具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道及其建筑方法与流程

本发明涉及深层隧道技术，尤其涉及了一种具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道及其建筑方法。

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：具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，其特征在于，包括超前中空注浆锚杆、待开挖隧道、永久中顶初级支护、中顶永久锚杆、中部临时支护、中部临时锚杆、两侧临时支护、两侧永久支护、两侧临时锚杆、两侧永久锚杆、两侧临时支撑、仰拱防水层、仰拱二次衬砌层、下层侧壁防水、水舱墩台、雨水分舱、污水分舱、水舱壁、人行检修通道、车行检修通道、检修车、柱和通风与采光系统；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，为双马蹄形截面，即两个相同的的n形马蹄相交，相交割线高度为马蹄形半圆的圆直径的0.6~0.8倍，横断面的整体布置与空间布局是对称的；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁外侧设置有中顶永久锚杆、两侧永久锚杆和超前中空注浆锚杆，超前中空注浆锚杆设置在舱壁外侧上部；所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁设置有永久中顶初级支护和两侧永久支护；所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁内侧设置有仰拱防水层和仰拱二次衬砌层；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的内部设置有两侧分别为雨水分舱和污水分舱；雨水分舱和污水分舱外部设置有水舱壁；雨水分舱和污水分舱下部分别设置水舱墩台；在相邻两水舱墩台的两侧设置底部人行检修通道；在两对称轴处为设置行车检修通道，行车检修通道的左右两侧分别设置柱，上下两端分别与双马蹄形深层隧道舱壁连接，在雨水分舱和污水分舱的双马蹄形深层隧道舱壁顶部中间分别设置通风与采光系统。

所述的水舱墩台的高度为1.5~2米；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道横截面的宽度为8至20米；

所述的底部人行检修通道高出双圆形深层隧道舱壁内侧壁底部0.5至1米；

所述的雨水分舱和污水分舱均为类矩形，即整体为矩形，在方形的四个角部采用圆弧连接，内部喷涂内壁无毒型环氧涂料，其他采用沥青合成高分子材料；

所述的水舱壁采用防水材料，采用防渗混凝土，且在内外部均涂防渗涂料；

所述的行车检修通道的高度为300至600mm，宽度为1.5米至2米；

所述的人行检修通道，高度为300至600mm，宽度为0.5米至1米。

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道采用暗挖法挖掘并衬砌而成，双马蹄形深层隧道舱壁为双马蹄形截面；双马蹄形深层隧道舱壁采用防水混凝土，且在内外层均增设防渗涂层，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，当采用单一防水层时，优先采用两层及以上的防水方式。

具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，其特征在于，具有夹层维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法为：

第1步：超前锚杆、小导管安装、注浆；

第2步：Ⅰ区开挖，并进行初级支护；

第3步：Ⅰ区中部临时支护，Ⅱ区开挖，并进行初级支护；

第4步：Ⅱ区中部临时支护，中柱建造，中部临时支护；

第5步：Ⅲ区和Ⅳ区开挖，并进行初级支护；

第6步：Ⅴ区和Ⅵ区开挖，并进行初级支护；

第7步：两侧临时支撑；

第8步：Ⅶ区和Ⅷ区开挖，并进行初级支护；

第9步：Ⅸ区和Ⅹ区开挖，并进行初级支护；

第10步：底部和侧墙下部二次衬砌；

第11步：水舱及水舱墩台建设；

第12步：顶部二次衬砌；

第13步：车行检修通道和人行检修车道。

所述的Ⅰ区为待开挖隧道的中上部，所述的Ⅱ区为待开挖隧道的中下部，所述的Ⅲ区为待开挖隧道的外侧左上部，所述的Ⅳ区为待开挖隧道的外侧右上部，所述的Ⅴ区为待开挖隧道的外侧左下部，所述的Ⅵ区为待开挖隧道的外侧左下部，所述的Ⅶ区位于待开挖隧道的Ⅰ区与Ⅲ区之间，所述的Ⅷ区位于待开挖隧道的Ⅰ区与Ⅳ区之间，所述的Ⅸ区位于待开挖隧道的Ⅱ区与Ⅴ区之间，所述的Ⅹ区位于待开挖隧道的Ⅱ区与Ⅵ区之间。

具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法，其特征在于，所述第1步进一步包括：

1）超前中空注浆锚杆、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5 m,小导管为为3.5m，并应大于循环进尺的2 倍。

2）超前锚杆外插角度为10至15°，小导管外插角为 10至25°。

3）小导管周边注浆适用于自稳时间6至12小时。

具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法，其特征在于，所述第2步进一步包括：

1）先喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

2）再喷射两侧墙体，自下而上；

3）围岩表面比较平整时，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)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

8)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m 用φ22mm 纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

9）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

10）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300 根锚杆抽验一组，每组3 根。

11）进行二次喷射混凝土。

具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法，其特征在于，所述进行二次喷射混凝土进一步包括：

1）先喷射两侧墙体，自下而上；

2）再喷射顶部拱，从左到右或从右到左。

具有夹层维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法，其特征在于，所述第2步进一步包括：在顶部进行中顶永久锚杆锚固，在两侧进行中部临时锚杆锚固，中顶永久锚杆的直径为中部临时锚杆直径的1.1~1.3倍；中顶永久锚杆的长度为中部临时锚杆长度的1.2~1.5倍。

具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法，其特征在于，所述第3步进一步包括：

1)进行中部临时支护；

2）进行开发；

3）进行初级支护。

本发明的有益效果是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。该隧道易于采用暗挖方法施工，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展。采用暗挖的建造方法，对周围环境影响小，且能保证施工安全，且施工经济。

附图说明

下面结合附图对本发明中的具有夹层维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道及其暗挖建造方法作进一步说明：

图1为超前锚杆、小导管安装、注浆示意图。

图2为Ⅰ区开挖示意图。

图3为Ⅱ区开挖示意图。

图4为中柱建造示意图。

图5为Ⅲ区和Ⅳ区开挖示意图。

图6为Ⅴ区和Ⅵ区开挖示意图。

图7为Ⅶ区和Ⅷ区开挖示意图。

图8为Ⅸ区和Ⅹ区开挖示意图。

图9为底部和侧墙下部建造示意图。

图10 为水舱及水舱墩台建造示意图。

图11为顶部二次衬砌、人行及车行检修通道建造示意图。

图中：1为超前中空注浆锚杆；2为待开挖隧道；3为永久中顶初级支护；4为中顶永久锚杆；5为中部临时支护；6为中部临时锚杆；7为两侧临时支护；8为两侧永久支护；9为两侧临时锚杆；10为两侧永久锚杆；11为两侧临时支撑；12为仰拱防水层；13为仰拱二次衬砌层；14为下层侧壁防水；15为水舱墩台；16为雨水分舱；17为污水分舱；18为水舱壁；19为人行检修通道；20为车行检修通道；21为检修车；22为柱；23为通风与采光系统。

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。

如图1~图11所示，具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，其特征在于，包括超前中空注浆锚杆1、待开挖隧道2、永久中顶初级支护3、中顶永久锚杆4、中部临时支护5、中部临时锚杆6、两侧临时支护7、两侧永久支护8、两侧临时锚杆9、两侧永久锚杆10、两侧临时支撑11、仰拱防水层12、仰拱二次衬砌层13、下层侧壁防水14、水舱墩台15、雨水分舱16、污水分舱17、水舱壁18、人行检修通道19、车行检修通道20、检修车21、柱22和通风与采光系统23；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，为双马蹄形截面，即两个相同的的n形马蹄相交，相交割线高度为马蹄形半圆的圆直径的0.6~0.8倍，横断面的整体布置与空间布局是对称的；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁外侧设置有中顶永久锚杆4、两侧永久锚杆10和超前中空注浆锚杆1，超前中空注浆锚杆1设置在舱壁外侧上部；所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁设置有永久中顶初级支护3和两侧永久支护8；所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的舱壁内侧设置有仰拱防水层12和仰拱二次衬砌层13；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的内部设置有两侧分别为雨水分舱16和污水分舱17；雨水分舱16和污水分舱17外部设置有水舱壁18；雨水分舱16和污水分舱17下部分别设置水舱墩台15；在相邻两水舱墩台15的两侧设置底部人行检修通道19；在两对称轴处为设置行车检修通道20，行车检修通道20的左右两侧分别设置柱22，上下两端分别与双马蹄形深层隧道舱壁连接，在雨水分舱16和污水分舱17的双马蹄形深层隧道舱壁顶部中间分别设置通风与采光系统23；

所述的水舱墩台15的高度为1.5~2米；

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道横截面的宽度为8至20米；

所述的底部人行检修通道19高出双圆形深层隧道舱壁内侧壁底部0.5至1米；

所述的雨水分舱16和污水分舱17均为类矩形，即整体为矩形，在方形的四个角部采用圆弧连接，内部喷涂内壁无毒型环氧涂料，其他采用沥青合成高分子材料；

所述的水舱壁18采用防水材料，采用防渗混凝土，且在内外部均涂防渗涂料；

所述的行车检修通道20的高度为300至600mm，宽度为1.5米至2米；

所述的人行检修通道19，高度为300至600mm，宽度为0.5米至1米。

所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道采用暗挖法挖掘并衬砌而成，双马蹄形深层隧道舱壁为双马蹄形截面；双马蹄形深层隧道舱壁采用防水混凝土，且在内外层均增设防渗涂层，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，当采用单一防水层时，优先采用两层及以上的防水方式。

2、根据权利要求1所述的具有维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道，其特征在于：水舱墩台15、人行检修通道19、车行检修通道20的设置有隧道舱壁底部渗漏水紧急储存空间在雨水分舱16、污水分舱17的下方形成500~800mm的净空，保证人行检修通道19和车行检修通道20之间的人员紧急快速穿越。

具有夹层维修车道的合流调蓄型深层双洞隧道的暗挖建造方法为：

第1步：超前锚杆、小导管安装、注浆；

第2步：Ⅰ区开挖，并进行初级支护；

第3步：Ⅰ区中部临时支护，Ⅱ区开挖，并进行初级支护；

第4步：Ⅱ区中部临时支护，中柱建造，中部临时支护；

第5步：Ⅲ区和Ⅳ区开挖，并进行初级支护；

第6步：Ⅴ区和Ⅵ区开挖，并进行初级支护；

第7步：两侧临时支撑；

第8步：Ⅶ区和Ⅷ区开挖，并进行初级支护；

第9步：Ⅸ区和Ⅹ区开挖，并进行初级支护；

第10步：底部和侧墙下部二次衬砌；

第11步：水舱及水舱墩台建设；

第12步：顶部二次衬砌；

第13步：车行检修通道和人行检修车道。

所述的Ⅰ区为待开挖隧道2的中上部，所述的Ⅱ区为待开挖隧道2的中下部，所述的Ⅲ区为待开挖隧道2的外侧左上部，所述的Ⅳ区为待开挖隧道2的外侧右上部，所述的Ⅴ区为待开挖隧道2的外侧左下部，所述的Ⅵ区为待开挖隧道2的外侧左下部，所述的Ⅶ区位于待开挖隧道2的Ⅰ区与Ⅲ区之间，所述的Ⅷ区位于待开挖隧道2的Ⅰ区与Ⅳ区之间，所述的Ⅸ区位于待开挖隧道2的Ⅱ区与Ⅴ区之间，所述的Ⅹ区位于待开挖隧道2的Ⅱ区与Ⅵ区之间。

所述第1步进一步包括：

1）超前中空注浆锚杆、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5 m,小导管为为3.5m，并应大于循环进尺的2 倍。

2）超前锚杆外插角度为10 -15°，小导管外插角为 10-25°。

3）小导管周边注浆适用于自稳时间6~12小时。

所述第2步进一步包括：

1）先喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

2）再喷射两侧墙体，自下而上；

3）围岩表面比较平整时，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)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

8)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m 用φ22mm 纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

9）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

10）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300 根锚杆抽验一组，每组3 根。

11）进行二次喷射混凝土。

所述进行二次喷射混凝土进一步包括：

1）先喷射两侧墙体，自下而上；

2）再喷射顶部拱，从左到右或从右到左。

所述第2步进一步包括：在顶部进行中顶永久锚杆4锚固，在两侧进行中部临时锚杆6锚固，中顶永久锚杆4的直径为中部临时锚杆6直径的1.1~1.3倍；中顶永久锚杆4的长度为中部临时锚杆(6)长度的1.2~1.5倍。

所述第3步进一步包括：

1)进行中部临时支护；

2）进行开发；

3）进行初级支护。

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。