[實用新型]靴型基座梳型隧底襯砌結構及其排水系統

有效

• 申請號: 201721858953.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN208073503U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 卿偉宸;陶偉明;林本濤;張磊;王芳;朱勇;李澤龍;鄭偉;張慧玲;鐘昌桂;熊國興
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21F16/02
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

靴型基座梳型隧底襯砌結構及其排水系統，以減小甚至消除地下水對隧道襯砌底部結構的作用，有效解決巖溶或地下水發育地區隧道仰拱上浮變形或隧底結構開裂破壞的問題，確保隧道施工和運營的穩定及安全性。拱墻二次襯砌結構兩側邊墻底部設置與其固結的基座，作為拱墻二次襯砌結構的承載結構，其內縱向貫通的靴內空腔作為隧道縱向排水通道。兩側靴型基座之間設置橫向兩側與之形成弱連接的梳型隧底構筑體，梳型隧底構筑體上設置鋪底層，該梳型隧底構筑體的下部具有橫向間隔的且縱向貫通的下部空腔作為隧底地下水縱向排水通道。拱墻范圍排水系統與靴內空腔相連通，隧底排水系統與下部空腔相連通，道床積水排泄系統與靴內空腔和下部空腔相連通。

技術領域

本實用新型涉及隧道襯砌及排水系統構造，特別涉及一種運用于地下水發育地段、地下水受季節影響不規律地段或巖溶地區的隧道襯砌及其防排水系統構造。

背景技術

進入二十一世紀來，我國鐵路建設高速發展，時速200km以上高標準雙線鐵路修建越來越多。特別在西南山區，一方面，由于石灰巖地層廣泛分布；另一方面，對高速鐵路，線路展線受曲線半徑大、地形地質條件復雜等多種因素的制約，導致巖溶隧道規模(數量及長度)迅速增加。由于巖溶及巖溶水發育具有復雜性、多樣性及無規律性等特點，長大巖溶隧道修建風險特別是運營風險越來越高。

近年來，宜萬、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運營期間發生了若干起無砟道床變形、仰拱及填充隆起等水害事件，引起了鐵路設計、施工、建設和運營各方的高度重視。經調查，既有線水害主要分為兩類：

(1)仰拱填充上浮變形。其表現主要為隧底結構的分層施工帶來的施工縫在水壓作用下的變形、擴張。

①規范要求仰拱與仰拱填充應分開澆筑。此工法在仰拱與填充之間形成施工縫，但地下水通過仰拱環向施工縫滲入仰拱填充底部，約3～4m 水頭即可導致填充上浮。

②實際施工中，為防止道床施工面被施工車輛破壞，仰拱填充往往采用分層澆筑的方式，道床施工前灌筑的仰拱填充表層(或稱整平層)厚度約0.2～0.4m，僅需要0.5～1m高的水頭即可導致填充表層上浮，進而引起道床變形。

③無砟道床至道床板與仰拱填充面采用的是無連接接觸方式，存在施工界面，對于隧底滲水的敏感性更為顯著，往往也出現“離縫”抬升現象和磨損現象，在水的作用下，病害特征尤為明顯。其與隧道結構巨大的剛度差異、變形不協調和軌道結構對基礎變形極差的適應性進一步加劇了隧底水害對運營安全的不利影響和治理難度。

(2)襯砌結構主要是仰拱變形開裂。

①受隧道內設置的縱、環向盲管及邊墻泄水孔排水能力的限制，工后排水系統受物理型(泥沙、細顆粒沉積淤塞)、化學型堵塞(可溶物析出、混凝土及漿液反應殘留物凝結)等原因都將造成排水不暢，水壓急劇變化，導致襯砌結構開裂破損。

②邊墻縱向施工縫、環向施工縫、仰拱底部等結構和防水薄弱環節發生結構變形、開裂及防水失效；局部位置出現噴水、涌泥沙等。

③地下水位季節性變動，導致襯砌承受“動載”影響。在連續降雨或極端暴雨天氣條件下，地下水位突然增高，襯砌承受了較高的水壓。

目前設計的隧道大部分為有仰拱襯砌。以單洞雙線隧道為例，其排水系統以“隧道體內排水”為主要模式，地下水排放路徑為：圍巖→初期支護→排水盲管→側溝→橫向排水管→中心水溝，即隧道結構周邊的水通過初期支護滲透經由排水盲管引排進入隧道結構本體之內的中心水溝，最終排出洞外。

隧道體內排水系統主要的缺陷在于：

①有壓地下水的泄壓點均位于設置在襯砌主體結構內部，致使襯砌主體結構承受靜水壓或動水壓的范圍均較大。

②中心水溝(或側溝)設于隧道結構之內，主要引排拱墻范圍的周邊地下水，隧道仰拱以下的積水無法有效引排，一旦在連續降雨或暴雨天氣下，局部地段仰拱下裂隙水或管道水因無法及時引排導致水壓急劇升高。在高水壓作用下，致使隧底仰拱開裂破損。