用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构及其施工方法与流程

文档序号:11850371阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,包括:沿隧道方向依次分布的多个竖向冻土止水层、围绕隧道外轮廓的水平向止水层,所述水平向止水层随所述隧道的延伸方向延伸;所述竖向冻土止水层与水平向冻土止水层相交,且所述竖向冻土止水层的底部低于所述水平向止水层的底部;所述水平向冻土止水层与隧道之间设置隧道衬砌结构,所述水平向冻土止水层上喷射保温混凝土层,所述保温混凝土层包括:加气混凝土、0.5%~2%的高效速凝剂、0.5%~2%的乳胶粉和3%~7%的纤维。

2.如权利要求1所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,所述隧道衬砌结构包括:自水平向冻土止水层向内依次为:喷射的保温混凝土层、塑料排水板层、EVA防水板加土工布层、二次模筑衬砌层。

3.如权利要求1所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,所述竖向冻土止水层的厚度为1.0米~3.0米;和/或,所述水平向冻土止水层的厚度为1.0米~3.0米。

4.如权利要求1所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,相邻两个竖向冻土止水层的距离为20~80米。

5.如权利要求1~4任一项所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,相邻两个所述竖向冻土止水层之间,所述水平向冻土止水层内设有多个冻结孔,所有所述冻结孔沿隧道线路呈放射状。

6.如权利要求5所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,所述冻结孔的钻孔与隧道中心线的夹角为0.5~1.5°;和/或,所述冻结孔直径为50~200毫米;和/或相邻冻结孔的间距为500~1000毫米;和/或,所述冻结孔与隧道衬砌结构的外层之间的距离为200~800毫米。

7.如权利要求1~4任一项所述的用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构,其特征在于,所述水平向冻土止水层和所述竖向冻土止水层的平均温度不高于-10℃。

8.一种用于保护地下水环境的暗挖隧道止水结构的施工方法,其特征在于,包括:

将隧道施工分为多个施工段;

在每个施工段的的开挖起点处设置施工竖井;

按设计方位和偏斜角度,采用相同的方式进行冻结孔和测温孔的钻进;其中在冻结孔中下入冻结管,在所述冻结管中下入供液管;

安装冻结制冷系统,将冻结制冷系统分别与测温孔、供液管相连;

进行冻结操作,构建竖向冻土止水层、水平向冻土止水层;

当竖向冻土止水层、水平向冻土止水层的的厚度及强度达到预设要求后,冻结施工进入维护冻结期后,按弧形导坑分部开挖法或台阶法进行隧道开挖;

构建隧道衬砌结构。

9.如权利要求8所述的施工方法,其特征在于,所述冻结孔的钻进包括:

确定冻结管、卸压管、供液管的规格、打钻设备;

搭建钻机平台,所述钻机平台设置分层加高位;

冻结孔开孔,每个冻结孔的钻孔安装孔口管;

按冻结孔设计方位固定钻机,随钻进放入冻结管,冻结管下到设计深度后密封头部,密封冻结管与孔口管的间隙;冻结管和冻结孔同心度,冻结孔试漏压力在0.7~1.0MPa;

在冻结管内下入供液管,供液管底端焊接支架,并安装去路和回路羊角,以及冻结管端盖。

10.如权利要求8所述的施工方法,其特征在于,所述冻结制冷系统中,去路盐水管路、回路盐水管路上均安装压力表、温度传感器、控制阀门;和/或,盐水管出口安装流量计;和/或,配液圈与冻结器之间安装控制冻结期盐水流量的两个阀门;和/或,盐水管路的高处安装放气阀;和/或,冷媒剂采用氯化钙溶液,比重为1.265。

11.如权利要求10所述的施工方法,其特征在于,所述盐水管路外依次设置聚苯乙烯泡沫塑料保温层、塑料薄膜。

12.如权利要求10所述的施工方法,其特征在于,冻结制冷系统还包括冷冻机组,所述冷冻机组的蒸发器及低温管路用软质泡沫塑料保温,盐水箱和盐水干管用聚苯乙烯泡沫塑料板保温。

13.如权利要求8-12任一项所述的施工方法,其特征在于,所述冻结操作包括:

在随时调节压力、温度的情况下,运转冻结制冷系统;

冻结过程中,定时检测盐水温度、盐水流量和冻土止水层扩展情况;

确定水平向冻土止水层已形成环状连接结构,且达到预设厚度;

确定水平向冻土止水层内部未冻土中2米上上无冻水;

开挖至土层内后,确定水平向冻土止水层的厚度、表面温度和变形达到预设要求;

进入维护冻结期;在维护冻结期,若冻土止水层扩展速度超过预设值,冻土止水层的承载力、稳定性超预值,则在盐水温度不高于-20℃的情况下,提高盐水温度。

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