CN214697863U - 排水式山岭隧道预制衬砌环及衬砌结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排水式山岭隧道预制衬砌环及衬砌结构，预制衬砌环由多个预制管片拼接而成；所述预制管片外表面设置有沿所述预制管片长度方向延伸的槽体，所述槽体内设置有排水管；所述预制管片内表面设置有至少一根沿所述预制管片长度方向延伸的集水管；所述排水管通过多根贯穿所述预制管片的引水管与所述集水管连通；相邻两个预制管片的排水管相互连通，相邻两个预制管片的集水管相互连通。利用本实用新型的结构，高压地下水进入排水盲管经由引水管汇入洞内集水环管，最终汇集于拱脚两侧纵向排水管，纵向排水管上的阀门可根据实际需要灵活控制洞内排水量，最终达到降低衬砌所受水压的目的。

Description

排水式山岭隧道预制衬砌环及衬砌结构

技术领域

本实用新型涉及TBM和盾构隧道建设领域，特别是一种排水式山岭隧道预制衬砌环及衬砌结构。

背景技术

随着大量深埋长大山岭隧道在地下水丰富的地区修建，在隧道设计时不可避免地遇到高水压问题，具有快速、优质、安全、围岩扰动小、节省劳动力、高度机械化、自动化和工期短等特点的隧道掘进机法将会得到重视和获得应用，并将在我国未来铁路建设中成为一种重要的可选工法，大有成为主流之趋势，与之相配的隧道结构多采用装配式预制管片衬砌。

目前，采用传统钻爆法工艺的复合式衬砌对高水压问题的处置技术已非常成熟，主要通过注浆圈堵水和隧道排导系统排水，能够在不影响生态环境的小量排水条件下，有效地降低衬砌外水压力。其排导系统的设计和工艺已然成熟，且有相关规范可循。相对而言，装配式预制衬砌受工艺限制，无法像复合式衬砌一样于衬砌背后设置环、纵向盲沟系统。而城市盾构隧道由于埋深浅、水头低的缘故普遍采用全封闭式结构，对地下水的处置采用“完全堵水”的原则，此类结构在高水压环境可能会造成衬砌结构破坏、严重渗漏水等恶果。既有泄水降压式衬砌结构仍存在两个主要问题：（1）盾尾注浆层渗透率低，将隧道形成封闭式结构，浆液易造成泄水路径不畅，降压效果有限；（2）泄水环外侧设置导水层（多采用陶粒、豆粒石等渗透系数高的材料填充而成）而不进行盾尾注浆，此类结构较普通衬砌环厚度稍大些（填充盾尾间隙），对于封闭式TBM或盾构机造成拼装困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种排水式山岭隧道预制衬砌环及衬砌结构，有效降低隧道所受的水土压力。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种排水式山岭隧道预制衬砌环，由多个预制管片拼接而成；所述预制管片外表面（使用时，该外表面与隧道内壁贴合）设置有沿所述预制管片长度方向延伸的槽体，所述槽体内设置有排水管；所述预制管片内表面设置有至少一根沿所述预制管片长度方向延伸的集水管；所述排水管通过多根贯穿所述预制管片的引水管与所述集水管连通；相邻两个预制管片的排水管相互连通，相邻两个预制管片的集水管相互连通。

本实用新型的排水管经引水管汇入集水管。通过集水管可以将地下水引出，从而可以减小隧道所受的水土压力，提高隧道安全性。

所述排水管外壁设置过滤层（排水管包裹于过滤层内）。防止衬砌背后泥沙随水流排泄至洞内排水系统（排水通道）。

所述排水管与所述预制管片之间填充有吸水膨胀颗粒。吸水膨胀颗粒吸水膨胀后，颗粒与颗粒之间可以形成排水通道，且可以有效阻止衬砌背后泥沙随水流排泄至洞内排水系统，起一定的过滤作用，防止产生衬砌背后空洞。

所述引水管上套设有止水环。止水环用于保证引水管与预制管片之间密封。

所述止水环采用吸水膨胀材料制成。便于加工和制造，进一步提高密封性能。

排水管上沿管周均匀开设有通孔（小孔）。便于水渗入管道内。

本实用新型还提供了一种排水式山岭隧道预制衬砌结构，包括多个预制衬砌环；多个所述预制衬砌环沿隧道长度方向设置；所述多个预制衬砌环的集水管均与沿隧道长度方向铺设的出水管连通。

所述出水管上设置有多个阀门，通过控制阀门的开闭，可以控制隧道内的排水量，达到降低衬砌所受水压的目的。

为了降低成本，本实用新型中，相邻两个所述预制衬砌环之间设置有至少一个普通衬砌环。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

1、利用本实用新型的结构，高压地下水进入排水盲管（排水管）经由引水管汇入洞内集水环管（集水管），最终汇集于拱脚两侧纵向排水管（出水管），纵向排水管（出水管）上的阀门可根据实际需要灵活控制洞内排水量，最终达到降低衬砌所受水压的目的；

2、吸水膨胀颗粒遇水后将膨胀至自身体积的数百倍，进而将排水盲管周围浆液挤压至两侧而不至于凝结堵塞排水导管；膨胀后的吸水膨胀颗粒之间缝隙容易形成排水通道，且可以有效阻止衬砌背后泥沙随水流排泄至洞内排水系统，起一定的过滤作用，防止产生衬砌背后空洞；

3、排水管外的过滤层可起进一步过滤作用。

附图说明

图1为本发明实施例的排水式预制衬砌环的横断面图；

图2为本发明实施例的排水式山岭隧道预制衬砌结构纵断面图；

图3为本发明实施例的排水式预制衬砌环局部管片的立体图；

图4为本发明实施例的排水式预制衬砌环背侧拉槽细部结构示意图；

图5为本发明实施例的排水式预制衬砌环背侧遇水膨胀式球形橡胶颗粒工作机理示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型实施例包括包括沿隧道纵向（隧道横截面的圆周方向）间隔布置的排水式预制衬砌环和普通衬砌环（如图2所示），排水式衬砌环沿隧道纵向间隔布置的密度视具体工程环境和要求（水头高度、围岩条件、排水要求等）灵活设计。普通衬砌环由目前TBM和盾构隧道普遍采用的预制钢筋混凝土管片拼装而成。排水式预制衬砌环管片1在材料、结构尺寸和浇筑工艺上与普通衬砌环管片无异，目的是为了满足预制厂批量生产，同时方便TBM机或盾构机拼装成环。排水式预制衬砌环管片1背侧（与隧道内壁贴合的一侧）预留环向拉槽（槽体）且设有多个排水孔5，此类管片可通过相应的模具浇筑而成，亦可在普通管片的基础上后期切割钻孔加工成型，而后将排水盲管2（即排水管）外裹无纺布3（即过滤层）安装于管片背侧拉槽内。将套设有遇水膨胀式橡胶止水环8的引水管6穿过排水孔5与背侧排水盲管2连通，遇水膨胀式橡胶止水环8固定于排水孔5内，以阻止衬砌背后的地下水通过排水孔5直接渗流进洞内。在排水盲管2周围填充遇水膨胀式球形橡胶颗粒10（如图4所示），然后将管片拼装成环即完成一环排水式预制衬砌环，完成盾尾注浆层11的施作。排水盲管2处填充的遇水膨胀式球形橡胶颗粒10遇水膨胀，将该处的注浆层浆液挤压至两侧，不至于堵塞排水盲管2（遇水膨胀后示意图如图5）。再于洞内紧贴衬砌内壁安装集水环管4（即集水管）并与引水管6连通，集水环管4于两侧拱脚处连通纵向排水管7（即出水管），每隔一定距离设置一阀门9，至此完成本实用新型实施例的排水式山岭隧道预制衬砌结构。

排水式预制衬砌环由预制钢筋混凝土管片拼装而成。排水式预制衬砌环管片背侧具有环向拉槽且设有排水孔，可于管片预制厂采用相应的模具浇筑而成，亦可在普通衬砌环管片的基础上切割钻孔加工成型。

排水式预制衬砌环管片与普通衬砌环管片宏观尺寸（厚度、宽度、内径、外径等）完全一致，不存在机械拼装困难。再者，解决了盾尾注浆造成排水通道堵塞的问题，实际施工中，TBM机或盾构机正常注浆，由于管片背侧排水盲管周围填充大量遇水膨胀式球形橡胶颗粒，遇水后将膨胀至自身体积的数百倍，进而将排水盲管周围浆液挤压至两侧而不至于凝结堵塞排水导管，此外，膨胀后的球形橡胶颗粒之间缝隙容易形成排水通道，且可以有效阻止衬砌背后泥沙随水流排泄至洞内排水系统，起一定的过滤作用，防止产生衬砌背后空洞。排水盲管外裹无纺布可起进一步过滤作用，高压地下水进入排水盲管经由排水孔处引水管汇入洞内集水环管，最终汇集于拱脚两侧纵向排水管，纵向排水管上阀门可根据实际需要灵活控制洞内排水量，最终达到降低衬砌所受水压的目的。

Claims (10)

1.一种排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，由多个预制管片拼接而成；所述预制管片外表面设置有沿所述预制管片长度方向延伸的槽体，所述槽体内设置有排水管；所述预制管片内表面设置有至少一根沿所述预制管片长度方向延伸的集水管；所述排水管通过多根贯穿所述预制管片的引水管与所述集水管连通；相邻两个预制管片的排水管相互连通，相邻两个预制管片的集水管相互连通。

2.根据权利要求1所述的排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，所述排水管外壁设置过滤层。

3.根据权利要求1所述的排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，所述排水管外周粘附有吸水膨胀颗粒。

4.根据权利要求1所述的排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，所述排水管上均匀开设有通孔。

5.根据权利要求1所述的排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，所述引水管上套设有止水环。

6.根据权利要求5所述的排水式山岭隧道预制衬砌环，其特征在于，所述止水环采用吸水膨胀材料制成。

7.一种排水式山岭隧道预制衬砌结构，其特征在于，包括多个权利要求1～6之一所述的预制衬砌环；多个所述预制衬砌环沿隧道长度方向排布；所述多个预制衬砌环的集水管均与沿隧道长度方向铺设的出水管连通。

8.根据权利要求7所述的排水式山岭隧道预制衬砌结构，其特征在于，所述出水管上设置有多个阀门。

9.根据权利要求7或8所述的排水式山岭隧道预制衬砌结构，其特征在于，相邻两个所述预制衬砌环之间设置有至少一个普通衬砌环。

10.根据权利要求9所述的排水式山岭隧道预制衬砌结构，其特征在于，所述预制衬砌环与所述普通衬砌环尺寸一致。

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