低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法
【专利摘要】本发明涉及隧道施工【技术领域】，尤其涉及一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法，其包括超前水平真空降水管、顶部真空降水泵、轻型井点真空降水管、轻型井点真空降水泵、重力式真空降水井、底部真空降水泵和潜水泵；通过超前水平真空降水管和顶部真空降水泵对沿隧道纵向，隧道掌子面的开挖轮廓线附近的水分进行抽吸；通过轻型井点真空降水管和轻型井点真空降水泵对沿隧道横向，隧道掌子面的开挖轮廓线外侧的水分进行抽吸；通过底部真空降水泵与重力式真空降水井连通，将隧道掌子面的开挖轮廓线的底部附近的水分吸至重力式真空降水井中，再通过潜水泵排出；最终达到了降低隧道内及周边围岩含水量的目的，提高了围岩的稳定性。
【专利说明】低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道施工【技术领域】，尤其涉及一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法。
【背景技术】
[0002]通常，隧道开挖过程中，隧道开挖的作业面为隧道掌子面，在隧道开挖过程中，隧道内降水是用于降低隧道开挖轮廓线内围岩含水率，以利于隧道围岩稳定便于开挖。在隧道地下水位比较高时，需要在隧道内进行降水，降低隧道内围岩含水率，使隧道所在地层中开挖轮廓以内围岩的含水率降低使围岩具有自稳性，从而达到降低施工风险，提高施工效率的方法。在隧道施工中，当遇到富水地质情况时，一般采用以下两种方法:一是采用轻型井点进行隧道内降水，但在渗透系数较小的富水粉细砂流塑状地层中，降水有效范围不能满足施工需求；二是采用重力式深井，该方法在渗透系数较小的富水粉细砂流塑状地层存在降水时间周期较长，严重影响隧道施工进度，导致不能满足隧道施工安全及工期要求。
[0003]因此，针对以上不足，本发明提供了一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法以降低低渗透性粉细砂地层围岩的含水量和提高围岩的稳定性。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其包括超前水平真空降水管、顶部真空降水泵、轻型井点真空降水管、轻型井点真空降水泵、重力式真空降水井、底部真空降水泵和潜水泵；超前水平真空降水管在隧道掌子面的开挖轮廓线上沿隧道纵向设置，超前水平真空降水管与顶部真空降水泵连接；轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的外侧沿隧道横向倾斜向下设置，轻型井点真空降水管与轻型井点真空降水泵连接；所述重力式真空降水井封闭设置在隧道掌子面开挖轮廓线的底部，所述重力式真空降水井通过连接管与底部真空降水泵连通，所述潜水泵设置在所述重力式真空降水井内，且与穿设在所述重力式真空降水井中的排水管连接。
[0008]其中，多条所述超前水平真空降水管沿隧道纵向间隔设置，多条所述超前水平真空降水管均与顶部真空降水泵连接。
[0009]其中，所述井轻型点真空降水管包括上部轻型井点真空降水管和中部轻型井点真空降水管，轻型井点真空降水泵包括上部轻型井点真空降水泵和中部轻型井点真空降水泵，所述上部轻型井点真空降水管和中部轻型井点真空降水管分别与上部轻型井点真空降水泵和中部轻型井点真空降水泵连接。
[0010]其中，所述上部轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的上部外侧沿隧道横向倾斜向下设置。
[0011]其中，所述中部轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的中部外侧沿隧道横向倾斜向下设置。
[0012]其中，在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部两侧分别沿隧道纵向方向间隔设置多个重力式真空降水井。
[0013]本发明另一方面提供的低渗透性粉细砂地层隧道内降水方法包括以下步骤:
[0014]S1、在隧道掌子面仰拱填充顶面以上沿隧道纵向方向间隔施作超前水平真空降水管，每个超前水平真空降水管均与顶部真空降水泵连接在一起，开动顶部真空降水泵进行降水抽排作业；
[0015]S2、在隧道掌子面的开挖轮廓线的上部沿隧道横向方向间隔施作上部轻型井点真空降水管，上部轻型井点真空降水管倾斜向下施作，将上部轻型井点真空降水管与上部轻型井点真空降水泵连接，开动上部轻型井点真空降水泵进行降水抽排作业；
[0016]S3、在隧道掌子面的开挖轮廓线的中部沿隧道横向方向间隔施作中部轻型井点真空降水管，中部轻型井点真空降水管倾斜向下施作，将中部轻型井点真空降水管与中部轻型井点真空降水泵连接，开动中部真空降水泵进行降水抽排作业；
[0017]S4、在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部施作封闭的重力式真空降水井，在重力式真空降水井中放置潜水泵，底部真空降水泵通过连接管与重力式真空降水井连通，同时开启底部真空降水泵和潜水泵进行降水抽排作业。
[0018](三)有益效果
[0019]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法中，通过超前水平真空降水管和顶部真空降水泵可以对沿隧道纵向隧道掌子面的开挖轮廓线附近的水分进行抽吸；通过轻型井点真空降水管和轻型井点真空降水泵可以对沿隧道横向隧道掌子面的开挖轮廓线外侧的水分进行抽吸；通过底部真空降水泵与重力式真空降水井连通，将隧道掌子面的开挖轮廓线的底部附近的水分吸至重力式真空降水井中，再通过潜水泵排出；上述各种抽吸方式结合起来可降低低渗透性粉细砂地层围岩的含水量，达到了降低隧道围岩含水量的目的，提高了围岩的稳定性，降低了隧道开挖施工风险，并有效提尚了施工进度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统的结构示意图。
[0021]图中，1:超前水平真空降水管；2:上部轻型井点真空降水管；3:中部轻型井点真空降水管；4:重力式真空降水井；5:顶部真空降水泵；6:上部轻型井点真空降水泵；7:中部轻型井点真空降水泵；8:底部真空降水泵；9:潜水泵；10:连接管；11:排水管。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0023]如图1所示，本发明提供的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统包括超前水平真空降水管1、顶部真空降水泵5、上部轻型井点真空降水管2、中部轻型井点真空降水管3、上部轻型井点真空降水泵6、中部轻型井点真空降水泵7、重力式真空降水井4、底部真空降水泵8和潜水泵9 ;在隧道掌子面的开挖轮廓线上沿隧道纵向方向间隔设置有超前水平真空降水管1，超前水平真空降水管1与顶部真空降水泵5连接在一起，在隧道掌子面的开挖轮廓线的上部沿隧道横向方向间隔设置有上部轻型井点真空降水管2，即上部轻型井点真空降水管2为由开挖轮廓线的上部向外侧延伸而成，上部轻型井点真空降水管2是倾斜向下设置的，上部轻型井点真空降水管2与上部轻型井点真空降水泵6连接在一起，在隧道掌子面的开挖轮廓线的中部沿隧道横向方向间隔设置有中部轻型井点真空降水管3，即中部轻型井点真空降水管3为由开挖轮廓线的中部向外侧延伸而成，中部轻型井点真空降水管3是倾斜向下设置的，中部轻型井点真空降水管3与中部轻型井点真空降水泵7连接在一起，在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部设置有封闭的重力式真空降水井4，在重力式真空降水井4中设置有潜水泵9，潜水泵9与排水管11连接，以将重力式真空降水井4中的水排出，底部真空降水泵8通过连接管10与重力式真空降水井4连通。
[0024]上述实施例中，通过超前水平真空降水管1和顶部真空降水泵5可以对沿隧道纵向隧道掌子面的开挖轮廓线附近的水分进行抽吸；通过上部轻型井点真空降水管2和上部轻型井点真空降水泵6可以对沿隧道横向隧道掌子面的开挖轮廓线的上部外侧的水分进行抽吸；通过中部轻型井点真空降水管3和中部轻型井点真空降水泵7可以对沿隧道横向隧道掌子面的开挖轮廓线的中部外侧的水分进行抽吸；通过底部真空降水泵8与重力式真空降水井4连通，将隧道掌子面的开挖轮廓线的底部附近的水分吸至重力式真空降水井4中，再通过潜水泵9排出；上述各种抽吸方式结合起来可降低低渗透性粉细砂地层围岩的含水量，达到了降低隧道围岩含水量的目的。
[0025]进一步地，在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部两侧分别沿隧道纵向方向间隔设置有多个封闭的重力式真空降水井4，从而可进一步提高低渗透性粉细砂地层隧道内降水的效果。
[0026]与上述低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统相应地，本发明另一方面提供的低渗透性粉细砂地层隧道内降水方法，其包括以下步骤:
[0027]S1、在隧道掌子面仰拱填充顶面以上沿隧道纵向方向间隔施作超前水平真空降水管1，每个超前水平真空降水管1均与顶部真空降水泵5连接在一起，开动顶部真空降水泵5进行降水抽排作业；
[0028]S2、在隧道掌子面的开挖轮廓线的上部沿隧道横向方向间隔施作上部轻型井点真空降水管2，上部轻型井点真空降水管2倾斜向下施作，将上部轻型井点真空降水管2与上部轻型井点真空降水泵连接，开动上部真空降水泵进行降水抽排作业；
[0029]S3、在隧道掌子面的开挖轮廓线的中部沿隧道横向方向间隔施作中部轻型井点真空降水管3，中部轻型井点真空降水管3倾斜向下施作，将中部轻型井点真空降水管3与中部轻型井点真空降水泵连接，开动中部真空降水泵进行降水抽排作业；
[0030]S4、在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部施作封闭的重力式真空降水井4，在重力式真空降水井4中放置潜水泵9，底部真空降水泵8通过连接管10与重力式真空降水井4连通，同时开启底部真空降水泵8和潜水泵9进行降水抽排作业。
[0031]综上所述，本发明提供的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统及降水方法中，通过超前水平真空降水管1、上部轻型井点真空降水管2、中部轻型井点真空降水管3及重力式真空降水井4可对低渗透性粉细砂地层隧道内围岩的含水量进行有效降低，提高了围岩的稳定性，降低了隧道开挖施工风险，并有效提高了施工进度。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:其包括超前水平真空降水管、顶部真空降水泵、轻型井点真空降水管、轻型井点真空降水泵、重力式真空降水井、底部真空降水泵和潜水泵；超前水平真空降水管在隧道掌子面的开挖轮廓线上沿隧道纵向设置，超前水平真空降水管与顶部真空降水泵连接；轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的外侧沿隧道横向倾斜向下设置，轻型井点真空降水管与轻型井点真空降水泵连接；所述重力式真空降水井封闭设置在隧道掌子面开挖轮廓线的底部两侧，所述重力式真空降水井通过连接管与底部真空降水泵连通，所述潜水泵设置在所述重力式真空降水井内，且与穿设在所述重力式真空降水井中的排水管连接。
2.根据权利要求1所述的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:多条所述超前水平真空降水管沿隧道纵向间隔设置，多条所述超前水平真空降水管均与顶部真空降水泵连接。
3.根据权利要求2所述的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:所述轻型井点真空降水管包括上部轻型井点真空降水管和中部轻型井点真空降水管，轻型井点真空降水泵包括上部轻型井点真空降水泵和中部轻型井点真空降水泵，所述上部轻型井点真空降水管和中部轻型井点真空降水管分别与上部轻型井点真空降水泵和中部轻型井点真空降水泵连接。
4.根据权利要求3所述的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:所述上部轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的上部外侧沿隧道横向倾斜向下设置。
5.根据权利要求3所述的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:所述中部轻型井点真空降水管在隧道掌子面开挖轮廓线的中部外侧沿隧道横向倾斜向下设置。
6.根据权利要求1所述的低渗透性粉细砂地层隧道内降水系统，其特征在于:在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部两侧分别沿隧道纵向方向间隔设置多个重力式真空降水井。
7.一种低渗透性粉细砂地层隧道内降水方法，其特征在于，其包括以下步骤: . 51、在隧道掌子面仰拱填充顶面以上沿隧道纵向方向间隔施作超前水平真空降水管，每个超前水平真空降水管均与顶部真空降水泵连接在一起，开动顶部真空降水泵进行降水抽排作业； . 52、在隧道掌子面的开挖轮廓线的上部沿隧道横向方向间隔施作上部轻型井点真空降水管，上部轻型井点真空降水管倾斜向下施作，将上部轻型井点真空降水管与上部轻型井点真空降水泵连接，开动上部轻型井点真空降水泵进行降水抽排作业； . 53、在隧道掌子面的开挖轮廓线的中部沿隧道横向方向间隔施作中部轻型井点真空降水管，中部轻型井点真空降水管倾斜向下施作，将中部轻型井点真空降水管与中部轻型井点真空降水泵连接，开动中部轻型井点真空降水泵进行降水抽排作业； . 54、在隧道掌子面的开挖轮廓线的底部施作封闭的重力式真空降水井，在重力式真空降水井中放置潜水泵，底部真空降水泵通过连接管与重力式真空降水井连通，同时开启底部真空降水泵和潜水泵进行降水抽排作业。
【文档编号】E21F16/02GK104454001SQ201410768963
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】周烨, 曲桂有, 李绍杰, 于博, 刘君堂, 龚华勇, 付君 申请人:中铁十九局集团有限公司