專利名稱：適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，具體涉及ー種適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)及其施工方法。
背景技術(shù)：
在偏壓富水地層地段進(jìn)行隧道洞身開挖施工時(shí)，當(dāng)圍巖體為軟弱圍巖，尤其是全 強(qiáng)風(fēng)化地層時(shí)，極易引起隧道洞內(nèi)收斂變形過(guò)大，甚至釀成塌方事故，當(dāng)埋深不大時(shí)還極易導(dǎo)致隧道上方山體地表開裂，甚至出現(xiàn)山體滑坡現(xiàn)象。在遇到這種地形偏壓，且地質(zhì)為軟弱富水情況時(shí)，常規(guī)方法一般采用洞頂進(jìn)行山體注漿加固，同時(shí)在洞內(nèi)采用超前注漿加固配合初期支護(hù)的方式分部進(jìn)行開挖。此方法的關(guān)鍵在于注漿的效果，對(duì)于富水粘土體地層，有時(shí)因?yàn)橥馏w內(nèi)的水分過(guò)大，無(wú)法有效排除，導(dǎo)致注漿體與土顆粒之間難以形成有效的膠結(jié)體，難以有效的增大圍巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致在隧道開挖中仍然出現(xiàn)變形過(guò)大、塌方冒頂?shù)劝踩鹿?。在這種偏壓富水地層，由于隧道周邊的水壓カ較大，常常導(dǎo)致隧道運(yùn)營(yíng)期間襯砌結(jié)構(gòu)的滲漏水。因此，在上述地形地質(zhì)條件下修建隧道，如何有效降低隧道周邊的水壓カ對(duì)保證隧道安全建設(shè)和運(yùn)營(yíng)具有非常重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能降低隧道周邊水壓力、防止隧道運(yùn)營(yíng)期間滲漏水、防止施工時(shí)發(fā)生山體滑坡、掌子面坍塌等事故、施エ安全度高的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，并相應(yīng)提供該隧道排水結(jié)構(gòu)的施工方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，包括位于地層中的隧道洞身，所述隧道洞身富水側(cè)的地層中開挖有多個(gè)集水井，各集水井與隧道洞身之間均設(shè)有用于將集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述多個(gè)集水井排列成兩排，兩排集水井沿隧道洞身的長(zhǎng)度方向交錯(cuò)布置。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述隧道洞身的直徑為D，兩排集水井中，一排集水井到隧道洞身邊墻的距離為0. 5D 1D，另ー排集水井到隧道洞身邊墻的距離為1. 5D 2.上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，遠(yuǎn)離隧道洞身的一排集水井的底部高于靠近隧道洞身的一排集水井的底部，且兩排集水井的底部高度差H為I m 4m。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述排水通道內(nèi)設(shè)有透水管，所述透水管外包裹有透水無(wú)紡布。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述集水井內(nèi)裝填有透水性填料，且集水井的井口設(shè)有
封堵層。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述隧道洞身的底部中間埋設(shè)有中心排水溝，所述排水通道將中心排水溝與各集水井的底部連通。作為ー個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供ー種上述隧道排水結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟，
步驟1:在隧道洞身開挖前，先打設(shè)集水井，并從集水井中抽水進(jìn)行井點(diǎn)降水；井點(diǎn)降水完成后，在各集水井內(nèi)填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用混凝土封堵；
步驟2 :進(jìn)行隧道洞身開挖，在隧道洞身的底部中間埋設(shè)中心排水溝；
步驟3 :自開挖出的隧道洞身內(nèi)向各集水井打設(shè)排水通道，排水通道內(nèi)設(shè)有透水管，所述透水管外包裹有透水無(wú)紡布，使排水通道連通集水井和中心排水溝，完成隧道排水結(jié)構(gòu)的施工。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，通過(guò)在隧道洞身富水側(cè)的地層中打設(shè)集水井，將集水井中的水排出進(jìn)行井點(diǎn)降水后，可降低隧道洞身周邊地層的地下水位，增大和改善圍巖體的黏聚カ和內(nèi)摩擦角，提高圍巖體的自承載能力，施工時(shí)，在隧道洞身開挖前先打設(shè)集水井，再將集水井中的水排出進(jìn)行井點(diǎn)降水，可防止隧道洞身開挖時(shí)發(fā)生山體滑坡、掌子面坍塌等事故；各集水井與隧道洞身之間均設(shè)有排水通道，排水通道能將集水井中的水及時(shí)排至隧道洞身中，并通過(guò)隧道洞身排出隧道外，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)排水的功能，這樣，在隧道施工期和運(yùn)營(yíng)期均能有效降低隧道結(jié)構(gòu)承受的水壓力，防止隧道施工期和運(yùn)營(yíng)期間襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明1、地層；2、隧道洞身；21、中心排水溝；3、集水井；4、排水通道；5、透水性填料；6、封堵層。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1 :
如圖1和圖2所示，本發(fā)明適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)的第一種實(shí)施例，該隧道排水結(jié)構(gòu)包括位于地層I中的隧道洞身2，隧道洞身2富水側(cè)的地層I中開挖有多個(gè)豎向集水井3，每個(gè)集水井3與隧道洞身2之間均設(shè)有用于將集水井3中的水排至隧道洞身2的排水通道4。通過(guò)將集水井3中的水排出進(jìn)行井點(diǎn)降水后，可降低隧道洞身2周邊地層I的地下水位，增大和改善圍巖體的黏聚カ和內(nèi)摩擦角，提高圍巖體的自承載能力，施工吋，在隧道洞身2開挖前先打設(shè)集水井3，再將集水井3中的水排出進(jìn)行井點(diǎn)降水，可防止隧道洞身2開挖時(shí)發(fā)生山體滑坡、掌子面坍塌等事故，尤其是針對(duì)隧道下坡洞ロ段的施工；各集水井3與隧道洞身2之間均設(shè)有排水通道4，排水通道4能將集水井3中的水及時(shí)排至隧道洞身2中，并通過(guò)隧道洞身2排出隧道外，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)排水的功能，這樣，在隧道施工期和運(yùn)營(yíng)期均能有效降低隧道結(jié)構(gòu)承受的水壓力，防止隧道施工期和運(yùn)營(yíng)期間襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水。在其他實(shí)施例中，當(dāng)隧道洞身2的兩側(cè)均為富水側(cè)時(shí)，也可在隧道洞身2兩側(cè)均打設(shè)集水井3。本實(shí)施例中，多個(gè)集水井3排列成兩排，各排中的集水井3沿隧道洞身2長(zhǎng)度方向間隔布置，且兩排集水井3沿隧道洞身2的長(zhǎng)度方向交錯(cuò)布置(參見圖2)。隧道洞身2的直徑為D，兩排集水井3中，靠近隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2邊墻的距離為0. 5D 1D，遠(yuǎn)離隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2邊墻的距離為1. 5D 2. 遠(yuǎn)離隧道洞身2的一排集水井3的底部高于靠近隧道洞身2的一排集水井3的底部，且兩排集水井3的底部高度差H為I m 4m。本實(shí)施例中，排水通道4內(nèi)還安設(shè)有透水管，透水管外包裹有透水無(wú)紡布，安設(shè)透水管后可有效防止排水通道4被堵塞，且透水管周圍地層I中的水可以滲入透水管，起到更好的排水效果。 本實(shí)施例中,集水井3內(nèi)裝填有透水性填料5，透水性填料5可采用透水性良好的粗砂和礫石，同時(shí)，集水井3的井口采用封堵層6進(jìn)行封堵，以防止地面水流入，該封堵層6可由C15混凝土澆注形成，一般將集水井3離地面Im范圍內(nèi)的井口均進(jìn)行澆注封堵。本實(shí)施例中，隧道洞身2的底部中間埋設(shè)有中心排水溝21，排水通道4將中心排水溝21與各集水井3的底部連通，集水井3中的水通過(guò)排水通道4排至中心排水溝21中，再排出隧道洞身2外。本實(shí)施例的隧道排水結(jié)構(gòu)采用下述施工方法進(jìn)行施工，該施工方法包括以下步驟，
步驟1:在隧道洞身2開挖前，先打設(shè)集水井3，從集水井3中抽水進(jìn)行井點(diǎn)降水；井點(diǎn)降水完成后，在各集水井3內(nèi)填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用C15混凝土封堵。在必要時(shí)，還可在打設(shè)集水井3如先在地面施做截水溝。步驟2 :進(jìn)行隧道洞身2開挖，在隧道洞身2的底部中間埋設(shè)中心排水溝21 ；
步驟3 :自開挖出的隧道洞身2底部向各集水井3打設(shè)排水通道4，使排水通道4連通
集水井3和隧道洞身2中的中心排水溝21。排水通道4打設(shè)完成后，在排水通道4內(nèi)安設(shè)外裹有透水無(wú)紡布的透水管，完成隧道排水結(jié)構(gòu)的施工。實(shí)施例2
圖3示出了本發(fā)明適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)的第二種實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同的是本實(shí)施例中的多個(gè)集水井3僅排列成ー排。本實(shí)施例的隧道排水結(jié)構(gòu)參考實(shí)施例1的施工方法進(jìn)行施工。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該提出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，包括位于地層(I)中的隧道洞身(2)，其特征在于所述隧道洞身(2)富水側(cè)的地層(I)中開挖有多個(gè)集水井(3)，各集水井(3)與隧道洞身(2)之間均設(shè)有用于將集水井(3)中的水排至隧道洞身(2)的排水通道(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多個(gè)集水井(3)排列成兩排，兩排集水井(3)沿隧道洞身(2)的長(zhǎng)度方向交錯(cuò)布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隧道洞身(2)的直徑為D，兩排集水井(3)中，一排集水井(3)到隧道洞身(2)邊墻的距離為O. 5D ID，另一排集水井(3)到隧道洞身(2)邊墻的距離為1. 5D 2.
4.根據(jù)權(quán)利要求2 3中任一項(xiàng)所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于遠(yuǎn)離隧道洞身(2)的一排集水井(3)的底部高于靠近隧道洞身(2)的一排集水井(3)的底部，且兩排集水井(3)的底部高度差H為I m 4m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述排水通道(4)內(nèi)設(shè)有透水管，所述透水管外包裹有透水無(wú)紡布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述集水井(3)內(nèi)裝填有透水性填料(5)，且集水井(3)的井口設(shè)有封堵層(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隧道洞身(2)的底部中間埋設(shè)有中心排水溝(21)，所述排水通道(4)將中心排水溝(21)與各集水井(3)的底部連通。
8.一種如權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述隧道排水結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟 步驟1:在隧道洞身(2)開挖前，先打設(shè)集水井(3)，并從集水井(3)中抽水進(jìn)行井點(diǎn)降水；井點(diǎn)降水完成后，在各集水井(3)內(nèi)填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用混凝土封堵； 步驟2 :進(jìn)行隧道洞身(2)開挖，在隧道洞身(2)的底部中間埋設(shè)中心排水溝(21)； 步驟3 :自開挖出的隧道洞身(2 )內(nèi)向各集水井(3 )打設(shè)排水通道(4 )，排水通道(4 )內(nèi)設(shè)有透水管，所述透水管外包裹有透水無(wú)紡布，使排水通道(4)連通集水井(3)和中心排水溝(21)，完成隧道排水結(jié)構(gòu)的施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結(jié)構(gòu)及其施工方法，該隧道排水結(jié)構(gòu)包括位于地層中的隧道洞身，隧道洞身富水側(cè)的地層中開挖有多個(gè)集水井，各集水井與隧道洞身之間均設(shè)有用于將集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。該施工方法包括打設(shè)集水井進(jìn)行井點(diǎn)降水、隧道洞身開挖和打設(shè)排水通道等步驟。本發(fā)明具有能降低隧道周邊水壓力、防止隧道運(yùn)營(yíng)期間滲漏水、防止施工時(shí)發(fā)生山體滑坡、掌子面坍塌等事故、施工安全度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21F16/02GK103032097SQ201210573600
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者鄒金鋒, 彭立, 蔣正華, 彭建國(guó), 李亮, 張進(jìn)華, 傅立新, 劉正剛, 王建華 申請(qǐng)人:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院