一种隧道内多功能排水系统的制作方法

本发明涉及土木工程中的公路、铁路、轨道交通等隧道工程，特别涉及隧道内多功能排水系统。

背景技术

目前，隧道地下水处理原则一般根据隧道所处环境和地下水敏感性、地层岩性等条件采取不同处理策略。为疏导和防止衬砌背后积水，避免洞内漏水，减少静水压力，降低隧底地下水位，隧道衬砌背后的地下水宜引排，减少衬砌的渗水压力和渗水量；对一般深埋、中等水压段，采用“以堵为主，限量排放”的原则；对于深埋、高水压段，设置排水系统进行泄压；地下水均需引入隧道内并通过洞内的排水设施排出洞外。

隧道工程水环境根据水的来源可分为洞内水和洞外水。洞外水一般指地下水，为来自于隧道以外的自然水源，经地层沉淀、过滤后一般认为是清洁的，未受污染的。洞内水为来自于隧道内的各种水源，可以是通过裂缝进入隧道的渗漏水、养护维修作业废水、清洗用水、消防用水、通过洞口倒灌至洞内的雨水(洪水)、通过车辆带入隧道的冰雪融水及其它一切洞内水源；洞内水接触洞内复杂环境，一般认为是污浊的，不能直接利用的污水。

现有双线铁路隧道内排水系统由侧沟、中心沟、衬砌背后环向盲管(沟)、纵向盲管(沟)、横向排水管、泄水孔等组成。侧沟及中心沟采用混凝土结构，上覆钢筋混凝土盖板；各盲管(沟)、排水管多采用打孔波纹管。

为均匀各沟水量，现有双线铁路隧道洞内排水系统设置横向联系混合排水，侧沟与中心沟通过横向盲管互通，洞外地下水可以通过纵、横向盲管排入中心沟，混合后排放至洞外。

上述现有隧道排水系统存在以下几个方面的问题：

1.功能单一，仅有汇、排水功能；

2.污染环境，清洁的洞外地下水与洞内污水混合排放；

3.容易淤堵，侧沟一旦发生堵塞容易导致隧道内积水漫流，影响运营；维护困难，传统侧沟采用盖板沟，盖板纵向拉通设置，数量多，质量重，沟槽清淤困难，维修作业需大量开启、重置盖板；

4.高寒地区容易发生冻胀病害，传统保温水沟需加深沟槽，设置双层盖板，盖板间设置保温材料，存在成本高、维护困难等问题；

5.单独设立的侧沟消耗较多建材。

6.侧沟布置占据较多空间。

上述问题在本技术领域内长期未得到有效解决。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道内多功能排水系统，以实现清洁水源与污染水源分离式排放，降低管道堵塞概率，保护环境，而且有利于降低隧道建设及维护成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种隧道内多功能排水系统，包括设置于初期支护结构与二次衬砌结构之间的纵向盲管、环向盲管和防水板，纵向盲管沿隧道纵向设置，且位置低于二次衬砌结构的纵向施工缝，其特征是：所述二次衬砌结构仰拱段上方的仰拱混凝土填充层内设置由低位深埋纵向暗管、槽型板沟和凹型井构成的分离式排放通道；所述凹型井沿隧道中线纵向间隔设置，用于排放洞内污水的槽型板沟纵向跨越并嵌入凹型井中部，在凹型井内部形成u型内腔；所述低位深埋纵向暗管位于槽型板沟横向两侧，与凹型井纵向侧壁上的端口对接，u型内腔与两侧低位深埋纵向暗管相连通，纵向盲管通过陡坡横向暗管与u型内腔相连通，洞外地下水汇聚于u型内腔内，经深埋纵向暗管向外排放。

本发明的有益效果是，实现清洁水源与污染水源分离式排放，净化水质，降低管道堵塞概率，消能排水避免冲刷，克服了长期未得到有效解决的技术难题；施工工艺简单，应用范围广，施工风险小，节约建筑材料，保护环境同时降低建造、维护成本。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是本发明一种隧道内多功能排水系统的平面图；

图2是沿图1中a-a线的剖面图；

图3是沿图1中b-b线的剖面图；

图4是本发明一种隧道内多功能排水系统中预制凹型井与低位深埋纵向暗管，槽型板沟的位置关系图。

图中示出构件名称和对应的标记：低位深埋纵向暗管1，槽型板沟2，盖板3，横向暗管接头4，陡坡横向暗管5，电缆槽6，功能槽7，纵向施工缝8，纵向盲管9，环向盲管10，防水板11，初期支护结构12，二次衬砌结构13，仰拱混凝土填充层14，侧沟15，凹型井16，u型内腔k、防渗轻质盖板17，滤网18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1至图3，本发明的一种隧道内多功能排水系统，包括设置于初期支护结构12与二次衬砌结构13之间的纵向盲管9、环向盲管10和防水板11，纵向盲管9沿隧道纵向设置，且位置低于二次衬砌结构13的纵向施工缝8。所述仰拱混凝土填充层14内设置由低位深埋纵向暗管1、槽型板沟2和凹型井16构成的分离式排放通道。所述凹型井16沿隧道中线纵向间隔设置，用于排放洞内污水的槽型板沟2纵向跨越并嵌入凹型井16，在凹型井16内部形成u型内腔k；所述低位深埋纵向暗管1位于槽型板沟2横向两侧，与凹型井16纵向侧壁上的端口对接，u型内腔k与两侧低位深埋纵向暗管1相连通，纵向盲管9通过陡坡横向暗管5与u型内腔k相连通，洞外地下水汇聚于u型内腔k内，经深埋纵向暗管1向外排放。

参照图1和图3，本发明由两侧深埋纵向暗管1、槽型板沟2和凹型井16构成的分离式排放通道取代了传统隧道排水系统中的侧沟，洞内污水由槽型板沟2排出洞外，洞外地下水由凹型井16汇聚并由深埋纵向暗管1向外排放，实现清洁水源与污染水源分离式排放，降低管道堵塞概率，有利于保护环境的清洁水源的利用。

参照图2和图3，所述深埋纵向暗管1为钢筋混凝土预制构件，或者采用钢管、非金属管等具有一定强度和耐久性的管材，断面可以是矩形、圆形、椭圆形等。深埋纵向暗管1的设置位置应尽量低，与纵向盲管9之间形成横向水位差，利于排水。由于深埋于仰拱混凝土填充层14内内，利用上覆的砼厚度可实现暗管内水的防冻。

参照图2和图3，所述槽型板沟2、凹型井16为钢筋混凝土预制构件，或者现场灌注混凝土成型。凹型井16沿隧道纵向小间隔设置，低位深埋纵向暗管1的水可进入其u型内腔k内，槽型板沟2跨越该井，洞内污水与洞内地下水不会发生混合，实现分离式排水。

参照图3和图4，所述凹型井16纵向侧壁上设置覆盖深埋纵向暗管1对接端口的滤网18。凹型井16具有净水功能，洞内地下水经陡坡横向暗管5引入凹型井16汇聚，沉淀后再经滤网18过滤流入两侧深埋纵向暗管1，不会堵塞深埋纵向暗管1。而且还具有防淤堵功能，若一侧低位深埋纵向暗管1发生堵塞，则水可以通过u型内腔k进入另一侧深埋纵向暗管1，实现水的换位排放。对位于陡坡隧道，通过加密设置凹型井16，低位深埋纵向暗管1的水流经过凹型井16时跌水消能。

参照图2和图3，所述槽型板沟2的顶部设置遮盖其上端口的盖板3，凹型井16顶部设置遮盖u型内腔k两侧上端口的防渗轻质盖板17，盖板3、防渗轻质盖板17的上表面与仰拱混凝土填充层14的表面相平齐。防渗轻质盖板17可采用预制钢筋混凝土空心板结构，或者采用满足强度及耐久性等功能需求的新型轻质高强度材料工厂化预制。防渗轻质盖板17顶部设置开启吊环，边缘设置密封胶或采用楔形构造，实现防渗水功能。空心板结构可使槽型板沟2内的水不冻胀。盖板3、防渗轻质盖板17可方便地开启，以利维修人员对低位深埋纵向暗管1、陡坡横向暗管5、凹型井16和槽型板沟2进行清淤、疏通作业。

本发明与传统隧道排水系统比较，具有以下几方面的优点：

1、保护环境，实现清洁水、污水分离排放；

2、净化水质。

3、防冻。

4、利于排水。盲管位置较传统侧沟低，形成有利于排水的横向高水头差，两暗管之间可以互通，减少了堵塞积水概率。

5、消能。

6、节约建材。节约了仰拱混凝土填充层、水沟、边墙基础的圬工量。

7、易于维护。

本申请人已成功的将本发明应用于伊朗德黑兰至库姆至伊斯法罕高速铁路隧道工程的设计和施工中。伊朗常年干旱，水资源极为匮乏，非常重视对水资源的保护与利用，在工程开始前，项目业主就提出了将隧道内的地下水与洞内水分别排放的要求，力求最大限度的保护和利用清洁水源。通过本发明实现了业主所提出的分离式排水要求要求，保护环境，节约建材，减少投资，具有极大的推广应用价值。

以上所述只是用图解说明本发明一种隧道内多功能排水系统的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。