一种隧道波纹钢板支护防排水系统及其施工方法与流程

本发明涉及一种隧道波纹钢板支护防排水系统及其施工方法。

背景技术：

隧道工程具有很强隐蔽性，由于所处的工程地质和水文地质较为复杂，防排水系统是保证隧道结构安全、正常运营的关键因素。渗漏水会造成衬砌结构中钢筋锈蚀、路面湿滑等危害，影响隧道工程耐久性和营运安全。

现有的隧道防排水系统由环向导水盲管、纵向排水管、侧埋式排水管、防水板等组成，布置在初期支护和二次衬砌之间。该系统施工工序繁琐，质量不易保证，造价昂贵，并且防水板服役年限较短，导水盲管易发生堵塞、开裂、断开等不良后果，极大缩减了隧道结构的使用年限。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种施工便捷，造价低，排水效果好的隧道波纹钢板支护防排水系统及其施工方法。

本发明采用以下方案实现：一种隧道波纹钢板支护防排水系统，包括位于隧道初期支护结构内侧的拱形波纹钢板支护，波纹钢板支护与初期支护结构之间的间隙内浇筑有透水混凝土层，所述波纹钢板支护两侧拱脚处设置有高强混凝土基座，波纹钢板支护两侧拱脚连接于高强混凝土基座上，透水混凝土层的两侧拱脚处设置有纵向排水管，隧道内的路基两侧下方预埋有预埋式排水管，纵向排水管和同侧的预埋式排水管之间连接有横向排水管。

进一步的，所述波纹钢板支护在纵向和环向上由波纹钢板拼接而成，所述钢波纹板的波纹方向与隧道横截面相垂直；波纹钢板的四周连接部位处预留有用于拼接的螺栓孔。

进一步的，波纹钢板支护环向上相邻的两波纹钢板之间通过高强螺栓连接在一起，相连接的两波纹钢板的连接部位叠放在一起并且上侧波纹钢板的连接部位置于下侧波纹钢板的连接部位的外侧，相连接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

进一步的，所述波纹钢板支护纵向上相邻的两波纹钢板之间连接部位搭接在一起并通过高强螺栓进行连接，相搭接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

进一步的，所述波纹钢板支护通过拱脚处的波纹钢板连接于高强混凝土基座上。

进一步的，所述波纹钢板的外侧涂布有防腐层，所述波纹钢板的内侧涂布有防锈涂料层和防火涂料层。

一种如上所述隧道波纹钢板支护防排水系统的施工方法，包括以下步骤：（1）隧道初期支护结构完成后在拱脚布置纵向排水管，纵向排水管与侧埋式排水管通过横向排水管连接；（2）浇筑用以安装波纹钢板支护的高强混凝土基座；（3）安装波纹钢板支护，先安装拱脚处的波纹钢板，拱脚处的波纹钢板连接于高强混凝土基座上，然后进行波纹钢板支护环向和纵向上波纹钢板的拼接；（4）向初期支护结构和波纹钢板支护结构的间隙中由下而上注入透水混凝土形成透水混凝土层。

进一步的，步骤（3）中，波纹钢板支护环向上相邻的两波纹钢板之间通过高强螺栓连接在一起，波纹钢板的两侧连接部位处预留有螺栓孔，相连接的两波纹钢板的连接部位叠放在一起并且上侧波纹钢板的连接部位置于下侧波纹钢板的连接部位的外侧，相连接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

进一步的，步骤（3）中，所述波纹钢板支护纵向上相邻的两波纹钢板之间连接部位搭接在一起并通过高强螺栓进行连接，相搭接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明防排水系统施工便捷，节省工期，性能优异，提高结构刚度和承载能力，波纹钢板可通过集中工程化生产，有利于降低成本和材料精度，节省造价；依靠波纹钢板结构的柔性，通过围岩与结构之间的相互作用，可有效减小地震对结构的破坏；透水混凝土具有高强度，可有效将初期支护和波纹钢板两者更好的协同工作，优化受力，变形协调，解决隧道工程中出现的二衬开裂，排水系统破坏问题。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例隧道断面示意图；

图2是本发明实施例中波纹钢板断面图；

图中标号说明：1-初期支护结构、2-透水混凝土层、3-波纹钢板支护、4-纵向排水管、5-横向排水管、6-侧埋式排水管、7-高强混凝土基座、8-防腐层、9-防锈涂料层和防火涂料层、10-波纹钢板。

具体实施方式

如图1~2所示，一种隧道波纹钢板支护防排水系统，包括位于隧道初期支护结构1内侧的拱形波纹钢板支护3，波纹钢板支护与初期支护结构之间的间隙内浇筑有透水混凝土层2，所述波纹钢板支护两侧拱脚处设置有高强混凝土基座7，波纹钢板支护3两侧拱脚连接于高强混凝土基座7上，透水混凝土层2的两侧拱脚处设置有纵向排水管4，隧道内的路基两侧下方预埋有预埋式排水管6，纵向排水管和同侧的预埋式排水管之间连接有横向排水管5，该系统由防水系统和排水系统组成；所述防水系统由波纹钢板支护组成；所述排水系统由透水混凝土、纵向排水管、横向排水管和侧埋式排水管组成；本发明防排水系统施工便捷，节省造价，性能优异，可以解决隧道工程中出现的二衬开裂，排水系统破坏问题。

在本实施例中，所述波纹钢板支护3在环向和纵向上由波纹钢板10拼接而成，所述钢波纹板10的波纹方向与隧道横截面相垂直，在环向上，其中一个波纹钢板10位于顶部中间，其余钢波纹板10对称分布在顶部钢波纹板10的两侧；波纹钢板10的两侧连接部位处预留有用于拼接的螺栓孔。

在本实施例中，波纹钢板支护环向上相邻的两波纹钢板之间通过高强螺栓连接在一起，相连接的两波纹钢板的连接部位叠放在一起并且上侧波纹钢板的连接部位置于下侧波纹钢板的连接部位的外侧，起到更好的导流作用；相连接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫，波纹钢板的波谷可以作为环向导流路径，减少环向排水管，可有效降低造价。

在本实施例中，所述波纹钢板支护纵向上相邻的两波纹钢板之间连接部位搭接在一起并通过高强螺栓进行连接，相搭接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

本发明波纹钢板的波长、波高和板厚是根据刚度和承载力要求计算得出；波纹钢板曲率应匹配隧道的内轮廓，且满足隧道建筑限界设计；波纹钢板四周边缘预留有用以拼接的螺栓孔，波纹钢板在环向和纵向上的拼接方式均是采用搭接并通过高强螺栓固定连接，搭接处夹设有防水垫，防水垫为遇水膨胀材料；波纹钢板外表面涂刷防腐层，内表面涂刷防锈涂料层和防火涂料层；施工过程做好临时支撑，以防变形超限。

透水混凝土填充初期支护结构和波纹钢板支护的空隙，作为排水层；将隧道的渗漏水直接排向两侧拱脚处的纵向排水管，进而取代环向排水管；还可使两者更好的协同工作，优化受力，变形协调；透水混凝土还能有效提高排水效率。

在本实施例中，所述波纹钢板支护通过拱脚处的波纹钢板连接于高强混凝土基座上，高强混凝土基座上预埋有基座螺栓，高强混凝土基座上侧设置有固定连接于基座螺栓上的角钢，拱脚处的波纹钢板通过螺栓与角钢相连接。

在本实施例中，所述波纹钢板的外侧涂布有防腐层8，所述波纹钢板的内侧涂布有防锈涂料层和防火涂料层9。

一种如上所述隧道波纹钢板支护防排水系统的施工方法，包括以下步骤：（1）隧道初期支护结构1完成后在拱脚布置纵向排水管4，纵向排水管4与侧埋式排水管6通过横向排水管8连接；（2）浇筑用以安装波纹钢板支护的高强混凝土基座7；高强混凝土基座上预埋有基座螺栓，高强混凝土基座上侧设置有固定连接于基座螺栓上的角钢；（3）安装波纹钢板支护3，先安装拱脚处的波纹钢板10，拱脚处的波纹钢板10连接于高强混凝土基座上，做好临时支撑，拱脚处的波纹钢板通过螺栓与高强混凝土基座上的角钢相连接；然后进行波纹钢板支护环向和纵向上波纹钢板的拼接；（4）向初期支护结构和波纹钢板支护结构的间隙中由下而上注入透水混凝土形成透水混凝土层2，浆液要保证一定的流动性；在波纹钢板和初期支护间隙逐步施作环向盖板，防浆液流出，浇筑过程要不断振捣密实。

在本实施例中，步骤（3）中，波纹钢板支护环向上相邻的两波纹钢板之间通过高强螺栓连接在一起，波纹钢板的两侧连接部位处预留有螺栓孔，相连接的两波纹钢板的连接部位叠放在一起并且上侧波纹钢板的连接部位置于下侧波纹钢板的连接部位的外侧，相连接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

在本实施例中，步骤（3）中，所述波纹钢板支护纵向上相邻的两波纹钢板之间连接部位搭接在一起并通过高强螺栓进行连接，相搭接的两波纹钢板的连接部位之间夹设有防水垫。

本发明隧道波纹钢板支护防排水系统中的波纹钢板具有极大的刚度、承载能力，能替代传统的钢筋混凝土二次衬砌结构，而且可以取代防水板作为防水系统，具有双重功能；波纹钢板可通过集中工程化生产，有利于降低成本和材料精度，保证质量，减小施工工序，节省工期；相比钢筋混凝土衬砌结构，波纹钢板结构自重轻，依靠波纹钢板结构的柔性，通过围岩与结构之间的相互作用，可有效减小地震对结构的破坏；透水混凝土具有高强度，可有效将初期支护和波纹钢板两者更好的协同工作，优化受力，变形协调，还具有优异的排水功能。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。