專利名稱：隧道工程的集中泄水裝置及其泄水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公路隧道的防排水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到隧道工程的集中泄水裝置及其方法。
背景技術(shù)：
常年以來，水對隧道工程的影響和危害問題一直是一個廣泛關(guān)注而又未能很好解決的問題。水對隧道工程的危害是多方面的，包括地下水的侵蝕作用可造成襯砌結(jié)構(gòu)的侵蝕破壞，從而危害襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性；嚴(yán)寒地區(qū)因滲漏水的反復(fù)凍融循環(huán)，造成襯砌混凝土的凍脹開裂破壞，若水在路面結(jié)冰則會惡化行車環(huán)境，危及行車安全，而且，因滲漏水凍結(jié)形成的冰瘤子和冰塞子會侵入隧道凈空或者阻塞排水通道；尤為值得關(guān)注的是，隧道滲漏水會極大降低隧道內(nèi)各種附屬設(shè)施的使用和壽命。
近年來新型隧道襯砌結(jié)構(gòu)，如雙連拱隧道、多連拱隧道、不對稱連拱隧道、小凈距隧道等的出現(xiàn)，以及道路等級的普遍快速提高，對隧道工程的防排水提出了更高要求。地下工程的防排水一直是困擾地下工程界的老大難問題，經(jīng)過長時間的建設(shè)實踐，隧道工程界已經(jīng)形成綜合運用“防、截、堵、排”相結(jié)合的處理措施?！胺馈保匆笏淼酪r砌、防水層具有防水能力，防止地下水透過防水層、襯砌結(jié)構(gòu)滲入洞內(nèi)；“排”，即隧道應(yīng)有通暢的排水設(shè)施，將襯砌背后、路面結(jié)構(gòu)層下的積水引入洞內(nèi)中心水溝或路側(cè)邊溝排走，排出襯砌背后的積水，能減小或消除襯砌背后的水壓力，排得越好，襯砌滲漏水的幾率就越小，防水也就更容易，排出路面結(jié)構(gòu)層下的積水，能防止路面冒水、翻漿、接頭破壞；“截”，即對易于滲漏到隧道的地表水，應(yīng)采用設(shè)置截(排)水溝、清除積水、填筑積水坑洼地、封閉滲漏點等措施；“堵”，針對隧道有滲漏水的地段，采用注漿、噴涂、堵水墻等方法，將地下水堵在圍巖體內(nèi)。
在對隧道工程的防排水設(shè)計中，一般都會對地表水、地下水同時進行適當(dāng)處理，以讓洞內(nèi)外形成一個完整通暢的防排水系統(tǒng)。
目前，隧道工程大都采用復(fù)合式襯砌，即襯砌結(jié)構(gòu)包括初期支護與二次襯砌。在洞內(nèi)，與襯砌結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的隧道工程防排水技術(shù)近年來也得到了很大發(fā)展，在隧道洞內(nèi)仍然是防水層防水，在初期支護與二次襯砌之間設(shè)置防排水層，主要是土工布、排水板和防水板，將水導(dǎo)入各種排水管，與之配套使用的還有彈簧半圓管、止水帶、止水條以及盲管和盲溝等。但是，這些排水方法和排水裝置，對隧道滲漏水現(xiàn)象未能得到很好解決，尤其是在地下水豐富地區(qū)建設(shè)隧道工程，很少能做到襯砌不漏水、不滴水、不滲水，由此而帶來的隧道工程滲漏水治理在很多隧道工程中花費了相當(dāng)數(shù)量的人力和財力?！笆砭怕闭钦f明了隧道滲漏水的廣泛性和普遍性。而且，在富水地段，隧道工程施工過程中所出現(xiàn)大面積滲水、漏水乃至涌水惡化了施工作業(yè)環(huán)境。
造成隧道工程滲漏水的原因是多方面的，其中一個主要原因是圍巖含水量大時，地下水大量從初期支護滲出后，不能迅速通過防排水層引入排水管，從而在初期支護與防排水層間集結(jié)，形成較大水壓，因為水壓力的不斷積累，加之現(xiàn)有的防排水方法不可能在施工中做到面面俱到、滴水不漏。水就會通過施工過程中防排水層的薄弱環(huán)節(jié)滲到二襯后面，然后在二襯后面積累水壓，到一定程度就會從二襯薄弱環(huán)節(jié)滲出或者流出，一旦形成滲漏水的通道，水就會源源不斷通過該通道外滲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題在于為隧道工程的集中泄水提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、能耗低、生產(chǎn)成本低、使用效果好的隧道工程的集中泄水裝置。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題在于克服上述隧道工程的泄水排水方法的缺點，為隧道工程提供一種方法簡單、操作簡便、泄水效果好的隧道工程的集中泄水方法。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案它包括設(shè)置在隧道內(nèi)初期支護以及隧道圍巖滲水集中部位引水孔d內(nèi)的引水管，設(shè)置在引水管外部的過濾層，設(shè)置在初期支護引水管下的漏斗，設(shè)置在漏斗下端的過濾網(wǎng)，它還包括設(shè)置在漏斗下端過濾網(wǎng)外的排水管。
本發(fā)明的漏斗為上底大于下底的圓臺體或棱臺體。本發(fā)明的引水管為在不銹鋼管壁或非金屬管壁上加工有滲水孔e。本發(fā)明的過濾層為非金屬材料過濾布或過濾網(wǎng)。
采用隧道工程的集中泄水裝置在隧道內(nèi)的集中泄水方法包括下屬步驟(1)在隧道內(nèi)初期支護上滲水集中部位打引水孔d在隧道內(nèi)初期支護以及隧道圍巖滲水集中部位打至少打1個引水孔d。
(2)找平初期支護表面在引水孔d的開口處將初期支護的表面找平，找平面積應(yīng)不小于漏斗開口外邊沿面積。
(3)安裝隧道工程的集中泄水裝置將外部設(shè)置有過濾層的引水管安裝到引水孔d內(nèi)，用膨脹螺栓將漏斗上端外邊沿固定在初期支護的找平表面上，將過濾網(wǎng)安裝在漏斗的下端，排水管的一端安裝在漏斗的下端過濾網(wǎng)外，排水管沿隧道初期支護環(huán)向設(shè)置、另一端放置在隧道內(nèi)的排水溝內(nèi)或與隧道排水管相聯(lián)通。
本發(fā)明的引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為30°～60°，引水孔d的中心線與水平面的夾角β為120°～150°，引水孔的深度至少為2m，引水孔d的孔徑為3～10cm。
本發(fā)明的一個引水孔d與相鄰一個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α相同、與水平面的夾角β相同。
本發(fā)明的引水孔d在同一錐面上均布排列。
本發(fā)明針對目前隧道工程中廣泛存在的滲漏水問題，在初期支護和隧道圍巖滲漏嚴(yán)重或富水地段打引水孔，在初期支護和隧道圍巖以及引水孔內(nèi)安裝隧道工程的集中泄水裝置，滲水集中部位的地下水從引水孔流出，經(jīng)集中泄水裝置流向排水溝，大大減少需通過防排水層來堵或者排的地下水，使地下水的滲透壓力減小，解決了隧道工程滲漏水問題。本發(fā)明隧道工程的集中泄水裝置具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、能耗低、生產(chǎn)成本低、使用效果好的等優(yōu)點，本發(fā)明隧道工程的泄水排水方法具有設(shè)計合理、施工簡單、泄水排水效果好等優(yōu)點。隧道工程的集中泄水裝置及其泄水方法可在隧道施工中推廣使用。


圖1是本發(fā)明隧道工程的集中泄水裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中漏斗2與濾網(wǎng)3以及與排水管4的聯(lián)接示意圖。
圖3是引水管6的安裝示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
實施例1在圖1、2、3中，本實施例的隧道工程的集中泄水裝置由漏斗2、過濾網(wǎng)3、排水管4、膨脹螺栓5、引水管6、過濾布7構(gòu)成。在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位引水孔d內(nèi)安裝引水管6，本實施例的引水管6為聚氯乙烯管，也可采用尼龍管，還可采用不銹鋼管，在引水管6的徑向加工有滲水孔e，隧道圍巖8滲漏的水可從滲水孔e進入引水管6內(nèi)，在引水管6外部包纏無紡布，無紡布為過濾布7的一個實施例，也可用尼龍或塑料紗布，過濾布7用于防止泥沙將滲水孔e堵塞。本實施例漏斗2的形狀為圓臺體，漏斗2的上底大于下底，漏斗2的外邊沿用膨脹螺栓5固定在隧道初期支護1上，漏斗2正好位于引水管6的正下方，漏斗2的下端安裝有過濾網(wǎng)3，過濾網(wǎng)3用于過慮掉水中的砂石等雜物，在漏斗2的下端過濾網(wǎng)3外通過螺紋連接安裝有排水管4，排水管4固定安裝在隧道初期支護1上，排水管4的另一端放置在排水溝內(nèi)，也可以與隧道排水管相聯(lián)通，排水管4用于將隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位流出的水流到排水溝內(nèi)。
采用本發(fā)明隧道工程的泄水裝置在隧道工程的集中泄水方法如下1、在隧道內(nèi)初期支護上滲水集中部位打引水孔在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為45°，引水孔中心線與水平面的夾角β為120°，3個引水孔d在同一錐面均布排列，引水孔的深度為3m，引水孔的孔徑為5cm。
2、找平初期支護表面在引水孔d的開口處將初期支護的表面找平，找平面積應(yīng)大于漏斗2開口外邊沿的面積。
3、安裝隧道工程的集中泄水裝置在引水管6的外部纏繞過濾布7，將外部纏繞過濾布7的引水管6安裝到引水孔d內(nèi)。隧道內(nèi)初期支護1和隧道圍巖8滲水集中部位及其附近的大部分地下水從引水管6的滲水孔e進入引水管6內(nèi)集中，從引水管6流出。用膨脹螺栓5將漏斗2上端外邊沿固定在初期支護1的找平表面上，將過濾網(wǎng)3安裝在漏斗2的下端，漏斗2的下端過濾網(wǎng)3外與排水管4的一端聯(lián)接，將排水管4沿隧道初期支護1環(huán)向等間距固定，排水管4的另一端放置在隧道的排水溝內(nèi)或與隧道排水管相聯(lián)通。從引水管6流出的水流到漏斗2，經(jīng)過過濾網(wǎng)3過濾，將水中的砂石過濾掉，經(jīng)過濾后的水集中到排水管4，排到隧道排水溝內(nèi)。采用這種裝置和集中泄水的方法，把隧道內(nèi)滲漏水較為集中位置的地下水通過本發(fā)明集中泄水裝置排到了隧道的排水溝，大大減小了隧道圍巖8地下水的水壓，使防水層所要阻排的水量減少，同時也改善了鋪設(shè)防排水層時的作業(yè)環(huán)境。
實施例2在本實施例中，漏斗2的形狀為上底大于下底的四棱臺體。漏斗2的形狀也可以為上底大于下底的三棱臺體，也可以為上底大于下底的六棱臺體，還可以為上底大于下底的五棱臺體或其它棱臺體。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。
實施例3在本實施例中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為30°，引水孔中心線與水平面的夾角β為135°，3個引水孔d在同一錐面上均布排列，引水孔d的深度為2m，引水孔d的孔徑為10cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例4在本實施例中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為60°，引水孔中心線與水平面的夾角β為150°，3個引水孔d在同一錐面上均布排列，引水孔d的深度為3m，引水孔d的孔徑為5cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例5在本實施例中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為30°，引水孔中心線與水平面的夾角β為150°，3個引水孔d在同一錐面上均布排列，引水孔d的深度為3m，引水孔d的孔徑為3cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例6在本實施例中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為30°，引水孔中心線與水平面的夾角β為120°，3個引水孔d在同一錐面上均布排列，引水孔d的深度為3m，引水孔d的孔徑為9cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例7在本實施例中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打3個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，3個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為60°，引水孔中心線與水平面的夾角β為120°，3個引水孔d在同一錐面上均布排列，引水孔d的深度為3m，引水孔d的孔徑為4cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例8在以上實施例1～7中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打4個不同方位不同方向下端匯聚于一點的引水孔d，4個引水孔d在同一錐面上均布排列，4個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角以及引水孔中心線與水平面的夾角與相應(yīng)的實施例相同，引水孔d的深度為4m，引水孔d的孔徑于相應(yīng)的實施例相同。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
實施例9在以上實施例1～7中，在隧道內(nèi)初期支護1以及隧道圍巖8滲水集中部位打1個引水孔d，引水孔d的中心線與垂直平面的夾角以及引水孔中心線與水平面的夾角與相應(yīng)的實施例相同，引水孔d的深度為20m，引水孔d的孔徑為10cm。所用的隧道工程的集中泄水裝置與實施例1相同。
為了驗證本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人采用本發(fā)明實施例1隧道工程的集中泄水裝置和隧道工程的集中泄水方法在云南省元江縣至磨黑縣的元—磨高速公路上的大風(fēng)埡口隧道進行現(xiàn)場使用，使用情況如下1、大風(fēng)埡口隧道概況大風(fēng)埡口隧道位于元磨高速公路的最高處，海拔為2030米，位于元江縣和墨江縣兩縣的分界處，是云南省公路第一長隧道。該隧道地處哀牢山的主峰地帶，是元江水系和阿墨江水系的分水嶺，路線區(qū)域巖性復(fù)雜，并分布空隙水、基巖裂隙水及巖溶水三大類，基巖裂隙水分布面最為廣泛。隧道兩次穿越南溪河，沿線有三條常流水溝，地表及地下水極為豐富，由于巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水易成為地下水的補充。
水量豐富造成滲漏是大風(fēng)埡口隧道建設(shè)過程中遇到的重大困難之一，在該隧道的下行線K256+259位置水量較大，初期支護施做以后滲漏嚴(yán)重，拱頂位置形成連續(xù)滴漏。
2、采用本發(fā)明隧道工程的集中泄水裝置及其泄水方法排水在大風(fēng)埡口隧道下行線K256+259斷面拱頂處打3個引水孔d，引水孔中心線與垂直平面的夾角α為45°，引水孔中心線與水平面的夾角β為120°，引水孔d的深度為3m，孔徑為5cm，在引水孔d內(nèi)安裝壁上有孔的引水管6，并用無紡布包纏，在涌水處引水孔d外用膨脹螺栓5安裝直徑為60cm、高20cm的漏斗2，漏斗2的下端安裝濾網(wǎng)3，漏斗2下端濾網(wǎng)3外安裝排水管4，排水管4沿初期支護1環(huán)向等間距固定，排水管4的另一端放置在隧道內(nèi)的排水溝內(nèi)。該隧道二次施工結(jié)束以后，在下行線K256+259斷面及其附近位置未出現(xiàn)滴水、滲水現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種隧道工程的集中泄水裝置，其特征在于它包括設(shè)置在隧道內(nèi)初期支護(1)以及隧道圍巖(8)滲水集中部位引水孔d內(nèi)的引水管(6)，設(shè)置在引水管(6)外部的過濾層，設(shè)置在初期支護(1)引水管(6)下的漏斗(2)，設(shè)置在漏斗(2)下端的過濾網(wǎng)(3)，它還包括設(shè)置在漏斗(2)下端過濾網(wǎng)(3)外的排水管(4)。
2.按照權(quán)利要求1所述的隧道工程的集中泄水裝置，其特征在于所說的漏斗(2)為上底大于下底的圓臺體或棱臺體；所說的引水管(6)為在不銹鋼管壁或非金屬管壁上加工有滲水孔e；所說的過濾層為非金屬材料過濾布(7)或過濾網(wǎng)。
3.一種隧道工程的集中泄水方法，其特征在于包括下屬步驟(1)在隧道內(nèi)初期支護(1)以及隧道圍巖(8)滲水集中部位打引水孔d在隧道內(nèi)初期支護(1)以及隧道圍巖(8)滲水集中部位打至少打1個引水孔d；(2)找平初期支護(1)表面在引水孔d的開口處將初期支護(1)的表面找平，找平面積應(yīng)不小于漏斗(2)開口外邊沿面積；(3)安裝隧道工程的集中泄水裝置將外部設(shè)置有過濾層的引水管(6)安裝到引水孔d內(nèi)，用膨脹螺栓(5)將漏斗(2)上端外邊沿固定在初期支護(1)的找平表面上，將過濾網(wǎng)(3)安裝在漏斗(2)的下端，排水管(4)的一端安裝在漏斗(2)的下端過濾網(wǎng)(3)外，排水管(4)沿隧道初期支護(1)環(huán)向設(shè)置、另一端放置在隧道內(nèi)的排水溝內(nèi)或與隧道排水管相聯(lián)通。
4.按照權(quán)利要求3所述的隧道工程的集中泄水方法，其特征在于所說的引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α為30°～60°，引水孔d的中心線與水平面的夾角β為120°～150°，引水孔的深度至少為2m，引水孔d的孔徑為3～10cm。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的隧道工程的集中泄水方法，其特征在于所說的一個引水孔d與相鄰一個引水孔d的中心線與垂直平面的夾角α相同、與水平面的夾角β相同。
6.按照權(quán)利要求3或4所述的隧道工程的集中泄水方法，其特征在于所說的引水孔d在同一錐面上均布排列。
7.按照權(quán)利要求5所述的隧道工程的集中泄水方法，其特征在于所說的引水孔d在同一錐面上均布排列。
全文摘要
一種隧道工程的集中泄水裝置及其泄水方法，它包括設(shè)置在隧道內(nèi)初期支護以及隧道圍巖滲水集中部位引水孔d內(nèi)的引水管，設(shè)置在引水管外部的過濾層，設(shè)置在初期支護引水管下的漏斗，設(shè)置在漏斗下端的過濾網(wǎng)，它還包括設(shè)置在漏斗下端過濾網(wǎng)外的排水管。集中泄水方法包括在隧道內(nèi)初期支護以及隧道圍巖滲水集中部位打引水孔d、找平初期支護表面、安裝隧道工程的集中泄水裝置步驟。本發(fā)明隧道工程的集中泄水裝置具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、能耗低、生產(chǎn)成本低、使用效果好的等優(yōu)點，本發(fā)明隧道工程的泄水排水方法具有設(shè)計合理、施工簡單、泄水排水效果好等優(yōu)點。隧道工程的集中泄水裝置及其泄水方法可在隧道施工中推廣使用。
文檔編號E21F16/02GK1766289SQ20051009643
公開日2006年5月3日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者葉飛 申請人:長安大學(xué)