適用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及交通隧道技術(shù)領域，具體涉及一種用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道是鐵路、公路、城市地鐵、水利、電力和國防等行業(yè)通常采用的一種地下結(jié)構(gòu)，主要用于通行車輛、輸送物資和行人等。隧道通常要修建在地表以下的各種巖石或土壤地層當中。對于在巖體或土壤地層中修建的隧道而言，因巖體或土壤中存在有不同類型的地下水，因此地下水會對隧道的建設和運營產(chǎn)生影響。尤其是對于地下水位高且含水量大或者地下水補給充分的地層而言，在其中修建隧道時必須要考慮隧道內(nèi)地下水的排放問題。
[0003]通常在修建鐵路、公路、城市地鐵和國防工程等地下隧道時，為防止地下水排泄不暢而影響隧道的長期安全運營，在隧道內(nèi)需要設置地下水的排放通道。一般的做法就是在隧道底板上靠近隧道襯砌左右拱腳部位設置兩側(cè)或單側(cè)排水溝。將隧道內(nèi)由混凝土襯砌施工縫或襯砌上留設的排水孔以及襯砌薄弱環(huán)節(jié)等部位滲出或流入到隧道內(nèi)的地下水匯集到兩側(cè)或單側(cè)的排水溝內(nèi)，并由其排至洞外。這種做法雖然造價低，但只能在無地下水或者地下水含量比較小的地層中修建隧道時采用。
[0004]而對于地下水含量較大的地層，尤其是富含地下水的地層，由于地層中地下水的補給和來源充沛，在其中修建隧道時，地下水的過量滲入或流入會對隧道結(jié)構(gòu)及其長期安全運營產(chǎn)生嚴重影響。如果仍然采用在隧道底板上設置單側(cè)或兩側(cè)排水溝的常規(guī)做法，難以排除滲入到隧道內(nèi)的大量地下水，嚴重時還會影響到隧道的安全運營。此外，在隧道底板上的兩側(cè)或單側(cè)設置排水溝時，由于排水溝的高程與隧道底板高程一致，當雨季大量地下水滲入隧道時，地下水會將地層中的泥沙帶入排水溝內(nèi)，進而泥沙會在排水溝內(nèi)淤積并會堵塞排水溝，致使地下水從排水溝內(nèi)溢出而影響到隧道的安全運營。尤其是對處于高寒地區(qū)的交通隧道而言，當冬季隧道內(nèi)地下水排泄不暢或在隧道內(nèi)到處溢流時，地下水就會在隧道內(nèi)結(jié)冰，進而會影響到隧道內(nèi)車輛和行人的安全通行。
[0005]隨著我國高速鐵路、高速公路以及城市地鐵和國防工程等地下工程的快速發(fā)展，隧道工程將會在交通路網(wǎng)中被大量采用，因此隧道穿越富水地層中的概率也勢必會增大。而傳統(tǒng)的隧道內(nèi)排水做法已經(jīng)不能夠適應富水地層中隧道排水和安全運營的需要，因此需要尋求一種適合于富水地層中隧道內(nèi)匯集和排除地下水的新型結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)，并使之具有結(jié)構(gòu)緊湊、匯水和排水便利、承載能力高、施工簡便、工程造價和維護費用相對較低的特點。
[0007 ]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]適用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)，匯集和排除從富水巖石地層中滲入或流入到隧道內(nèi)的地下水，在隧道底部設置巖石凹槽中的排水槽(I)，排水槽由主體槽段
(101)、上部扣板(102)及設置在上部扣板內(nèi)的多個泄水孔構(gòu)成;在上部扣板(102)的上部鋪設有保溫層(2);隧道底板(3)設置在保溫層(2)的上部;在隧道底板(3)的左右兩側(cè)端部對稱設置電纜槽(4)和匯水溝(5);電纜槽(4)緊貼隧道底板(3)的左右端部，匯水溝(5)緊鄰隧道襯砌(6);電纜槽(4)、匯水溝(5)和隧道襯砌(6)共同形成一個整體結(jié)構(gòu)。隧道襯砌(6)由內(nèi)層襯砌(601)、中間隔水層(602)、外層襯砌(603)構(gòu)成，泄水孔(604)與匯水溝(5)相通;排水結(jié)構(gòu)以隧道中心線左右對稱。
[0009]進一步的是，所述的上部扣板(102)的泄水孔(103)分別與排水槽(I)和匯水溝(5)相連通，所述的泄水孔(104)—端與排水槽(I)相連通，另外一端貫穿扣板(102)的上表面(10201 )，并與保溫層(2)的底面相連接。
[0010]進一步的是，所述電纜槽(4)、匯水溝(5)和隧道襯砌(6)共同形成一個整體結(jié)構(gòu)。
[0011]進一步的是，所述的排水槽(I)至少有一孔主體槽段(101)，其橫截面可呈矩形、方形或圓形。作為優(yōu)選，本發(fā)明采用兩孔橫截面呈矩形的槽段，槽段(101)每孔的內(nèi)部輪廓可呈直邊墻圓弧拱形、圓形、橢圓形或矩形。作為優(yōu)選，本發(fā)明中排水槽段(101)每孔的內(nèi)部輪廓采用直邊墻圓弧拱形。排水槽(I)至少有一孔排水主體槽段，其橫截面可呈矩形、方形或圓形;所述的上部扣板(102)的上表面(10201)呈凹陷的斜面，下部表面(10202)的形狀與排水主體槽段(1I)的上部內(nèi)輪廓一致。
[0012]進一步的是，上部扣板(102)的兩側(cè)端部設置有泄水孔(103)，在上部扣板(102)的中間部位設置有泄水孔(104);泄水孔(103)和泄水孔(104)均貫穿上部扣板(102);上部扣板(102)的泄水孔(103)的一端與匯水溝(5)相連通，另外一端與主體槽段(101)相連通;泄水孔(104)的一端與主體槽段(101)相連通，另外一端與隧道保溫層(2)的底面相接。
[0013]進一步的是，所述的上部扣板(102)的上表面(10201)呈凹陷的斜面，其下表面(10202)的外形與排水槽(I)的上部內(nèi)輪廓相一致。所述的主體槽段(101)橫截面形狀和厚度可根據(jù)隧道內(nèi)車輛的荷載和地下水流量通過計算加以確定。
[0014]進一步的是，所述的排水槽(I)、隧道底板(3)、電纜槽(4)、匯水溝(5)和內(nèi)層襯砌(601)可用素混凝土或鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑或預制構(gòu)成。所述的保溫層(2)可采用發(fā)泡聚苯乙烯[PE]材料、泡沫混凝土、橡膠等構(gòu)成，所述的中間隔水層(602)可用高分子防水卷材或麻絲等防水材料填筑組成，作為優(yōu)選，本發(fā)明采用高分子防水卷材。所述的外層襯砌(603)可用噴射混凝土、噴射纖維混凝土、型鋼拱架或格柵拱架等組合構(gòu)成，作為優(yōu)選，本發(fā)明采用噴射混凝土和型鋼拱架組合構(gòu)成。
[0015]本發(fā)明的有益效果:對于在富水巖石地層中修建的隧道工程，為了減少地下水作用到隧道襯砌上的壓力，在隧道襯砌的左右拱腳處設置泄水孔，當?shù)叵滤畯耐鈱右r砌滲入到中間的隔水層后可沿著隔水層流向襯砌下部拱腳處的泄水孔。并通過泄水孔的引導匯集到沿隧道軸線方向設置的兩側(cè)或單側(cè)匯水溝內(nèi)，然后再通過泄水孔在水自重作用下從匯水溝流入到隧道底部的排水槽內(nèi)，并通過排水槽集中引排至隧道洞外或其他儲水區(qū)域。即使在隧道底板上存在有地下水時，隨著水量的增多，地下水就會從底板流向排水槽的扣板，因扣板呈凹陷的斜面，因此在扣板上聚積的地下水就會從扣板上的泄水孔導流至排水槽內(nèi)，并由排水槽排至隧道洞外。由于排水槽設置在隧道底板的下部，其位于隧道的最低處，因此從巖石地層中通過隧道襯砌或施工縫等薄弱環(huán)節(jié)而滲入或流入到隧道內(nèi)的地下水就會在自重的作用下流向排水槽，不會聚積在隧道的底板上，可保持隧道底板的干燥和清潔，不僅提高了隧道的運營環(huán)境，而且還降低了抽排地下水的勞動強度，可降低隧道運營期間抽排地下水的維護費用。
[0016]此外，在隧道長期運營期間，即便隧道底部的排水槽段被淤泥堵塞，可通過設置在扣板上的泄水孔對槽段進行沖洗和清理，也可將扣板上的泄水孔作為檢查井進行清理，便于保持排水槽段排水的順暢。與常規(guī)的排水方式相比，本發(fā)明的排水結(jié)構(gòu)不僅降低了清理排水槽內(nèi)淤泥的勞動強度，還可降低抽排水的費用。另外，由于地下水沿著低于隧道底板高程的下部排水槽內(nèi)流動，即便隧道內(nèi)的溫度降低，如對處于高寒地區(qū)的隧道而言，隧道底板以下由于設置了保溫層，因此在保溫層的作用下，排水槽內(nèi)的溫度不會降低，因而槽內(nèi)的地下水不會結(jié)冰，排水槽就不會被冰塊堵塞，從而可進一步保證高寒地區(qū)富水地層中的隧道在冬季期間的安全運營。
[0017]此外，由于排水槽放置在隧道底部的巖體中，槽段周圍的巖體具有較高的強度，其可支撐和防止槽段下沉，以便充分利用和發(fā)揮巖體本身的承載能力。排水槽段的扣板、邊墻和底板厚度可根據(jù)隧道內(nèi)地下水的流量、隧道內(nèi)通行的車輛、行人或其他特殊荷載經(jīng)過計算加以確定，便于滿足隧道通行車輛或承擔其他特殊荷載的需要，具有較強的適應性。
[0018]因此，本發(fā)明所述的用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、排水效果好、承載性能高、施工便利、造價和維護成本相對較低的特點，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明用于富水巖石地層中隧道底部的排水結(jié)構(gòu)上部扣板的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖2中的A-A剖視圖。
[0022 ]附圖標記說明:排水槽(I)、排水槽的主體槽段(I OI)、排水槽上部扣板(1 2)、扣板上表面(10201)、扣板下表面(10202)、扣板泄水孔(103)、扣板泄水孔(104)、保溫層(2)、隧道底板(3)、電纜槽(4)、匯水溝(5)、隧道襯砌(6)、內(nèi)層襯砌(601)、中間隔水層(602)、外層襯砌(603)、泄水孔(604)。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領域普通技術(shù)知識和慣用方法所做出的各種替換或變更，均應包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0024]如圖1、圖2和圖3所示，該用于富水巖石地層當中的隧道底部的排水結(jié)構(gòu)，匯集和排出滲入或流入到隧道內(nèi)的大量地下水，其做法是: