暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道及其施工方法与流程

本发明涉及深层隧道技术，尤其涉及了一种暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道及其施工方法。

背景技术：

深层调蓄隧道是指埋设在深层地下空间（一般指地面以下大于20m深度空间）的大型、特大型排水隧道。通常内涝易发、人口密集、地下管线复杂、现有排水系统改造难度较高的地区，可设置深层调蓄隧道。采取以大型深层调蓄隧道辅以源头径流控制，是贯彻“海绵城市”建设要求，体现因水制宜、因地制宜的治水方略，也是国外已建区域提高排水防涝标准的通常做法。

采用深隧工程治理污水避免路面开挖，使对交通和环境的破坏最小化；避免与现有的地下公用设施或基础设施产生冲突；由于避开了建筑物桩基，可以采用直线设计，而不受现有路网影响。

为有效减轻芝加哥的城市内涝和水体污染，保护密西根湖等水体环境，芝加哥实施了合流调蓄型深层隧道系统工程，建设了一条长176km、直径2.5~10m、埋深45~106m的隧道。墨西哥、法国巴黎、英国伦敦泰晤士等也相继实施了合流调蓄型深层隧道系统工程。

然而采用这些合流调蓄型深层隧道系统工程在维修治理方面费用较高，或利用率较低，因此需要开发便于维护且能高效利用空间的合流调蓄型深层隧道。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决雨水和污水的有效分离，最大程度防止水体污染，保证高效、可靠、安全的维修体系和维修空间，提高空间利用率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道，其是类椭圆盾构机建设的合流调蓄型深层隧道，由类椭圆形盾构机挖掘并衬砌而成，其结构包括深层隧道舱壁、竖向弧形隔墙、雨水舱、污水舱与检修舱、通风与采光系统、污水管、污水管吊篮、检修车、车行检修通道、行车检修平台和渗漏水紧急储舱；所述深层隧道舱壁横截面为类椭圆形，在深层隧道舱壁内顶部中间设置有污水管，并通过污水管吊篮对污水管固定；在深层隧道舱壁的顶部污水管两侧分别设置通风与采光系统；竖向弧形隔墙将隧道分隔成三个舱室，最外侧两个舱室为雨水舱，中间的舱室为污水舱与检修舱，雨水舱直接作为雨水的储运舱体；雨水舱底部设置车行检修通道，车行检修通道的高度为300~600mm，宽度为2米~3米；在污水舱与检修舱的下部设置行车检修平台，行车检修平台上侧为检修车，行车检修平台下侧设置渗漏水紧急储舱；行车检修平台的高度为1~2米。

所述车行检修通道、行车检修平台的高度保证紧急渗漏水在二者之外的深层隧道舱壁底部空间形成渗漏水紧急储存空间；在雨水舱、污水舱与检修舱的下方形成500~800mm的净空间，保证车行检修通道的人员紧急快速穿越；所述行车检修平台的内部有空腔，在行车检修平台的两侧分别开设若干进出水孔，进出水孔采用圆形或椭圆形，沿舱体的水流方向均匀分布。

所述深层隧道舱壁采用防水混凝土，且在其内外层均增设防渗涂层，防渗涂层采用水泥砂浆防水层、卷材防水层、涂料防水层、塑料防水板防水层、膨润土防水材料防水层的一种或多种，当采用单一防水层作为防渗涂层时，采用两层及以上的防水层作为防渗涂层。

所述污水管采用防水材料，优先采用防渗混凝土，且在其内外部均涂防渗涂料，防渗涂料采用沥青合成高分子材料；在雨水舱的内部喷涂内壁无毒型环氧涂料，污水舱与检修舱采用沥青合成高分子材料。

上述暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道的施工方法为：

第1步：先进行雨水舱位置的开挖，并同时从两侧开挖，并进行初级支护；

第2步 ：对已开挖雨水舱位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护；

第3步：对雨水舱位置进行临时支护，然后对污水舱与检修舱上半部分进行开挖，并进行初级支护；

第4步：对污水舱与检修舱的上半部分位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护；

第5步：对污水舱与检修舱已开挖的上半部分进行临时支护，然后对污水舱与检修舱下半部分进行开挖，并进行初级支护；

第6步：对污水舱与检修舱下半部分位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护。

所述暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道的施工方法，所述第1步具体包括：

1）先喷射两侧竖向弧形隔墙，自下而上；

2）再喷射两侧隧道壁，自下而上；

3）围岩表面比较整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

4）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

5）钢筋网与锚杆连接牢固；

6)安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分；

7）进行二次喷射混凝土。

隧道管片衬砌安装时应满足规范规定的偏差；应确保螺栓紧固,紧固力矩要达到设计要求；同一环内各管片的相邻位置应符合设计图纸要求,不可互换；每环管片上有管片类型标记、环类型标记、纵缝对接标记,安装管片时应认真查看这些标记、保证管片安装正确。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、雨水舱与污水舱分离的方式，使得雨水和污水的有效分离，最大程度防止水体污染。

2、先同时对两侧雨水舱进行对称施工，施工工序相对较为简单，便于现场施工组织管理 。

3、竖向弧形隔墙，提高空间利用率，并提高使用效率，并具有可靠、安全的维修体系和维修空间。

4、竖向弧形隔墙作为支撑无需拆除，不仅加快施工速度，且安全性显著提升。

5、采用分段开挖的方式，减少了多工序间的相互干扰，具有较快的施工速度，机械利用率高，大大缩减了施工工期。

6、没有过多临时支护 ，减少了能源的浪费 ，节约施工成本，能减少安全质量预支成本，施工环境亦能得到很大的改善。

附图说明

下面结合附图对本发明中的暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道及其施工方法作进一步说明：

图1为未开挖隧道；

图2为开挖完雨水舱隧道截面示意图；

图3为开挖完雨水舱及污水舱与检修舱上半部分截面示意图；

图4为隧道开挖结束截面示意图；

图5为暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道横截面示意图；

图中：1为深层隧道舱壁；1-1为未开挖隧道截面；2为竖向弧形隔墙；3为雨水舱；4为污水舱与检修舱；4-1为污水舱与检修舱上半部分；4-2为污水舱与检修舱下半部分；5为通风与采光系统；6为污水管；7为污水管吊篮；8为检修车；9为车行检修通道；10为行车检修平台；11为渗漏水紧急储舱。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

一种暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道，如图5所示，其是类椭圆盾构机建设的合流调蓄型深层隧道，由类椭圆形盾构机挖掘并衬砌而成，其结构包括深层隧道舱壁1、竖向弧形隔墙2、雨水舱3、污水舱与检修舱4、通风与采光系统5、污水管6、污水管吊篮7、检修车8、车行检修通道9、行车检修平台10和渗漏水紧急储舱11，其特征在于，所述深层隧道舱壁1 横截面为类椭圆形，在深层隧道舱壁1内顶部中间设置有污水管6，并通过污水管吊篮7对污水管6固定；在深层隧道舱壁1的顶部污水管6两侧分别设置通风与采光系统5；竖向弧形隔墙2将隧道分隔成三个舱室，最外侧两个舱室为雨水舱3，中间的舱室为污水舱与检修舱4，雨水舱3直接作为雨水的储运舱体；雨水舱3底部设置车行检修通道9，车行检修通道9的高度为300~600mm，宽度为2米~3米；在污水舱与检修舱4的下部设置行车检修平台10，行车检修平台10上侧为检修车8，行车检修平台10下侧设置渗漏水紧急储舱11。行车检修平台(10)的高度为1~2米。

所述车行检修通道9、行车检修平台10的高度保证紧急渗漏水在二者之外的深层隧道舱壁1底部空间形成渗漏水紧急储存空间；在雨水舱3、污水舱与检修舱4的下方形成500~800mm的净空间，保证车行检修通道9的人员紧急快速穿越；所述行车检修平台10的内部有空腔，在行车检修平台10的两侧分别开设若干进出水孔，进出水孔采用圆形或椭圆形，沿舱体的水流方向均匀分布。

所述深层隧道舱壁1采用防水混凝土，且在其内外层均增设防渗涂层，防渗涂层采用水泥砂浆防水层、卷材防水层、涂料防水层、塑料防水板防水层、膨润土防水材料防水层的一种或多种，当采用单一防水层作为防渗涂层时，采用两层及以上的防水层作为防渗涂层。

所述污水管6采用防渗混凝土材质，且在其内外部均涂防渗涂料，防渗涂料采用沥青合成高分子材料；在雨水舱3的内部喷涂内壁无毒型环氧涂料，污水舱与检修舱4采用沥青合成高分子材料。

如图1-图5所示，所述暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道的施工方法为：

第1步：先进行雨水舱3位置的开挖，并同时从两侧开挖，并进行初级支护；

第2步 ：对已开挖雨水舱3位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护；

第3步：对雨水舱3位置进行临时支护，然后对污水舱与检修舱4上半部分4-1进行开挖，并进行初级支护；

第4步：对污水舱与检修舱4的上半部分4-1位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护；

第5步：对污水舱与检修舱4已开挖的上半部分4-1进行临时支护，然后对污水舱与检修舱4下半部分4-2进行开挖，并进行初级支护；

第6步：对污水舱与检修舱4下半部分4-2位置进行隧道管片的衬砌，并进行初级支护。

所述暗挖施工的合流调蓄型深层拱形隧道的施工方法，所述第1步具体包括：

1先喷射两侧竖向弧形隔墙2，自下而上；

2再喷射两侧隧道壁，自下而上；

3围岩表面比较整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

4采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

5钢筋网与锚杆连接牢固；

6安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分；

7进行二次喷射混凝土。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。