量及工程结构稳定的主要因素，也是隧道使用过程中的主要隐患。通常，隧道地区地质构造十分复杂，在长隧道工程建设过程中可能发生涌突水、突泥、软岩大变形、岩爆、塌陷等地质灾害，其中尤以涌突水最为普遍和严重。

涌水可能引起诸多问题，列举如下：伴随涌水，掌子面的稳定性降低；伴随涌水，隧道的支护质量降低；基底泥泞化；因地下水位降低使地层下沉；地下水位降低造成井户枯竭，地表生态破坏。这些问题都可能会对隧道施工中的安全、方便以及隧道运营造成麻烦，还增加了工程成本，造成经济上的损失。同时，涌水还会造成对环境的影响，引起地下水的流失，改变周边的水文地质条件，破坏周边的植被等。

因此,如何较为准确地预测隧道涌水量的大小,为隧道施工和保护环境制定合理的防排水措施提供依据,成为众多岩土工程及隧道工程学者日益关注的课题，研究涌水对隧道施工和环境的影响有着十分重要的理论意义和实际意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于环境保护的隧道涌水防治系统，旨在保证隧道施工安全、工程质量、工程结构稳定及环境保护。

本实用新型是这样实现的，基于环境保护的隧道涌水防治系统由围岩注浆固结堵水圈、初期支护层、防排水网格系统和二次衬砌层组构，围岩注浆固结堵水圈采用长短孔结合复式注浆固砂堵水，初期支护层采用大管棚和小导管超支护，防排水网格系统由防水系统和排水系统组成，其中防水系统由注浆、防水层、隧道衬砌层组成，排水系统则由排水管、环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、路基路面排水管组成。

进一步，注浆加固范围为开挖工作面及开挖轮廓线外8m,以隧道轴线为中心线呈放射状布置注浆钻孔，选用水泥单液浆及水泥-水玻璃双液浆两种浆材。

进一步，初期支护层采用大管棚和小导管超支护，大管棚采用外径Φ108mm/Φ75mm，δ＝8mm的无缝钢管，每节长2m、3m。布设时环向间距40cm，外插角1.5°，每节管棚钻设Φ8mm单向阀溢浆孔4个，施作成TSS模式。

进一步，初期支护层结构采用I18型钢，每0.3m设置一榀，网喷钢纤维混凝土，混凝土标号为C25，溶洞二衬结构设计为I18型钢混凝土，即在原来钢筋混凝土结构基础上，每0.5m加入一圈I18型钢，形成拱圈结构，即“型钢混凝土结构”，混凝土标号为C40。

进一步，防排水网格系统由防水系统和排水系统组成，防水系统由注浆、防水层和隧道衬砌层组成，注浆选用水泥单液浆，防水层选用高分子柔性防水材料，衬砌选用带有添加了密实剂的防水混凝土，排水系统由排水管、环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、路基路面排水管组成，它们选用材料为：排水管采用Ω状的弹簧排水管，环向排水盲管采用软式弹簧排水管，纵向排水管采用10cm的pvc排水管，横向排水管采用硬质塑料管，路基路面排水管采用预制混凝土管道。

效果汇总

本实用新型的基于环境保护的隧道涌水防治系统在隧道围岩富水区段能够起到限量排放的作用，从而降低衬砌结构所受的水压力，保证隧道在施工的过程中不会发生塌陷，还能够保证隧道附近地带的地下水不会完全排放掉，地下水源不会遭到破坏，确保当地居民生产、生活用水和植物等的用水，水田灌溉可以依靠地下水来灌溉，一定量的地下水能够保证地面岩土的稳定性，还能让使隧道的建设不会改变当地的环境，确保环境不会遭到坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于环境保护的隧道涌水防治系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的圆梁山隧道2#溶洞总体施工方案示意图；

图中：1、围岩注浆固结堵水圈；2、初期支护层；3、二次衬砌层；4、环向排水盲管；5、纵向排水管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型不存在方法或软件的创新。

本发明是这样实现的，一种基于环境保护的隧道涌水防治系统由围岩注浆固结堵水圈1、初期支护层2、防排水网格系统和二次衬砌层3组成复合防排水结构组成，注浆圈起封堵地下水、控制隧道涌水量和保证施工期间洞室稳定的作用，初期支护层可以迅速封闭围岩起到保护围岩稳定性确保施工安全的关键，它能充分发挥围岩自身的承载能力，排水系统则尽量将通过注浆圈渗透到衬砌背后的地下水排出，衬砌起防止围岩变形或坍塌。围岩注浆固结堵水圈采用长短孔结合复式注浆固砂堵水，初期支护层采用大管棚和小导管超支护，防排水网格系统由防水系统加上排水系统，防水系统由注浆、防水层、隧道衬砌层组成，排水系统由排水管、环向排水盲管4、纵向排水管5、横向排水管、路基路面排水管组成。

围岩注浆固结堵水圈；2、初期支护层；3、二次衬砌层；4、环向排水盲管；5、纵向排水管

围岩注浆固结堵水圈1设置在初期支护层2的外侧，二次衬砌层3设置在初期支护层2的内侧，环向排水盲管4设置在初期支护层2和二次衬砌层3之间，纵向排水管5连接环向排水盲管4；

进一步，注浆加固范围为开挖工作面及开挖轮廓线外8m,以隧道轴线为中心线呈放射状(伞状)布置注浆钻孔，选用水泥单液浆及水泥-水玻璃(CS)双液浆两种浆材。

进一步，初期支护层采用大管棚和小导管超支护，大管棚采用外径Φ108mm/Φ75mm，δ＝8mm的无缝钢管，每节长2m、3m。布设时环向间距40cm，外插角1.5°，每节管棚钻设Φ8mm单向阀溢浆孔4个，施作成TSS模式。

进一步，初期支护层结构采用I18型钢，每0.3m设置一榀，网喷钢纤维混凝土，混凝土标号为C25，溶洞二衬结构设计为I18型钢混凝土，即在原来钢筋混凝土结构基础上，每0.5m加入一圈I18型钢，形成拱圈结构，即“型钢混凝土结构”，混凝土标号为C40。

进一步，防排水网格系统由防水系统和排水系统组成，其中防水系统由注浆、防水层和隧道衬砌层组成，注浆选用水泥单液浆，防水层选用高分子柔性防水材料，衬砌选用带有添加了密实剂的防水混凝土，排水系统由排水管、环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、路基路面排水管组成，它们选用材料为：排水管采用Ω状的弹簧排水管，环向排水盲管采用软式弹簧排水管，纵向排水管采用10cm的pvc排水管，横向排水管采用硬质塑料管，路基路面排水管采用预制混凝土管道。

实施例一

在圆梁山隧道施工中，共揭示了五个深埋充填型溶洞，其中2#溶洞涌水量和水压值较高，下面将以其为例介绍防治措施。2#溶洞平导里程为PDK354+435～+495，正洞里程为DK354+460～+490。

①导进行超前地质预测预报时，准确地探测到了该溶洞的存在，施工中

采取了“长短孔结合复式注浆固砂堵水，大管棚加上小导管超支护”的施

工措施。

②正洞下导坑施工时，在进行超前地质预测预报时，准确地探测到了该溶洞的存在，下导坑施工时，孔结采取了“泄水降压，长短合复式注浆固砂堵水，小导管超前支护”的施工措施。正洞施工，确定了以“泄水洞泄水降压和全断面帷幕注浆加固”为主的“排堵结合”方案。如图2所示。

1.泄水洞与迂回导坑

在平导与正洞中间，从六通位置开挖一泄水洞，泄水洞断面泄水洞开挖到溶洞边缘，达到泄水目的后停止。泄水洞施工完成后，安设泄水管，施作混凝土止浆岩墙，达到限量泄水的目的，迂回导坑正洞左侧，距正洞一定距离处开挖一迂回导坑，绕越2#溶洞，从而实现“两端夹击”处理溶洞。

由于圆梁山隧道水压力高，注浆施工难度大，并且高水压力可以击穿注浆的薄弱环节，因而，在平导与正洞中间，从六通位置开挖一泄水洞，泄水洞断面1.8m×1.8m。泄水洞开挖到溶洞边缘，达到泄水目的后停止。泄水洞施工完成后，泄水洞安设泄水阀实现定量排放，安设7根泄水管，施作3m厚C20混凝土止浆岩墙，达到限量泄水的目的。待止浆墙强度达到设计要求后，对从下导坑引出的排水管实施顶水注浆，以减少地下水对注浆施工的影响。正洞注浆完成后，将泄水洞止浆墙爆破拆除，达到最大泄水降压目的，以保证正洞处于低压状态下施工，确保施工安全。

2#溶洞规模大，施工难度大，从单方向进行施工，工期难以保证。同时，针对高压动水砂层，注浆加固段越长，施工难度也越大，施工质量也难以保证。并且采取大管棚超前支护措施后，在高压动水粉细砂层并夹杂漂石的条件下，经现场多次试验，一次管棚支护长度难以超过20m，否则钻孔施工工期太长，施工质量也较难保证。因此，经多次地质探测及分析，在正洞左侧，距正洞50m处开挖一迂回导坑，绕越2#溶洞，从而实现“两端夹击”处理溶洞。

2.钻孔注浆及管棚支护

2#溶洞施工程序为：顶水注浆→全断面超前预注浆加固→超前大管棚施工→超前大管棚注浆→超前小导管支护→超前小导管注浆→开挖支护→径向注浆加固。

3.正洞开挖及支护

2#溶洞是圆梁山隧道溶洞施工中最为艰难的一个，为确保施工安全，2#溶洞采取了CRD工法进行开挖与支护，初期支护层结构采用I18型钢，每0.3m设置一榀，网喷钢纤维混凝土，混凝土标号为C25。溶洞二衬结构设计考虑全方位水压影响，二衬设计为I18型钢混凝土，即在原来钢筋混凝土结构基础上，每0.5m加入一圈I18型钢，形成拱圈结构，即“型钢混凝土结构”，混凝土标号为C40。

本实用新型的基于环境保护的隧道涌水防治系统在隧道围岩富水区段能够起到限量排放的作用，从而降低衬砌结构所受的水压力，保证隧道在施工的过程中不会发生塌陷，还能够保证隧道附近地带的地下水不会完全排放掉，地下水源不会遭到破坏，确保当地居民生产、生活用水和植物等的用水，水田灌溉可以依靠地下水来灌溉，一定量的地下水能够保证地面岩土的稳定性，还能让使隧道的建设不会改变当地的环境，确保环境不会遭到坏。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统包括：围岩注浆固结堵水圈、初期支护层、防排水网格系统、二次衬砌层、纵向排水管、环向排水盲管；

围岩注浆固结堵水圈设置在初期支护层的外侧，二次衬砌层设置在初期支护层的内侧，环向排水盲管设置在初期支护层和二次衬砌层之间，纵向排水管连接环向排水盲管。

2.如权利要求1所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，采用大管棚和小导管超支护的初期支护层。

3.如权利要求2所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，大管棚采用外径为Φ108mm/Φ75mm，δ＝8mm的无缝钢管。

4.如权利要求1所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，采用I18型钢的初期支护层结构。

5.如权利要求1所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，防排水网格系统由防水系统和排水系统组成，防水系统由注浆层、防水层和隧道衬砌层组成。

6.如权利要求5所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，采用水泥单液浆的注浆层，采用高分子柔性防水材料的防水层。

7.如权利要求5所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，排水系统由排水管、环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管和路基路面排水管组成。

8.如权利要求7所述的基于环境保护的隧道涌水防治系统，其特征在于，采用Ω状的弹簧排水管的排水管，采用软式弹簧排水管的环向排水盲管，采用10cm的pvc排水管的纵向排水管，采用硬质塑料管的横向排水管。