隧道防排水系统及其建造方法与流程

本发明涉及一种隧道结构，具体涉及一种隧道防排水系统及其建造方法。

背景技术：

渗漏水是运营隧道最常见的病害，隧道渗流水不但加速隧道结构老化，缩短隧道结构的服役寿命，还增加了隧道运营维护成本，并威胁隧道的行车安全。尤其在寒冷地区，隧道渗漏水还会引发隧道冻害，加剧隧道结构破坏；并造成隧道洞壁挂冰、路面结冰，严重威胁隧道行车安全。必须从根本上解决隧道渗漏水问题。

《公路隧道设计规范》中规定：“隧道采用复合式衬砌时，在初期支护和二次衬砌之间应设置防水板及无纺布，防水板应采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm；沿衬砌背后环向应设置导水盲管，其纵向间距不大于20m”。防水板是隧道防水的重要防线，一旦防水板发生破坏，地下水将透过防水板，沿着隧道施工缝、变形缝和结构裂缝流出，形成隧道渗漏水。现有的隧道防水板在施工和运营中极易被破坏，导致防水板破坏的原因如下：①隧道初期支护为喷射混凝土，喷射混凝土表面经常出现凸出物或有锚杆端头出露，可刺破防水板；②隧道初期支护和二次衬砌经常会发生错动，常导致位于初期支护和二衬衬砌之间的防水板撕裂。③相邻的防水板采用热熔连接，连接效果受施工环境、施工水平和管理水平等多因素影响，焊接部位经常出现焊接不牢靠，在服役中发生错动，形成排水通道。④当隧道发生火灾时，防水板材易软化失效。⑤防水板材服役寿命约为60年，隧道运行年限为100年，防水板无法满足隧道长期服役要求。基于上述背景，研发新型隧道防排水技术就成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种隧道防排水系统及其建造方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的隧道防排水系统及其建造方法，包括位于隧道初期支护与二次衬砌之间的排水层、过渡层和防水层，横向排水管和中央排水管(或排水边沟)等。所述排水层包括透水喷射混凝土、纵向排水管、环向排水管和止水条，所述纵向排水管、环向排水管和止水条固定在初期支护外表面上，并对初期支护进行排水分区，所述透水混凝土喷射在各排水区域内，且透水混凝土的粗骨料为多孔轻骨料。

具体地，所述排水层内的环向排水管和止水条在隧道轴线方向等间隔布设，止水条的布设位置与二次衬砌施工缝对齐，环向排水管布设在相邻止水条的中间；环向排水管与止水条之间由纵向排水管连接，纵向排水管在环向排水管两侧呈″V″形布置，分别布设于隧道拱部、边墙和拱脚处；环向排水管与中央排水(或排水边沟)管通过横向排水管直接连接；纵向排水管和环向排水管均为排水半管。

具体地，所述的环向排水管内或两侧安装供热装置，所述供热装置可根据防冻需求实时更换。

具体地，所述过渡层是喷射在排水层上的粗细混合骨料混凝土。

具体地，所述防水层是喷射在过渡层上的防渗混凝土。

本发明同时提出上述的隧道防排水系统的建造方法，包括以下步骤：

步骤1，在隧道初期支护表面或围岩表面铺设环向排水管、纵向排水管和止水条，止水条与二次衬砌的施工缝对应，环向排水管则位于相邻止水条的中间。止水条与环向排水管由纵向排水管连接，纵向排水管在环向排水管两侧对称布置，呈V字型布置，且纵向排水管的坡度不低于2％。纵向排水管分别布设在隧道拱部、边墙和拱脚处，与止水条和环向排水管对隧道初期支护外表面进行排水分区；

步骤2，连接环向排水管、横向排水管和中央排水管(或排水边沟)；

步骤3，在各排水分区内喷射透水混凝土，透水混凝土的厚度小于纵向排水半管的半径；

步骤4，在排水层外表面喷射粗细混合骨料混凝土，作为过渡层；

步骤5，在过渡层外表面喷射一定厚度的防渗混凝土，作为防水层；

步骤6，将止水条与二次衬砌施工缝处的止水带密封粘贴，做好防水处理；

步骤7，在防水层外浇注二衬混凝土。上述结构和建造方法的技术要点如下：

①在隧道初期支护表面或围岩表面铺设止水条、环向排水管和纵向排水管，纵向排水管与止水条应密封连接，纵向排水管上半部分有排水孔，下半部分则无排水孔；纵向排水管在环向排水管两侧对称布置，呈V字型布置，且纵向排水管的坡度不低于2％。止水条和纵向排水管对初期支护表面进行排水分区，各排水分区应独立排水。

②连接环向排水管、横向排水管和中央排水管(或排水边沟)，为了确保防水效果，每板二次衬砌独立排水，环向排水管内的地下水通过横向排水管直排至中央排水管(或排水边沟)；

③在各排水分区内喷射透水混凝土，透水混凝土的厚度小于纵向排水半管的半径；

④在透水混凝土上方喷射粗细混合骨料混凝土，作为过渡层，施工过程中应控制喷射压力和骨料粒径，预防排水层中排水混凝土透水孔堵塞；

⑤在过渡层上方喷射一定厚度的防渗混凝土，作为防水层，防水层应全面覆盖包裹纵向排水管；

⑥将止水条与二次衬砌施工缝处的止水带密封粘贴，必须做好防水处理；

⑦施工二次衬砌混凝土。

发明原理：在隧道初期支护或围岩表面铺设环向排水管、纵向排水管和止水条，形成通畅的排水网络，利用纵向排水管和止水条对隧道初期支护表面进行排水分区，各排水分区内的地下水无水力联系。在排水分区内喷射透水混凝土，用于汇集各排水区域中的围岩裂隙水，并排放至环向排水管道内。排水网络与透水喷射混凝土形成立体的排水通道，环向排水管道内的地下水通过横向排水管直接排至中央排水管(或排水边沟)内。为了防止透水喷射混凝土被堵塞，在透水混凝土上方喷射粗细混合骨料混凝土，作为过渡层；在过渡层上方喷射防渗混凝土，作为防水层；利用排水通道、过渡层和防水层形成了隧道防排水系统，该系统利用不同混合料喷射混凝土的渗透差异性，并在喷射混凝土结构内安装排水管，从而形成隧道喷射混凝土结构自防排水系统，隧道喷射混凝土层即是承重构件，又是防排水结构。在寒冷地区，环向排水管内应安装加热装置，且透水混凝土的粗骨料选用多孔轻骨料，预防排水系统冻结。

有益效果：本发明利用排水管道、止水条和透水喷射混凝土实现隧道分区域排水，排水效果好，便于运营维护；环向排水管通过横向排水管直接连通中央排水管，确保每板二衬内的地下水直接排放至中央排水管(或排水边沟)内，每板二衬均为独立的排水单元，排水效果好，方便渗漏水源查找，方便运营维护；该系统利用不同混合料喷射混凝土的渗透差异性，形成透水喷射混凝土层和防渗喷射混凝土层，实现排水系统和隧道结构一体化，长期服役性能好，服役寿命与隧道衬砌结构相同；该排水系统为混凝土材料，隧道火灾不会影响其服役性能。在环向排水管内安装加热装置，可保证寒冷气候条件下排水系统通畅不冻结；利用多孔轻骨料作为粗骨料，可消除透水混凝土内的地下水冻结产生的冻胀力。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的隧道防排水系统及其建造方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例的图1隧道横断面图

图2是图1中的排水层平面展开图

图中：1.初期支护；2.排水层；3.过渡层；4.防水层；5.二次衬砌；6.纵向排水管；7.横向排水管；8.中央排水管；9.环向排水管；10.止水条；11.透水喷射混凝土。

具体实施方式

实施例：

本实施例的隧道防排水系统如图1所示，包括隧道内依次设置的初期支护1、排水层2、过渡层3、防水层4和二次衬砌5，以及隧道底部的横向排水管7和中央排水管8。

如图2所示，排水层2内部含有纵向排水管6、环向排水管9、止水条10和透水喷射混凝土11。纵向排水管6与环向排水管9和止水条10相连，横向排水管7连接环向排水管9和中央排水管8。

上述结构的施工实施步骤如下：

①清理隧道初期支护表面或围岩表面，铺设止水条10、环向排水管9和纵向排水管6。连接纵向排水管6、环向排水管9和止水条10；

②连接环向排水管9、横向排水管7和中央排水管8；

③在纵向排水管6和止水条10围成的排水区域内喷射透水混凝土11；

④在排水层2外表面喷射粗细混合骨料混凝土，作为过渡层3；

⑤在过渡层3外表面喷射一定厚度的防渗混凝土，作为防水层4；

⑥在防水层外浇注二次衬砌5混凝土。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。