[發明專利]一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井、隧道結構及設計方法

有效

• 申請號: 202110892327.4
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113565524B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 范雲鶴;鄭長青;趙萬強;喻渝;周羽哲;張永平;琚國全;湯印;華陽;楊學中;王闖;陳拴
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21F16/00;E21F16/02;G06F30/13;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王波

本發明涉及隧道工程領域，特別是一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井、隧道結構及設計方法，其中斜井，包括斜井通道，斜井通道的下游端設置有封堵結構，斜井通道包括沿其長度方向依次設置的涌砂段、凹槽段和排水段，排水段位于斜井通道的下游端，封堵結構位于排水段內，凹槽段的井壁下部設置有用于容納涌砂的凹槽，凹槽頂部覆蓋有鋼絲網。本發明的一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井，在排水段上游的凹槽段設置凹槽，利用凹槽收集涌砂，降低斜井通道發生涌砂的總動能，沉積砂后防止封堵結構發生淤堵，避免巨大的靜態壓力對封堵結構乃至正洞構成的危害，同時凹槽頂部覆蓋有鋼絲網，防止較大石塊進入凹槽，而造成凹槽收集涌砂效果變差的情況發生。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，特別是一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井、隧道結構及設計方法。

背景技術

長大隧道修建過程中為了滿足工期、施工安全等要求，需要修建斜井等輔助坑道。然而，斜井穿越富水斷層、巖溶等段落時，容易發生涌砂，嚴重危害正洞的運營安全。

現有技術中，一般在斜井與正洞相交處設置混凝土封堵，并預留排水通道。但是，如果斜井內發生涌砂事故，封堵結構抵抗不了巨大沖擊力，高速水流攜帶砂石沖破混凝土封堵進入正洞，嚴重危害正洞的運營安全。另一方面，砂石逐漸流至斜井底部，堵住斜井向正洞的排水系統，斜井的后續砂石淤堵在斜井底部，形成巨大的靜態壓力，壓垮封堵結構依然會對正洞構成巨大風險。

因此，需要研究一種新型突水涌砂防控結構，減弱斜井涌砂對正洞的危害。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的高速水流攜帶砂石沖破混凝土封堵進入正洞，嚴重危害正洞的運營安全；斜井的后續砂石淤堵在斜井底部，形成巨大的靜態壓力，壓垮封堵結構依然會對正洞構成巨大風險的問題，提供一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井、隧道結構及設計方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井，包括斜井通道，所述斜井通道的下游端設置有封堵結構，所述斜井通道包括沿其長度方向依次設置的涌砂段、凹槽段和排水段，所述排水段位于所述斜井通道的下游端，所述封堵結構位于所述排水段內，所述凹槽段的井壁下部設置有用于容納涌砂的凹槽，所述凹槽頂部覆蓋有鋼絲網。

本發明所述的一種運營期防突涌砂的凹槽式斜井，在排水段上游的凹槽段設置凹槽，利用凹槽收集涌砂，降低斜井通道發生涌砂的總動能，沉積砂后防止封堵結構發生淤堵，避免巨大的靜態壓力對封堵結構乃至正洞構成的危害，同時所述凹槽頂部覆蓋有鋼絲網，防止較大石塊進入凹槽，而造成凹槽收集涌砂效果變差的情況發生。

優選地，所述凹槽呈沿斜井通道縱向的波浪形，使得凹槽不容易垮塌。

優選地，斜井通道內設置有預警裝置，在斜井通道內發生涌水時，所述預警裝置能夠發出預警。

本發明還公開了一種隧道結構，包括正洞和如本申請所述的運營期防突涌砂的凹槽式斜井，所述封堵結構設置于所述斜井通道靠近所述正洞的端部，所述封堵結構底部設有排水通道，所述排水通道連通所述斜井通道與所述正洞。

本發明所述的一種隧道結構，利用凹槽收集涌砂，降低斜井通道發生涌砂的總動能，沉積砂后防止封堵結構發生淤堵，避免巨大的靜態壓力對封堵結構乃至正洞構成的危害。

優選地，所述正洞內設置有排水溝，所述排水通道與所述排水溝相連通。

本發明還公開了一種設計方法，包含以下步驟：

S1：基于本申請所述的運營期防突涌砂的凹槽式斜井建立斜井設計模型，并使所述斜井設計模型滿足：輸入排水段流量b₁和涌砂段流量b₃得到凹槽段的長度C₂和凹槽的寬度s之間的運算關系；