一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法。

背景技术：

泵房是隧道工程排水系统的重要组成部分，负责收集结构渗漏水、轨道冲刷用水及消防用水，并排至隧道外。一般非单向坡隧道在最低点设置泵房，长大隧道或者地下水较丰富区域的隧道在最低点及上、下坡段设置多座泵房，将上游废水在高处截流，分散收集，达到节能、多重保障的目的。

泵房施工是隧道建设中风险比较突出的环节，主要原因在于，泵房通常设置在左右线隧道之间，通过横通道与隧道相通，面临“小净距隧道施工”、“交叉硐室施工”的风险；其次，为满足集水和抽水的功能需求，泵房集水池须具备一定深度，因此面临高断面开挖、支护、洞内垂直出渣的风险；此外，某些大型隧道的泵房还兼具配电跟随所等功能，结构复杂、规模宏大，以在建的厦门地铁3号线五缘湾站～刘五店站区间为例，主区间共设置三座大型泵房，泵房为上下2层结构，下层为集水池，上层为变电所、备品库、值班室、控制室等，单座泵房土石方开挖量达到14000m³，在有限的隧道空间内开挖规模如此巨大的泵房，难度可想而知。

斜井是一种应用于隧道施工过程中的辅助坑道，从地面经由更短的路径切入线路中段，开辟工作面向两端洞口方向掘进，以加快工程的整体进度。对于交通运输领域的隧道工程而言，斜井在隧道主体完工后有三种处理方法：(1)封堵或回填处理，如瓦日铁路南吕梁山隧道工程的4座斜井均进行了封堵；(2)将斜井改造为通风巷道或救援疏散通道，如沪蓉西高速公路龙潭隧道，通过左右线各2座斜井，将主隧道分为3段式通风。

从以上分析可以看出，对于同时设置泵房和斜井的隧道而言，泵房施工难度大、风险高；而另一方面，如果主隧道不需要额外的通风巷道或救援疏散通道，则斜井在运营期间不能被充分利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法，能够节约泵房工程量，降低泵房开挖风险，拓展运营阶段斜井使用功能。

为实现上述目的，本发明的一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法的具体技术方案为：

一种隧道排水系统内的合并结构，包括：主隧道；斜井，设置在主隧道的一侧，通过局部上坡形式接入主隧道；以及泵房功能结构，设置在斜井的内部，从接入端部依次包括人员设备房间、沉淀池、集水仓和应急水仓。

一种隧道排水系统内的合并结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，施工斜井；

步骤二，利用斜井施工完成隧道主体结构，并施工截水沟；

步骤三，对斜井进行二次衬砌，并在斜井内施工泵房功能结构；

步骤四，对泵房功能结构进行装修和设备安装。

本发明的一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法的优点在于：

1)通过将斜井和主隧道泵房合并设置，从而节约泵房工程量，降低泵房开挖风险，拓展斜井在运营阶段的使用功能；

2)利用斜井施做内部结构形成泵房，节约了单独建设泵房的土方和衬砌工程量；

3)减少了隧道交叉节点及高断面开挖量，降低了泵房施工风险；

4)提高了斜井坑道利用率，尤其拓展了运营阶段的使用功能。

附图说明

图1本发明中的隧道排水系统内的合并结构的平面示意图；

图2为本发明沿截水沟、引水沟中线的剖面示意图；

图3为本发明中泵房功能结构在人员设备房间位置的横剖面图。

图中：1、斜井；2、主隧道；3、截水沟；4、引水沟；5、沉淀池；6、集水仓；7、应急水仓；8、人员设备房间；9、一号消防疏散通道；10、二号消防疏散通道；11、纵向水沟；12、溢流口。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法做进一步详细的描述。

如图1至图3所示，其示为本发明的一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法，合并结构包括主隧道2，主隧道2的一侧设置有斜井1，斜井1内部设置有泵房功能结构。具体来说，斜井1以局部上坡形式接入主隧道2，在主隧道2完工后，在斜井1的内部施工泵房功能结构。如图2所示，本发明中的斜井1的纵剖面呈v形坡或w形坡，即从地面斜井1入口开始，先下坡，再上坡，终点接入主隧道2。斜井在建设期内作为辅助坑道提供运输、通风、排水便利，在运营期经过改造作为主隧道泵房及其配电跟随所使用。

进一步，泵房功能结构从接入端部依次包括通过墙体隔开的人员设备房间8、沉淀池5、集水仓6和应急水仓7，各自为相对独立的区域，工作人员可以通过门及走廊移动至其中任意一个区域。其中，如图3所示，泵房功能结构的断面下部为素混凝土回填层，人员设备房间8内的回填层顶面平齐，回填层内预留电缆沟，沟槽上部有混凝土盖板。

此外，泵房功能结构通过至少两条相互独立的消防疏散通道与主隧道2相连，其中，包括第一消防疏散通道9和第二消防疏散通道10。如图3所示，第一消防疏散通道9沿斜井1一侧设置，并通过墙体与人员设备房间8隔开；第二消防疏散通道10垂直连通斜井1与主隧道2，以保证当泵房功能结构内任一点着火时，人员都至少有一条逃生通道至主隧道2中。

进一步，主隧道2内设置有截水沟3，斜井1内设置有引水沟4，截水沟3和引水沟4的沟底呈单向坡，沟底标高向沉淀池5和集水仓6一侧逐渐降低。截水沟3与主隧道2的纵向水沟11相交，引水沟4沿斜井1的走向布置，截水沟3、引水沟4与沉淀池5、集水仓6、应急水仓7依次相连通。主隧道2中纵向水沟11内的水流通过截水沟3拦截，顺坡流入引水沟4，然后流入沉淀池5，去除粗颗粒杂质，然后流入集水仓6。

其中，引水沟4设置在第一消防疏散通道9的下方，引水沟4呈暗沟型，引水沟4的沟槽上部设置有混凝土盖板，以隔绝水汽并方便人员行走，暗沟每隔14～16m(优选15m)设置一处检查井。

进一步，如图2所示，泵房功能结构中的集水仓6与应急水仓7之间的隔墙上设置溢流口12，溢流口12的口底高程低于斜井1接入处的主隧道2路面高程，以保证集水仓6内的水位始终低于主隧道2路面，也就意味着截水沟3和引水沟4内的水始终能保持单向流动。

进一步，应急水仓7利用溢流口12之后的其余区段斜井，其作用是，当停电或水泵故障，集水仓6不能正常抽排水时，应急水仓7的底板即为斜井1的底板，溢出的水经由溢流口12进入应急水仓7，沿斜井1自有坡度流至最低点，并通过备用电源和最低点的潜水泵经斜井1入口抽排至隧道外。

本发明还公开的一种斜井与主隧道泵房合并设置型式的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，施工斜井1，包括土方开挖、初期支护、二次衬砌；

具体来说，采用矿山法施工斜井1，包括土方开挖、初期支护、二次衬砌，斜井内净空尺寸既要满足施工运输、通风需要，也要满足后期泵房合并设置的需求。

步骤二，利用斜井1完成主隧道2的主体结构，并施工截水沟3，斜井1接入主隧道2的线位后向主隧道2洞口方向掘进，完成主隧道2。

步骤三，按照泵房功能要求对斜井1进行二次衬砌，并在斜井内施工泵房功能结构。

具体来说，施工斜井1内部结构，用素混凝土回填斜井仰拱，形成人员设备房间8的地面，回填过程预留引水沟4及房间内的电缆沟槽，施工沉淀池5、集水仓6、应急水仓7、人员设备房间8之间及各自内部的结构墙体。

步骤四，对泵房功能结构进行装修和设备安装。

具体来说，安装泵房运营所需的水泵及管路，以及供电、通风、照明设备。

本发明的一种隧道排水系统内的合并结构及施工方法，通过将斜井和主隧道泵房合并设置，从而节约泵房工程量，降低泵房开挖风险，拓展斜井在运营阶段的使用功能；利用斜井施做内部结构形成泵房，节约了单独建设泵房的土方和衬砌工程量；减少了隧道交叉节点及高断面开挖量，降低了泵房施工风险；提高了斜井坑道利用率，尤其拓展了运营阶段的使用功能。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。