[實用新型]一種隧道穿越溶洞的排水系統

有效

• 申請號: 202022979719.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN215213592U
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王夢筱;張濤;葉錦華;王利偉;賈惠文;王麗群;鄧洪亮;李勃亨;王守凡
• 申請（專利權）人: 北京市政路橋股份有限公司;北京工業大學
• 主分類號: E21F16/02
• 分類號: E21F16/02;E21D20/00;E21D11/10;E21D11/38;E21D11/15;E21D11/05
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種隧道穿越溶洞的排水系統，其特征在于，包括：隧道主體防排水系統(1)、溶洞引排水系統(2)、仰拱排水系統(3)、支護系統(4)四部分組成；

隧道主體防排水系統(1)包括初期支護(1.1)、防水板(1.2)、環向排水管(1.3)、二次襯砌(1.4)、縱向排水管(1.5)、縱向排水溝(1.6)、橫向排水管(1.7)、中心排水溝(1.8)；自隧道上部主體的下表面向下依次為初期支護(1.1)、環向排水管(1.3)、防水板(1.2)、二次襯砌(1.4)，初期支護(1.1)、環向排水管(1.3)、防水板(1.2)、二次襯砌(1.4)均為與隧道上部主體一樣的拱形結構；

在環向排水管(1.3)的兩端分別設有橫向排水管(1.7)與縱向排水溝(1.6)連接；縱向排水溝(1.6)長度方向沿隧道的長度方向；縱向排水溝(1.6)與中心排水溝(1.8)連通，中心排水溝(1.8)位于隧道中心位置，中心排水溝(1.8)的長度方向沿隧道的長度方向，中心排水溝(1.8)位置低于縱向排水溝(1.6)；

初期支護(1.1)表面上通過射釘平順的固定有土工布；

溶洞引排水系統(2)包括溶洞(2.1)、引水洞(2.2)、漿砌片石(2.3)、混凝土(2.4)、防水層(2.5)、第一跌水槽(2.6)、第二跌水槽(2.7)；支護系統(4)包括錨桿機構(4.1)、鋼筋網(4.2)、混凝土支護層(4.3)；在隧道所穿越的溶洞中，按照溶洞水流的方向，在隧道的上游設有引水洞(2.2)的入口，在隧道的下游設有引水洞(2.2)的出口，將溶洞中的水從隧道的上游經引水洞(2.2)引入到隧道的下游；在引水洞(2.2)的入口的上游設有溶洞(2.1)底面設有第一跌水槽(2.6)，在引水洞(2.2)中水流拐彎的底部設有第二跌水槽(2.7)；引水洞(2.2)的外側表面設有防水層(2.5)，引水洞(2.2)繞過隧道；在隧道與溶洞交界處，隧道的外部表面填充有漿砌片石(2.3)，使得漿砌片石(2.3)填滿隧道與溶洞交界段溶洞部分，漿砌片石(2.3)完全截流隧道與溶洞交界段中溶洞(2.1)內的水流；漿砌片石(2.3)在溶洞(2.1)的兩端分別設有混凝土(2.4)；

在漿砌片石(2.3)對應的溶洞(2.1)的內表面向外依次設有鋼筋網(4.2)和混凝土支護層(4.3)，同時還設有多個錨桿機構(4.1)錨固到溶洞處圍巖內；

仰拱排水系統(3)包括仰拱填充層(3.1)、仰拱(3.2)、環向排水管(3.3)、豎向引水管(3.4)、橫向排水管(3.5)；仰拱(3.2)分為仰拱初期支護和仰拱二次襯砌，仰拱初期支護在下，仰拱二次襯砌在上；仰拱填充層(3.1)位于仰拱二次襯砌；仰拱(3.2)的仰拱二次襯砌采用鋼筋混凝土結構與二次襯砌結構(1.4) 形成隧道的整體；仰拱填充層(3.1)的下面設有多個橫向排水管(3.5)，橫向排水管(3.5)的一端與中心排水溝(1.8)連接，另一端封堵，中心排水溝(1.8)的兩側均設有橫向排水管(3.5)；橫向排水管(3.5)沿長度方向設有多個向下的豎向引水管(3.4)，豎向引水管(3.4)的下端與環向排水管(3.3)連接連通；環向排水管(3.3)設置在仰拱初期支護下面外側，成向下彎曲的拱形。

2.按照權利要求1所述的一種隧道穿越溶洞的排水系統，其特征在于，隧道主體的排水是隧道初期支護(1.1)的滲水經流環向排水管(1.3)和縱向排水管(1.5)，進入橫向排水管(1.7)，從而排入隧道縱向排水溝(1.6)中；通過橫向排水管(1.7)排入中心排水溝(1.8)中，避免縱向排水溝堵塞影響隧道排水；隧道底部的排水是在隧道仰拱初期支護外側施作環向排水管(3.3)，并在環向排水管(3.3)上設置滲水孔與上方的豎向引水管(3.4)連接，豎向引水管(3.4)與橫向排水管(3.5)連接，隧道底部的滲水將通過環向排水管(3.3)和豎向引水管(3.4)進入橫向排水管(3.5)，然后通過橫向排水管(3.5)排入中心排水溝(1.8)；在溶洞處，開挖引水洞(2.2)，使得引水洞(2.2)兩端與溶洞(2.1)連接，在引水洞(2.2)側壁上鋪設防水層(2.5)，預防溶洞水侵蝕隧底結構，在距離引水洞入口合適位置設置跌水槽(2.6)，將溶洞中的水流進行緩沖，在引水洞下方設置跌水槽(2.7)，將水流攜帶的大塊碎石沉積在跌水槽(2.7)中，避免引水洞阻塞；溶洞(2.1)中的水流經過跌水槽(2.6)的緩沖，進入引水洞，將攜帶的大塊碎石阻擋在跌水槽(2.7)中，小顆粒泥沙隨著水流排出引水洞，保證地下水流暢通而顆粒不流失，進而將溶洞中的水流排出；

所述隧道主體防排水系統(1)能夠將隧道初期支護(1.1)的滲水排出隧道，降低隧道初期支護的外側水壓力，保證隧道運營的安全，減少了病害處治，有效避免了由于病害整治造成人力物力的浪費；其中初期支護(1.1)，在鋪設防水層之前應對初期支護表面的滲漏水，外漏的突出物及表面凹凸不平進行處理；防水板(1.2)采用防水板作業臺車鋪設，由拱部兩側進行，環向焊縫施工時由下坡方向的防水板壓住上坡方向的防水板，縱向焊縫則由下部防水板壓住上部防水板，防水板(1.2)采用超聲波熱熔焊接與土工布表面固定，使防水板與熱塑性墊圈融化粘結為一體；環向排水管(1.3)設置在防水層和初期支護之間，采用雙壁打孔波紋管；土工布通過射釘平順的固定在初期支護(1.1)表面上，縱向排水管(1.5)沿隧道初期支護表面環向布置，并且與環向排水管(1.3)連通；縱向排水溝(1.6)采用混凝土澆筑，與橫向排水管(1.7)連接；橫向排水管(1.8)采用PVC管設置在仰拱填充層內，與環向排水管(1.3)，縱向排水溝(1.7)連通；中心排水溝(1.8)縱向設置在隧道中心底部，與橫向排水管(1.8)連通；

所述溶洞引排水系統(2)能夠排出溶洞中的水流，不改變溶洞原有的排水體系，保證隧道安全合理的穿越溶洞；開挖引水洞(2.2)，使得引水洞(2.2)兩端與溶洞(2.1)連接，在距離引水洞入口一定位置設置跌水槽(2.6)，在引水洞底部設置跌水槽(2.7)，然后在引水洞(2.2)側壁上鋪設防水層(2.5)，預防溶洞水侵蝕隧底結構；處理溶洞前先將危石清理干凈，并對溶洞頂板做錨噴網支護，錨桿采用砂漿錨桿并布置鋼筋網，然后采用漿砌片石(2.3)對溶洞進行回填，阻止溶洞中排水對隧道造成影響，避免襯砌開裂，并在漿砌片石兩側采用混凝土(2.4)支護，保證漿砌片石(2.3)的穩定；實現對隧道穿越溶洞時對溶洞的排水，并且不改變溶洞原有的排水體系，保證了隧道不受溶洞(2.1)排水的影響，同時避免了排水管的堵塞，保證了隧道合理的穿越溶洞；

所述仰拱排水系統(3)用來排出隧道下部的地下水，其中仰拱填充層(3.1)布置在仰拱二次襯砌上方，采用混凝土填充，保證將上部荷載傳遞給下方仰拱(3.2)；仰拱(3.2)采用鋼筋混凝土結構，位于仰拱填充層(3.1)下方，分為初期支護和仰拱二次襯砌，通過仰拱(3.2)將由仰拱填充層(3.1)傳遞的上部荷載傳遞給地下巖體；環向排水管(3.3)布置在仰拱初期支護外側，采用雙壁打孔波紋管，并且環向排水管(3.3)上有滲水口，與豎向引水管(3.4)連接；

豎向引水管(3.4)沿隧道橫向間隔設置，下方與穿過隧道仰拱二次襯砌和初期支護與環向排水管(3.3)連接，上方與橫向排水管(3.5)連接；橫向排水管(3.5)布置在隧道仰拱填充層內，靠近隧道二次襯砌的一端封堵，另一端與中心排水溝(1.8)連通，中間與豎向引水管(3.4)連通，在隧道橫向對稱布置；上述系統將隧道底部的地下水排出，保證了隧道下部的穩定；

所述支護系統(4)用來支護溶洞壁，保持溶洞結構的穩定；首先對溶洞內的危石進行清理，在隧道與溶洞相交部分的溶洞頂板進行錨噴網支護，其中錨桿機構采用砂漿錨桿，通過梅花排列方式插入圍巖內與溶洞壁形成一個整體，由下而上進行施工，保證溶洞(2.1)的穩定；在垂直于錨桿機構(4.1)的錨桿的軸線設置鋼筋網，沿錨桿軸線方向設置多層鋼筋網(4.2)，鋼筋網固定在錨桿機構上；并且在隧道溶洞壁上噴射混凝土，形成混凝土支護層(4.3)增加溶洞頂面的穩定。