一种隧道排水装置及隧道整体道床的制作方法

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种隧道排水装置及隧道整体道床。

背景技术：

我国很多隧道均处于复杂的地质条件，地下水发育较为丰富，另外，由于隧道施工质量参差不齐，排水措施实施不到位，导致很多隧道的渗水情况均非常严重，尤其是采用暗挖方式施工的隧道内，渗水情况更是十分严重。

对于普通铁路隧道和地铁隧道，隧道顶部和隧道侧壁的渗水，一般可以沿隧道壁流下并通过排水沟进行排除，但由于隧道底部一般需铺设整体道床，隧道底部的渗水会渗入整体道床之中，难以排除，导致渗水不断在整体道床内积聚，使得隧道整体道床内的水压力不断升高，达到一定程度后会造成道床上拱、开裂，严重影响隧道正常运行及隧道整体安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术中隧道底部存在渗水而无法顺利排出，导致隧道整体道床上拱、开裂进而影响隧道正常运行及隧道安全的问题，提供一种隧道排水装置及隧道整体道床，该隧道排水装置预埋在隧道整体道床内，该排水装置内设有贯通隧道整体道床内外的排水空腔，使得隧道底部的渗水通过排水装置排出，进而释放整体道床的水压力，保证隧道正常运行及隧道整体安全。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种隧道排水装置，包括用于预埋在隧道整体道床内的排水筒主体，所述排水筒主体为筒状结构，该排水筒主体包括用于设置在隧道整体道床内的预埋端，以及延伸出隧道整体道床外的排水端，所述预埋端与排水端相通。

现有技术中，无法有效预防整体道床内渗水引起的上拱、开裂等病害，只有在发生上拱、开裂等病害后，在病害部位附近的道床上开凿泄水孔，以降低水压，但是这种方式不仅破坏了道床内的钢筋结构，导致道床本身强度的降低，存在一定的安全隐患，而且开凿泄水孔也非常麻烦，施工成本高，还影响道床整体美观。

通过本方案的隧道排水装置，将排水装置预埋在隧道整体道床内，隧道底部的渗水渗透到排水筒主体内，排水筒主体内的腔体空间用于收集、储存渗水，预埋端与排水端相通，渗水通过预埋端流至排水端，并通过排水端将渗水排出，从而有效预防渗水淤积在隧道整体道床内导致发生上拱、开裂等病害，隧道排水装置起到了收集、排出道床内渗水的作用，保证隧道正常运行及隧道整体安全。

排水端延伸出隧道整体道床外，包括延伸出隧道整体道床外侧以及延伸至隧道整体道床的道床面两种情形。

进一步地，所述排水筒主体竖向布置，其预埋端靠近隧道底部，其排水端位于隧道整体道床顶部。

优选的，还包括装配在排水筒主体预埋端的底座，所述底座上设有透水孔。

在排水筒主体的预埋端配置底座，并且在底座上设置透水孔，渗水从透水孔进入到隧道排水装置内，设备底座，能加强隧道排水装置的结构强度，同时避免其在预埋过程中，过多的混凝土砂浆进入到排水筒主体的内部腔体中，影响后期排水装置的集水效果。

优选的，所述排水筒主体上设有透水孔。

采取上述结构形式，增强隧道排水装置的渗水效果。

进一步地，所述透水孔为圆孔，所述透水孔密集设置在排水筒主体的侧壁上。

优选的，所述排水筒主体内填充有透水材料。

填充透水材料，形成一个可以透水的实体结构，与在道床开孔的方式相比，避免了孔洞堵塞、污染，保证排水装置整洁美观。

进一步地，所述透水材料为透水混凝土。

采用透水混凝土，使形成的隧道排水装置实体结构具有较高的强度，保证道床的结构整体性能，同时能顺利实现渗水。

优选的，所述排水筒主体为圆筒状，且预埋端的直径大于排水端直径。

采取这种结构形式，保证隧道排水装置与混凝土具有较大的接触面积，同时保证结构稳定性和安全性。

进一步地，所述底座与预埋端对应设置。

优选的，所述底座与排水筒主体螺纹连接。

所述底座为圆板结构，在底座上设置有用于开设底座螺纹的环形凸台，底座螺纹开设在环形凸台的外壁上，对应地，在排水筒主体的内壁上布置有内设螺纹，使得底座和排水筒主体螺纹连接，形成整体结构，组装方便。

对应地，本发明还提供了一种隧道整体道床，该隧道整体道床内预埋有如上述所述的隧道排水装置。

本发明的隧道整体道床的排水装置采用提前预埋的方式，在浇注道床混凝土前，将隧道排水装置埋设于道床内，有效避开受力钢筋，不影响道床的整体受力性能，保证隧道整体道床的结构强度，并且能有效排出道床内的渗水，保证道床及隧道安全。

进一步地，所述隧道排水装置布置在隧道整体道床的中心线上。

优选的，所述隧道排水装置沿隧道长度方向依次布置，相邻两个隧道排水装置之间的距离为3～6m。

隧道排水装置沿线路纵向设置，在隧道整体道床上每隔3～6m预埋隧道排水装置，该隧道排水装置以一定间距埋设于道床中，可沿线路均匀排除道床内的积水，使隧道整体道床在整体长度范围内的渗水均排出，保证隧道整体道床整体安全。

优选的，所述排水筒主体的排水端与隧道整体道床的道床面平齐。

采取上述结构形式，道床内的渗水汇集到隧道排水装置内，达到一定水量后，渗水自动由隧道排水装置顶部溢出。

进一步地，所述排水筒主体设置在道床中，其轴线垂直于隧道底面，且所述排水筒主体的预埋端贴近隧道底部。

优选的，该隧道整体道床上开设有横截沟和纵向排水沟，所述排水筒主体结构的排水端位于横截沟范围内，且所述横截沟与纵向排水沟连通，所述纵向排水沟通向废水泵房。

采取这种结构形式，渗水从隧道排水装置中溢出后，进入到横截沟内，再通过横截沟排到道床纵向水沟之中，最后沿着道床纵向水沟排出到区间/车站废水泵房中，达到排除道床内部渗水的目的，避免排出的渗水在隧道内乱流。

对应地，本发明还提供了一种隧道排水装置的施工方法，在将如上述所述的隧道排水装置用于排出隧道整体道床的渗水过程中，按照如下施工步骤进行：

a、组装隧道排水装置，包括在所述排水筒主体的预埋端连接将排水筒主体一端封闭的底座，所述排水筒主体和底座上设置有透水孔，对隧道排水装置采取防漏措施进行处理，然后在所述排水筒主体内灌注透水材料，待透水材料固结后，拆除防漏措施；

b、组装轨排并绑扎道床钢筋，将钢轨、扣件和轨枕组装为整体结构，形成完整的整段式轨排，同时在轨排下方绑扎用于提高道床结构性能的钢筋；

c、轨排吊装到位，调整钢轨的状态，将步骤b中组装的轨排吊装到位，并调整钢轨的状态，调整钢轨的状态包括调整轨向状态、钢轨高低状态和钢轨水平状态，使其满足技术要求；

d、将隧道排水装置活动连接在安装工装上，并将安装工装放置在钢轨上，使所述隧道排水装置处于预定部位；

e、浇筑砼，拆卸所述安装工装。

采取上述方式，使隧道排水装置预埋在隧道整体道床中的预定位置，从而实现后期对隧道整体道床中的渗水进行排出，保证道床及整个隧道的使用安全；

采用安装工装对隧道排水装置进行安装，在使用安装工装时，利用钢轨结构，不需要单独设置安装部位，使安装工装得以固定和定位，保证隧道排水装置与隧道整体道床的相对位置，从而保证隧道排水装置布置在预定位置，实现良好的排水效果。

进一步地，在所述步骤a中，透水材料采用透水混凝土，防漏措施是指在隧道排水装置的外壁上包裹一层密封材料，比如采用土工布或加装一层防漏壳体进行处理，避免灌注的透水混凝土从透水孔中流出，保证透水混凝土将排水筒主体的内部空间填满。

进一步地，透水材料固结后，在拆除防漏措施时，将隧道排水装置外壁渗出的透水混凝土清理干净，得到的隧道排水装置待用。

进一步地，所述安装工装包括用于放置在轨道上的横梁，在所述横梁上连接有卡扣，安装工装通过卡扣固定在钢轨上，该安装工装还包括连接杆，该连接杆一端连接横梁，另一端用于连接隧道排水装置，使隧道排水装置设置在预埋部位。

进一步地，安装工装还包括连接在连接杆端部的吊钩，对应地，预先在隧道排水装置上连接吊环，所述隧道排水装置通过吊环活动连接在吊钩上，待混凝土浇筑完成后，脱离吊钩和吊环，从而拆除安装工装，吊环后期剪除。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过本方案的隧道排水装置，将排水装置预埋在隧道整体道床内，隧道底部的渗水渗透到排水筒主体内，排水筒主体内的腔体空间用于收集、储存渗水，预埋端与排水端相通，渗水通过预埋端流至排水端，并通过排水端将渗水排出，从而有效预防渗水淤积在隧道整体道床内导致发生上拱、开裂等病害，隧道排水装置起到了收集、排出道床内渗水的作用，保证隧道正常运行及隧道整体安全；

2、在排水筒主体的预埋端配置底座，并且在底座上设置透水孔，渗水从透水孔进入到隧道排水装置内，设备底座，能加强隧道排水装置的结构强度，同时避免其在预埋过程中，过多的混凝土砂浆进入到排水筒主体的内部腔体中，影响后期排水装置的集水效果；

3、在排水筒主体的内部腔体中填充透水材料，形成一个可以透水的实体结构，与在道床开孔的方式相比，避免了孔洞堵塞、污染，保证排水装置整洁美观，并且形成的隧道排水装置实体结构具有较高的强度；

4、隧道整体道床的排水装置采用提前预埋的方式，在浇注道床混凝土前，将隧道排水装置埋设于道床内，有效避开受力钢筋，不影响道床的整体受力性能，保证隧道整体道床的结构强度，并且能有效排出道床内的渗水，保证道床及隧道安全；

5、采取本发明的隧道排水装置的施工方法，使隧道排水装置预埋在隧道整体道床中的预定位置，从而实现后期对隧道整体道床中的渗水进行排出，保证道床及整个隧道的使用安全，在使用安装工装时，利用钢轨结构，不需要单独设置安装部位，使安装工装得以固定和定位，保证隧道排水装置与隧道整体道床的相对位置，从而保证隧道排水装置布置在预定位置，实现良好的排水效果。

附图说明

图1为本发明的隧道排水装置的结构示意图。

图2为图1中排水筒主体的结构示意图。

图3为图1中底座的结构示意图。

图4为隧道整体道床的平面结构示意图。

图5为图4中隧道整体道床在截面方向上的结构示意图。

图6为本发明的隧道排水装置施工方法中采用安装工装吊装隧道排水装置的结构示意图。

图7为图6中A处的局部放大图。

图中标记：1-隧道排水装置，11-排水筒主体，111-预埋端，112-排水端，12-底座，121-环形凸台，122-底座螺纹，123-透水孔，13-透水材料，2-隧道整体道床，21-横截沟，22-纵向排水沟，3-隧道底部，4-安装工装，41-横梁，42-连接杆，43-吊钩，44-吊环，45-卡扣，5-轨排，51-钢轨，52-扣件，53-轨枕。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1、图2、图3、图4和图5所示，隧道排水装置1，包括用于预埋在隧道整体道床2内的排水筒主体11，所述排水筒主体11为筒状结构，该排水筒主体11包括用于安装在隧道整体道床2内的预埋端111，以及延伸出隧道整体道床2外的排水端112，所述预埋端111与排水端112相通。

通过本方案的隧道排水装置1，将隧道排水装置1预埋在隧道整体道床2内，隧道底部的渗水渗透到排水筒主体11内，排水筒主体11内的腔体空间用于收集、储存渗水，预埋端111与排水端112相通，渗水通过预埋端111流至排水端112，并通过排水端112将渗水排出，从而有效预防渗水淤积在隧道整体道床2内导致发生上拱、开裂等病害，隧道排水装置1起到了收集、排出道床内渗水的作用，保证隧道正常运行及隧道整体安全。

排水端112延伸出隧道整体道床2外，包括延伸出隧道整体道床2外侧以及延伸至隧道整体道床2的道床面两种情形。

进一步地，所述排水筒主体11竖向布置，其预埋端111靠近隧道底部3，其排水端112位于隧道整体道床2的顶部。

作为其中的一种实施方式，隧道排水装置1还包括装配在排水筒主体11预埋端111的底座12，所述底座12上设有透水孔123，渗水从透水孔123进入到隧道排水装置1内，设备底座12，能加强隧道排水装置1的结构强度，同时避免其在预埋过程中，过多的混凝土砂浆进入到排水筒主体11的内部腔体中，影响后期排水装置的集水效果。

作为其中的一种实施方式，所述排水筒主体11上设有透水孔123，排水孔123能进一步增强隧道排水装置1的渗水效果。

进一步地，所述透水孔123为圆孔，所述透水孔123密集设置在排水筒主体11的侧壁上。

作为其中的一种实施方式，所述排水筒主体11内填充有透水材料13，填充透水材料13后形成一个可以透水的实体结构，与在道床开孔的方式相比，避免了孔洞堵塞、污染，保证排水装置整洁美观。

进一步地，所述透水材料13为透水混凝土，透水混凝土使形成的隧道排水装置1的实体结构具有较高的强度，保证道床的结构整体性能，同时能顺利实现渗水。

作为其中的一种实施方式，所述排水筒主体11为圆筒状，且预埋端111的直径大于排水端112直径，保证隧道排水装置1与混凝土具有较大的接触面积，同时保证结构稳定性和安全性。

进一步地，所述底座12与预埋端111对应设置，所述底座12与排水筒主体11螺纹连接。

进一步地，所述底座12为圆板结构，在底座12上设置有用于开设底座螺纹122的环形凸台121，底座螺纹122开设在环形凸台121的外壁上，对应地，在排水筒主体11的内壁上布置有内设螺纹，使得底座12和排水筒主体11螺纹连接，形成整体结构，组装方便。

实施例2

如图4和图5所示，隧道整体道床2，该隧道整体道床2内预埋有如上述所述的隧道排水装置1，在浇注道床混凝土前，将隧道排水装置1埋设于隧道整体道床2内，有效避开受力钢筋，不影响道床的整体受力性能，保证隧道整体道床2的结构强度，并且能有效排出道床内的渗水，保证道床及隧道安全。

进一步地，所述隧道排水装置1布置在隧道整体道床2的中心线上。

作为其中的一种实施方式，所述隧道排水装置1沿隧道长度方向依次布置，相邻两个隧道排水装置1之间的距离为3～6m，在隧道整体道床2上每隔3～6m预埋隧道排水装置1，该隧道排水装置1以一定间距埋设于道床中，可沿线路均匀排除道床内的积水，使隧道整体道床在整体长度范围内的渗水均排出，保证隧道整体道床整体安全。

作为其中的一种实施方式，所述排水筒主体11的排水端112与隧道整体道床2的道床面平齐，道床内的渗水汇集到隧道排水装置1内，达到一定水量后，渗水自动由隧道排水装置1顶部溢出。

进一步地，所述排水筒主体11设置在道床中，其轴线垂直于隧道底面，且所述排水筒主体11的预埋端111贴近隧道底部3。

作为其中的一种实施方式，该隧道整体道床上2开设有横截沟21和纵向排水沟22，所述排水筒主体11的排水端112位于横截沟21范围内，且所述横截沟21与纵向排水沟22连通，所述纵向排水沟22通向废水泵房，渗水从隧道排水装置1中溢出后，进入到横截沟21内，再通过横截沟21排到道床的纵向排水沟22之中，最后沿着道床纵向水沟22排出到区间/车站废水泵房中，达到排除道床内部渗水的目的，避免排出的渗水在隧道内乱流。

实施例3

隧道排水装置的施工方法，在将如实施例1中的隧道排水装置用于排出隧道整体道床的渗水过程中时，按照如下施工步骤进行：

a、如图1所示，组装隧道排水装置1，包括在所述排水筒主体11的预埋端111连接将排水筒主体11一端封闭的底座12，所述排水筒主体11和底座12上设置有透水孔123，对隧道排水装置1采取防漏措施进行处理，然后在所述排水筒主体11内灌注透水材料，待透水材料固结后，拆除防漏措施；

b、如图6所示，组装轨排5并绑扎道床钢筋，将钢轨51、扣件52和轨枕53组装为整体结构，形成完整的整段式轨排5，同时在轨排5下方绑扎用于提高道床结构性能的钢筋；

c、轨排5吊装到位，调整钢轨51的状态，将步骤b中组装的轨排吊装到位，并调整钢轨51的状态，调整钢轨51的状态包括调整轨向状态、钢轨高低状态和钢轨水平状态，使其满足技术要求；

d、将隧道排水装置1活动连接在安装工装4上，并将安装工装4放置在钢轨51上，使所述隧道排水装置1处于预定部位；

e、浇筑砼，拆卸所述安装工装4。

作为其中的一种实施方式，在所述步骤a中，透水材料采用透水混凝土，防漏措施是指在隧道排水装置的外壁上包裹一层密封材料，比如采用土工布或加装一层防漏壳体进行处理，避免灌注的透水混凝土从透水孔中流出，保证透水混凝土将排水筒主体的内部空间填满。

作为其中的一种实施方式，透水材料固结后，在拆除防漏措施时，将隧道排水装置外壁渗出的透水混凝土清理干净，得到的隧道排水装置待用。

作为其中的一种实施方式，如图6和图7所示，所述安装工装4包括用于放置在轨道上的横梁41，在所述横梁41上连接有卡扣45，安装工装4通过卡扣45固定在钢轨51上，该安装工装4还包括连接杆42，该连接杆42一端连接横梁41，另一端用于连接隧道排水装置1，使隧道排水装置1设置在预埋部位。

作为其中的一种实施方式，如图6和图7所示，安装工装4还包括连接在连接杆42端部的吊钩43，对应地，预先在隧道排水装置1上连接吊环44，所述隧道排水装置1通过吊环44活动连接在吊钩43上，待混凝土浇筑完成后，脱离吊钩43和吊环44，从而拆除安装工装4，吊环44后期通过剪除等方式拆除。

进一步地，所述吊环44采用塑料材质吊环，方便剪除。