CN209604084U - 一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构 - Google Patents

Abstract

一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，包含隧道底面两侧的排水沟，排水沟下方的泄水主洞，以及泄水主洞与排水沟间连接的导水管，还包括泄水支洞，其长向与隧道长向平行，所述泄水主洞和泄水支洞深入岩体一端均设置有封堵墙，所述泄水主洞、泄水支洞和封堵墙上均间隔设置有集水管。在施工时，通过泄水主洞的设置可以将隧道内的积水进行针对性排出，且泄水支洞可针对性的将隧道周边的涌水点的水流导进支洞中，集水管的设置可定点导流，对于泄水主洞以及泄水支洞的支护，均保证了隧道下部的岩土稳固性，采用仰式开挖，保证了排水的倾斜度要求，本治理结构在施工时可在隧道处分头分段施工，极大的节约工时。

Description

一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构

技术领域

本实用新型属于隧道施工领域，特别涉及一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构。

背景技术

当隧道工程所在位置为喀斯特地貌时，地层多为可溶性碳酸盐岩，岩性为灰岩和白云岩，隧道所在山体节理裂隙和岩溶发育，在隧址区断层破碎带影响下，隧道施工或使用范围内围岩会特别破碎，岩体内水系发育，流动性较大，有大量赋水通道，且赋水通道互相联通，通道内赋水受大气降水补给，以上涌水多会对隧道造成较大影响，当涌水量大时普通的抽排水设备无法将水及时排出，由此会造成隧道内积水，影响隧道施工工期和隧道施工质量，因此需要提高一种岩溶区断层破碎带隧道涌水的治理结构。

实用新型内容

本实用新型提出一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构用以在涌水多发的岩溶区断层破碎带中隧道的有效排水问题，具体技术方案如下：

一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，包含隧道底面两侧的排水沟，排水沟下方的泄水主洞，以及泄水主洞与排水沟间连接的导水管所述泄水主洞长向横跨过隧道。

所述排水沟对应隧道涌水段设置，排水沟上间隔设置有导水管。

所述导水管为中空管，导水管一端连接于排水沟底部，一端穿过岩体端部连接于泄水主洞上。

所述泄水主洞为拱门状，一端端部深入岩体，另一端为敞口，泄水主洞的长向垂直隧道的长向，所述泄水主洞顶部对应环向连接导水管，底部设置有主排水槽。

所述泄水主洞包含钢筋网，所述钢筋网包含横截面环形横筋、沿泄水主洞长向的纵筋，以及固定横筋和纵筋的箍筋，所述泄水主洞在非隧道处断面的环向上间隔设置有集水管。

所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构还包括泄水支洞，所述泄水支洞为拱门状，一端深入岩体，一端端部与泄水主洞连通；所述泄水支洞位于隧道涌水段下方，且泄水支洞长向与隧道长向平行，且泄水支洞长向与泄水主洞长向相垂直。

所述泄水支洞上设置有集水管，泄水支洞底部设置有支排水槽，所述集水管间隔分布在泄水支洞的横截面环向上，且集水管插入岩体部分不与隧道连通。

所述泄水主洞上主排水槽长向上向敞口一端倾斜，所述泄水支洞长向上向连接泄水主洞一端倾斜；所述泄水主洞和泄水支洞深入岩体一端均设置有封堵墙，所述封堵墙上间隔设置有集水管。

所述集水管为空心圆管，所述集水管在管壁上打设有间隔管孔，其中一端有一定长度不打设圆孔，此长度对应泄水支洞、泄水主洞或封堵墙的拱壁厚度，所述集水管打设管孔处管体外部包裹有衬布。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过泄水主洞的设置可以将隧道内的积水进行针对性排出，且平行隧道设置泄水支洞可针对性的将隧道周边的涌水点的水流导进支洞中，以及主洞除去隧道处其他断面、封堵墙均针对涌水点进行导流，由此多重措施进行涌水的排出，极大的减缓和避免了隧道处的涌水和积水，其中隧道内排水沟以及排水沟下方导水管的设置，可根据隧道内涌水点和积水点进行设置，具有极强的针对性。集水管的设置是根据隧道周边岩体裂隙以及涌水点进行的定点导流，可间接减缓隧道涌水事故的发生，其中集水管的孔壁式结构也极利于收集裂隙中的水。对于泄水主洞以及泄水支洞采用了喷射锚栓、挂钢筋网以及拱架等支护，均保证了隧道下部的岩土稳固性，且在泄水主洞和泄水支洞的施工时采用仰式开挖，既保证了施工安全又保证了排水的倾斜度要求，其中排水主槽和排水支槽的设置进一步保证了排水的顺畅度。本治理结构在施工时可在隧道处分头分段施工，可极大节约工时。

附图说明

图1是一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构连接示意图；

图2是泄水主洞与隧道连接俯视图；

图3是导水管连接示意图；

图4是泄水主洞结构示意图；

图5是泄水主洞配筋示意图；

图6是泄水主洞配筋A-A剖面图；

图7是泄水支洞集水管布置图a；

图8是泄水支洞集水管布置图b；

图9是封堵洞结构示意图；

图10是集水管结构图；

图11是洞内主控网布设示意图；

图12是洞内基本网布设示意图。

附图标记：1-隧道；2-排水沟；3-导水管；4-泄水主洞；5-泄水支洞；6-集水管；61-管孔；7-主排水槽；8-锚杆；9-钢筋网；91-横筋；92-纵筋；93-箍筋；10-支排水槽；11-封堵墙。

具体实施方式

以某地岩溶区断层破碎带隧道为例，隧道1为分离式特长隧道，含有并行的左右两个隧道1，隧道1左右线均位于+2.35%的单向坡；隧道1最大埋深约为585m；隧道1区属中低山碳酸盐岩构造剥蚀（溶蚀）地貌区，地形起伏较大；隧道1范围内中线高程1659.6m~2292.3m，山体自然坡度45°~65°，隧址区未发现大规模溶洞，地表溶蚀沟槽发育，受断层破碎带影响节理裂隙发育区段岩溶裂隙较发育且含水，根据隧道1开挖情况及周边调绘情况，局部发育小型溶蚀空洞，20cm至80cm不等，为空洞或少量充填物。

本实施例中，隧道1出现大量涌水，可推断降雨后，地表水沿岩溶裂隙下渗后至低处排泄区，由此判断脉状岩溶裂隙较发育；隧道1涌水主要为季节性涌水，涌水通道主要为受断层破碎带控制的脉状岩溶裂隙，涌水量受降雨强度影响，且变化幅度较大为100~1500m㎡/h不等，主要根据降雨强度的变化而变化。

如图1和图2所示，一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，包含左右两个隧道1，隧道1底面两侧的排水沟2，排水沟2下方的泄水主洞4，以及泄水主洞4与排水沟2间连接的导水管3；所述泄水主洞（4）长向横跨过隧道1，其中泄水主洞4位于隧道1出口端左侧300m处，泄水主洞4全长272m，泄水主洞4净宽为2.4m，中心处净高为4.15m；泄水主洞4断面采用拱顶为r=1.70m半圆、边墙为直墙、拱脚顺接r=0.50m半圆的衬砌断面，内轮廓断面面积为12.76m²。泄水主洞4一端端部深入岩体，另一端为敞口，泄水主洞4的长向垂直隧道1的长向，所述泄水主洞4顶部对应环向连接导水管3，底部设置有主排水槽7。

如图3所示，所述排水沟2对应隧道1涌水段设置，排水沟2上间隔设置有导水管3；所述导水管3为中空管，导水管采用PVC管或不锈钢管制作，导水管3一端连接于排水沟2底部，一端穿过岩体端部连接于泄水主洞4上。

如图4至图6所示，其中图4为泄水主洞4一侧间隔喷射的锚杆8分布图，图5和图6为泄水主洞4的钢筋网9分布图，所述钢筋网9包含横截面环形横筋91、沿泄水主洞4长向的纵筋92，以及固定横筋91和纵筋92的箍筋93，另外，所述泄水主洞4在非隧道1处断面的环向上间隔设置有集水管6。

如图7和图8所示，还包括泄水支洞5，所述泄水支洞5为拱门状，一端深入岩体，一端端部与泄水主洞4垂直且连通；所述泄水支洞5位于隧道1涌水段下方，且泄水支洞5长向与隧道1长向平行，且泄水支洞5长向与泄水主洞4长向相垂直；泄水支洞5上采用了两种集水管6的布置形式，分别是图7的泄水支洞5的集水管布置图a，其中在泄水支洞5环向上间隔设置有集水管6，另一种则是图8的泄水支洞5的集水管6布置图b，只在泄水支洞5横截面的两侧竖边上间隔设置集水管6。

本实施例中，泄水支洞5底部设置有支排水槽10，所述集水管6间隔分布在泄水支洞5的横截面环向上，且集水管6插入岩体部分不与隧道1连通。如图10所示，所述集水管6为空心圆管，采用PVC管或不锈钢管制作，所述集水管6在管壁上打设有间隔管孔7，其中一端有一定长度不打设圆孔，此长度对应泄水支洞5、泄水主洞4或封堵墙11的拱壁厚度，所述集水管6打设管孔7处管体外部包裹有衬布。

本实施例中，所述泄水主洞4上主排水槽7长向上向敞口一端倾斜，所述泄水支洞5长向上向连接泄水主洞4一端倾斜；如图9所示，所述泄水主洞4和泄水支洞5深入岩体一端均设置有封堵墙11，所述封堵墙11上间隔设置有集水管6，集水管6根据岩土涌水点位置呈梅花状布置。

结合图1至图10，进一步说明所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据隧道1涌水段的位置布置泄水主洞4和泄水支洞5的路线和断面尺寸，现场进行测量放线；其中洞口施工遵循保持岩体稳定的原则，开挖时长向上从低到高，横向上从上至下，分段分台阶进行开挖，开挖一段稳定一段。

步骤二、根据设计要求，测设边坡、仰坡边线，先施作仰坡顶及边坡顶的截、泄水沟；边仰坡开挖自上而下作业，边坡坡率为1:0.5；洞口开挖完后，及时施作洞口路基段泄水沟工程，使仰坡顶、边坡顶泄水、截水设施与洞外路基排水系统相通；

其中，在泄水主洞4洞口及隧道1明洞土石边仰坡方开挖前，根据现场地形，首先在边仰坡坡顶开挖线5m外施做截水沟，将地表水引至施工区以外，防止雨水及地表水流入洞口施工区；截水沟基坑采用人工开挖，如遇坚硬石质，采用破碎锤、风镐开挖或浅孔微爆施工，保证截水沟的几何尺寸满足设计要求，开挖基坑时要保证沟宽、沟底的几何尺寸，同时要清除沟底、沟帮边的松渣；根据洞口附近的基准点，按照设计施工图纸进行开挖放样，做好截水沟中心线桩及相应的检查恢复桩；截水沟布设要顺应原地貌的地势，修整平缓顺直，上游进口与原地面衔接紧密，满足截流坡面水的要求，不出现溢水或渗漏，下游出水口引入排水系统；泄水主洞4洞口和泄水支洞5洞口边仰坡土石方开挖采用小切口分层开挖，边坡、仰坡的坡率为1﹕0.5，其中，洞门段临时边仰坡坡高与永久边坡一致；洞外临时边仰坡坡高和坡率均与永久边坡一致。

步骤三、泄水主洞4和泄水支洞5施工前，对开挖面进行喷射混凝土封闭，小导管施工前架立标准钢拱架，按要求精确核定孔位，并在钢拱架上标明钢管位置；导管打入后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，端部支撑在钢架上，然后按要求进行预注浆，注浆结束后4～8h进行钻爆作业；其中，小导管施工前架立标准钢拱架，按要求精确核定孔位，并在钢拱架上标明钢管位置。

步骤四、根据测量放线结果，按照每循环不超过1.2m爆破开挖；为满足精度要求和减少测量工作量，洞内控制采用主控网、基本网和施工导线三级控制；洞内高程控制采用水准仪实施三等精密几何水准控制；

其中，洞内主控网如图11所示，布网：自洞外控制网向洞内布置重叠狭长菱形边角网，在菱形的重叠部分，施加长约5m的高精度（±0.1～0.3mm）因瓦线尺测距边，作为固定值，对控制网施加额外约束，以提高精度，控制点布置在隧洞两侧，以利保护点位，且测量时尽量不影响隧洞内的交通；施测：施测时根据三联脚架法，每点观测四个方向和四条边长，方向按全圆测回法观测，三联脚架法测量主控网的同时，用一根因瓦线尺测量联系短边；

洞内基本网如图12所示，布网：自主控网点向洞内布置边长为150～200m的狭长菱形导线网，基本控制网点沿隧洞两侧和隧洞中线布置，部分基本网点与主控网点重合，由主控网分段对基本网施加约束；施测：利用全站仪，根据三联脚架法测量，隧洞掘进增加150～200m，基本网向前推进一节；

洞内施工导线：自基本控制网点，向洞内布置边长约为50～80m长的单支导线，控制洞内开挖和衬砌施工。

步骤五、对泄水主洞4和泄水支洞5进行开挖，开挖采用横向台阶分层开挖；开挖时按测量放样标定的开挖边界线及设计图上边仰坡坡比开挖，台阶横向按4%的排水坡设置；每台阶开挖完后，进行初次喷射混凝土、挂钢筋网9、安装支撑拱架、喷射混凝土；其中，每次开挖2m做一次喷锚支护，随挖随做直至设计标高，喷射混凝土作业分段分片由下而上顺序进行，分多层反复喷射至设计厚度；

1）喷射混凝土：喷射混凝土料在洞口拌合站拌合，由5T平板车拉到施工部位进行施工；采用TK-961型湿式喷射机喷射混凝土，工作风压大于0.5Mpa，水压比风压大0.1Mpa，喷头与受喷面的距离为1.5～2.0m，喷头与受喷面保持垂直，喷射路线自下而上，呈“S”形运动；先喷拱脚、后喷拱顶，在有钢拱架支护时，喷射作业先喷拱架与轮廓间隙，再喷拱架周围然后再喷拱架之间；喷嘴均匀呈“S”形移动，一圈压半圈，行与行之间搭接20～30cm；后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行；若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净；漏水地段先用塑料管将水引出，并根据实际情况调整混凝土配合比，增加水泥用量，再喷射混凝土；喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，作业前先送风后送电和料，结束时先停料后停风和电；终凝至下一循环放炮时间不小于4h；

2）挂钢筋网：钢筋网9使用前清污除锈，现场预点焊成网片，在围岩表面喷射一层混凝土后挂设，随受喷面起伏铺设，钢筋网9应与锚杆8和格栅钢架联结牢固，喷射时不晃动；钢筋网9与锚杆8、钢纤钉、格栅钢架牢固焊接，网片搭接长度不得少于20cm；网片铺设时应紧贴支护面，并保持≮100mm且≯250mm的保护层；

3）锚杆施工：锚杆8采用砂浆锚杆，锚杆8杆体由Φ22mm螺纹钢筋制作，在岩面上标出锚杆8位置钻孔，采用风动凿岩机钻孔，用高压风吹净孔内岩屑，再采用注浆机将早强水泥砂浆注入锚孔；注浆管插入向下的锚杆8孔底，边注浆、边向外拔，向上的锚杆8采用排气注浆法施工，注浆压力控制在0.4～0.6Mpa之间，并按规范要求的数量对锚杆8做拉拔试验；

其中，钢架紧贴开挖面安装，当钢架与初喷层之间空隙过大时，设预制混凝土垫块使拱架与初喷层接触，拱脚采用锚杆8固定，与系统锚杆和超前锚杆（小导管）焊连，并焊接纵向连接筋，然后立即喷混凝土覆盖。喷C25混凝土10cm，φ6.5钢筋网9间距20cm×20cm，HRB400φ22砂浆锚杆长3.0m，间距120cm×120cm，锚杆8按梅花形布设。

步骤六、根据泄水主洞4施工时裂隙及裂隙水的发育情况，在隧道1开挖排水沟2，在泄水洞横截面环向对应打设泄水孔，并安装导水管3，在泄水主洞4底部开挖主排水槽7；在非隧道1涌水段其他断面处安装集水管6，将山体裂隙和赋水通道与泄水主洞4联通，并施工混凝土衬砌结构，确保泄水主洞4结构稳定。

步骤七、泄水主洞4穿过涌水段隧道1后，沿隧道1轴线方向分别向两端打设泄水支洞5，并根据涌水点安装集水管6将主要涌水段的赋水通道与支洞联通，通道内涌水流至泄水支洞5，并开挖支排水槽10。

步骤八、在泄水主洞4和泄水支洞5深入岩体端部设置封堵墙11，并根据封堵墙11四周岩体的涌水点安装集水管6，由此将岩土内水引入泄水主洞4或泄水支洞5，最终所有涌水通过泄水主洞4敞口端流出。

本实施例中，需注意的是钻孔前根据设计要求标定孔位，并做好标记，孔位偏差控制在±15mm内；钻孔时钻孔方向尽量沿岩层主要结构面，钻孔圆顺、平直，孔径大于杆体直径15mm，锚杆8孔深的允许偏差为±50mm；锚杆8安设后3天之内不得敲击或悬挂重物。在混凝土喷射作业之前应用水或高压风管将岩壁面的粉尘和杂物冲洗干净；喷射作业应分段、分片，按由下而上的顺序进行，每段长度不超过6m；设计混凝土厚为10cm，分两层喷射，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，若前一层终凝后超过1h表面蒙上粉尘时，在后一层喷射用高压气体或清水冲洗干净再实施喷射。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型的突出特点所作的阐释，而并非是对本实用新型实施方式的限定；对于所属领域的技术人员而言，在上述说明的使用基础上仍可以做出其它不同形式的变化或变动，若未对其进行创造性改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：包含隧道（1）底面两侧的排水沟（2），排水沟（2）下方的泄水主洞（4），以及泄水主洞（4）与排水沟（2）间连接的导水管（3）所述泄水主洞（4）长向横跨过隧道（1）。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述排水沟（2）对应隧道（1）涌水段设置，排水沟（2）上间隔设置有导水管（3）。

3.根据权利要求2所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述导水管（3）为中空管，导水管（3）一端连接于排水沟（2）底部，一端穿过岩体端部连接于泄水主洞（4）上。

4.根据权利要求3所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述泄水主洞（4）为拱门状，一端端部深入岩体，另一端为敞口，泄水主洞（4）的长向垂直隧道（1）的长向，所述泄水主洞（4）顶部对应环向连接导水管（3），底部设置有主排水槽（7）。

5.根据权利要求4所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述泄水主洞（4）包含钢筋网（9），所述钢筋网（9）包含横截面环形横筋（91）、沿泄水主洞（4）长向的纵筋（92），以及固定横筋（91）和纵筋（92）的箍筋（93），所述泄水主洞（4）在非隧道（1）处断面的环向上间隔设置有集水管（6）。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：还包括泄水支洞（5），所述泄水支洞（5）为拱门状，一端深入岩体，一端端部与泄水主洞（4）连通；所述泄水支洞（5）位于隧道（1）涌水段下方，且泄水支洞（5）长向与隧道（1）长向平行，且泄水支洞（5）长向与泄水主洞（4）长向相垂直。

7.根据权利要求6所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述泄水支洞（5）上设置有集水管（6），泄水支洞（5）底部设置有支排水槽（10），所述集水管（6）间隔分布在泄水支洞（5）的横截面环向上，且集水管（6）插入岩体部分不与隧道（1）连通。

8.根据权利要求6所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述泄水主洞（4）上主排水槽（7）长向上向敞口一端倾斜，所述泄水支洞（5）长向上向连接泄水主洞（4）一端倾斜；所述泄水主洞（4）和泄水支洞（5）深入岩体一端均设置有封堵墙（11），所述封堵墙（11）上间隔设置有集水管（6）。

9.根据权利要求8所述的一种岩溶区断层破碎带隧道涌水治理结构，其特征在于：所述集水管（6）为空心圆管，所述集水管（6）在管壁上打设有间隔管孔（61），其中一端有一定长度不打设圆孔，此长度对应泄水支洞（5）、泄水主洞（4）或封堵墙（11）的拱壁厚度，所述集水管（6）打设管孔（61）处管体外部包裹有衬布。