一种下穿泥石流沟隧道的防护系统的制作方法

1.本发明涉及隧道建设技术领域，具体涉及一种下穿泥石流沟隧道的防护系统。


背景技术：

2.在隧道建设中，为保证洞身结构外周围岩强度和防水性，会通过在围岩进行注浆而形成注浆防护层。
3.在深切峡谷山区，由于地形条件复杂而需要穿越浅埋地表渡槽，而山区地表渡槽往往是泥石流沟。泥石流沟所通过的地段中的围岩一般软弱破碎，常年受水流以及暴发的泥石流所冲刷。若缺乏针对性的防护措施，水流和泥石流对地表不断下切，最终影响隧道结构安全。
4.同时，由于存在地表泥石流沟，该地段往往极为富水，隧道开挖后地表水极容易下渗至隧道，不仅给隧道本身的排水系统造成很大困难，还将对洞周围岩进行掏蚀，形成空洞，而排水系统一旦堵塞还会给隧道结构带来额外的水压荷载。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种针对下穿泥石流沟隧道的、保证隧道免受泥石流影响的防护系统。
6.本发明提供的一种下穿泥石流沟隧道的防护系统包括洞身结构、排水结构和阻水结构，排水结构包括设置在洞身结构中的第一侧排水沟，阻水结构包括形成于洞身结构外周的注浆防护层；防护系统还包括地表渡槽，地表渡槽设置在洞身结构上方的地表处，且地表渡槽倾斜于水平方向延伸；阻水结构还包括第一阻水墙，第一阻水墙设置在地表渡槽的上端与洞身结构之间，第一阻水墙设置在地表渡槽的下方，且第一阻水墙从地表向下延伸，且第一阻水墙位于注浆防护层的外侧；排水结构还包括多个第一深部泄水孔，第一深部泄水孔的内端连通至第一侧排水沟，第一深部泄水孔向洞身结构的外侧延伸并超出注浆防护层之外；至少其中一个第一深部泄水孔延伸至第一阻水墙的下方。
7.由上述方案可见，地表渡槽对应泥石流沟心设置，且地表渡槽的宽度根据泥石流的宽度确定，地表渡槽的设置首先解决了泥石流对原地表冲切的问题，还可以减少地表水下渗；进一步地，在设置注浆防护层以防止地下水对洞周松散围岩的掏蚀的基础上，在地表渡槽上游与洞身结构之间增设阻水墙，阻水墙能有效地减少地表水的大量下渗；然后，还在隧道水沟部位施作第一深部泄水孔，降低地层水位，减少地下水富集对洞身结构形成压力。综上，本发明有效应对下穿泥石流沟隧道的安全性问题，有效地保护洞身结构。
8.进一步的方案是，在水平方向上，第一深部泄水孔的的外端相对于第一阻水墙远离洞身结构。
9.由上可见，由于更多的地下渗水被阻水结构(包括第一阻水墙和注浆防护层阻挡在外)阻挡在外，此设置能保证第一深部泄水孔处于富水地带，进一步保证泄压效果。
10.进一步的方案是，所述阻水结构包括第二阻水墙，所述第二阻水墙设置在所述洞
身结构与所述地表渡槽的下端之间，所述第二阻水墙设置在所述地表渡槽的下方，且所述第二阻水墙从所述地表向下延伸，且所述第二阻水墙位于所述注浆防护层的外侧。
11.由上可见，第二阻水墙的设置能有效地减少洞身结构另一侧地表水的大量下渗。
12.进一步的方案是，所述排水结构包括设置在所述洞身结构中的第二侧排水沟，所述第一侧排水沟与所述第二侧排水沟分别位于所述洞身结构的相对两侧；所述排水结构还包括多个第二深部泄水孔，所述第二深部泄水孔的内端连通至所述第二侧排水沟，所述第二深部泄水孔向所述洞身结构的外侧延伸并超出所述注浆防护层之外；至少一个所述第二深部泄水孔延伸至所述第二阻水墙的下方。
13.由上可见，还在隧道另一侧水沟部位施作第二深部泄水孔，降低地层水位，进一步减少地下水富集对洞身结构形成压力。
14.进一步的方案是，在水平方向上，第二深部泄水孔的外端相对于第二阻水墙远离洞身结构。
15.由上可见，由于更多的地下渗水被阻水结构(包括第二阻水墙和注浆防护层阻挡在外)阻挡在外，此设置能保证第二深部泄水孔处于富水地带，进一步保证泄压效果。
16.进一步的方案是，多个第一深部泄水孔沿洞身结构的纵向依次设置，多个第一深部泄水孔的设置密度在地表渡槽的正下方增大，和/或，多个第二深部泄水孔沿洞身结构的纵向依次设置，多个第二深部泄水孔的设置密度在地表渡槽的正下方增大。
17.由上可见，泥石流沟心对应处对洞身结构影响较大，而地表渡槽槽底对应于泥石流沟心设置，因此多个深部泄水孔的设置密度在泥石流沟心对应处增大，能进一步保证泄压效果。
18.进一步的方案是，第一阻水墙和/或第二阻水墙的阻挡方向垂直于地表渡槽的延伸方向。
19.另一进一步的方案是，第一阻水墙和/或第二阻水墙的阻挡方向为水平方向。
20.另一进一步的方案是，第一阻水墙和/或第二阻水墙向下延伸至洞身结构的底部所处的水平位置。
21.由上可见，此设置使提高阻水墙的阻水效果和阻水程度，进一步阻止更多的下渗水到达洞身结构。
22.进一步的方案是，注浆防护层包括沿洞身结构的周向布置的多个注浆管，注浆管从洞身结构延伸至位于洞身结构外周的围岩中。
附图说明
23.图1为本发明下穿泥石流沟隧道的防护系统实施例的示意图。
24.图2为本发明下穿泥石流沟隧道的防护系统实施例中洞身结构的截面图。
具体实施方式
25.下穿泥石流沟隧道的防护系统实施例
26.本发明提供的防护系统用于针对下穿泥石流沟的隧道建设，解决水流和泥石流下切地表、渗水以及泄压问题，从而保护洞身结构。
27.参见图1和图2，本实施例中，隧道穿越泥石流沟地段，防护系统包括隧道的洞身结
构1、排水结构、阻水结构和洞外防护结构。排水结构包括设置在洞身结构1的初期支护附近的沿纵向、横向以及环形布置的排水盲管系统、设置在洞身结构1的填充层的横向两侧的第一侧排水沟28、第二侧排水沟29、第一深部泄水孔21和第二深部泄水孔22。阻水结构包括注浆防护层30、第一阻水墙31和第二阻水墙32。洞外防护结构包括地表渡槽4。
28.首先，参见图1，地表9表示泥石流沟的沟心处，洞身结构1穿越地表9的下方。在洞身结构1的上方，地表渡槽4倾斜于水平方向(x轴方向)地设置在地表9处。地表渡槽4为钢筋混凝土渡槽，地表渡槽4在泥石流沟的沟心处铺砌形成，地表渡槽4沿泥石流沟心的延伸方趋势向下倾斜延伸。地表渡槽4的宽度根据泥石流沟的宽度计算确定。沿地表渡槽4的延伸方向，处于最高水平位置的一端为地表渡槽4的上端401，处于最低水平位置的一端为地表渡槽4的下端402，地表渡槽4的上端401具有位于地表9以下的渡槽垂裙41。另外，从图1可见，地表渡槽4跨越洞身结构1的横向两侧并延长，此设置能防止泥石流对原地表的冲切，还可以减少地表水下渗。
29.继续参见图1，第一阻水墙31和第二阻水墙32均设置在地表渡槽4的下方。第一阻水墙31和第二阻水墙32采用地表钢花管注浆或旋喷桩等方式沿泥石流沟的沟心横向(y轴方向)注浆形成，第一阻水墙31和第二阻水墙32的宽度方向为y轴方向，第一阻水墙31和第二阻水墙32的阻挡方向为x轴方向。
30.第一阻水墙31和第二阻水墙32分别设置在洞身结构1的横向两外侧，第一阻水墙31设置在地表渡槽4的上端401与洞身结构1之间，第二阻水墙32设置在洞身结构1与地表渡槽4的下端402之间。第一阻水墙31和第二阻水墙32从地表9处向下延伸至洞身结构1中部所在的水平位置处。第一阻水墙31和第二阻水墙32的设置能有效地减少洞身结构1横向两侧地表水的大量下渗。
31.注浆防护层30形成于洞身结构1外侧的围岩层，注浆防护层30包括沿洞身结构1的周向布置的多个注浆管301。由于洞身结构1外周的围岩松散，在进行初期支护修建前或后，在洞身结构1外周，沿洞身结构的环向每隔一定距离设置一根注浆管301，注浆管301插入围岩2米至5米，以进行径向注浆，注浆填补围岩空隙而形成注浆防护层30，从而防止地下水对洞周松散围岩掏蚀。
32.参见图1和图2，第一深部泄水孔21和第二深部泄水孔22分别设置在洞身结构1的横向两侧，多个第一深部泄水孔21沿洞身结构1的纵向依次设置，且多个第二深部泄水孔22沿洞身结构1的纵向依次设置。第一深部泄水孔21的内端211连通至第一侧排水沟28，第一深部泄水孔21穿过洞身结构1的仰拱二次衬砌12和拱墙初期支护11后并往洞身结构1的外侧延伸，第一深部泄水孔21的外端212超出注浆防护层30之外。
33.其中的多个第一深部泄水孔21设置在地表渡槽4的下方，该些第一深部泄水孔21延伸至第一阻水墙31的下方并超出第一阻水墙31的第一阻挡侧面311的外侧，第一阻挡侧面311为第一阻水墙31上背向洞身结构1的阻水表面。因此，如图1所述，在x轴方向上，第一深部泄水孔21的外端212相对于第一阻水墙31远离洞身结构1。另外，从内端212到内端211，第一深部泄水孔21倾斜向下延伸。
34.相似地，第二深部泄水孔22的内端221连通至第二侧排水沟29，第二深部泄水孔22穿过洞身结构1的仰拱二次衬砌12和拱墙初期支护11后并往洞身结构1的外侧延伸，第二深部泄水孔22的外端222超出注浆防护层30之外。
35.其中的多个第二深部泄水孔22设置在地表渡槽4的下方，该些第二深部泄水孔22延伸至第二阻水墙32的下方并超出第二阻水墙32的第二阻挡侧面321的外侧，第二阻挡侧面321为第二阻水墙32上背向洞身结构1的阻水表面，因此，如图1所述，在x轴方向上，第二深部泄水孔22的外端222相对于第二阻水墙32远离洞身结构1。另外，从内端222到内端221，第二深部泄水孔22倾斜向下延伸。
36.由于泥石流沟的沟心处影响较大，而地表渡槽4对应于泥石流沟的沟心设置，因此，在洞身结构1的纵向上，多个第一深部泄水孔21的设置密度在地表渡槽4的正下方增大，多个第二深部泄水孔22的设置密度在地表渡槽4的正下方增大。第一深部泄水孔21和第二深部泄水孔22的设置能减少地下水富集对洞身结构1形成压力。
37.本发明提供的防护系统能从各个方向形成防护措施以保护洞身结构1。首先，注浆防护层30作为基础使洞身结构1具有一定的防水能力。而地表渡槽4设置在洞身结构1的上方以对泥石流进行疏导，解决泥石流对地表冲切和洞身结构1上方的渗水问题。进一步地，第一阻水墙31和第二阻水墙32的设置阻止了横向两侧的渗水到达洞身结构1的外周。再进一步地，由于第一阻水墙31和第二阻水墙32的阻挡下，渗水到达第一阻水墙31和第二阻水墙32下方的深部区域成为富水区域，为解决该富水区域压力影响，第一深部泄水孔21和第二深部泄水孔22延伸至该富水区域，从而达到泄压效果。因此，本防护系统针对下穿泥石流沟隧道的洞身结构1进行了全面而有效的防护。
38.在其他实施例中，第一阻水墙和第二阻水墙可向下延伸至洞身结构的底部所处的水平位置。
39.在其他实施例中，第一阻水墙和/或第二阻水墙的设置数量多个，且多个第一阻水墙或多个阻水墙沿地表渡槽的延伸方向依次设置。
40.最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。