隧道顶板防水引流结构的制作方法

本实用新型针对暗挖隧道顶板渗水问题而提出一种防水引流结构，属于隧道施工与防水排出技术领域。

背景技术：

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。当今社会，在地面交通压力日趋增大的城市中，地下空间工程技术的发展使得人类的地下轨道交通日臻完善。由于城市地下工程大多埋深较浅，且开挖地段常伴有复杂的地面情况及地质条件，特别是在靠近地面水体和富水地质结构中，隧道顶板的防渗水就显得尤为重要。

传统的隧道防渗水主要是在初支混凝土层与二衬之间包裹一层防水材料，当遇到地面渗水严重及富水地层大量涌水的情况，原先的防水材料就略显单薄，这就造成了隧道防渗水“防不胜防”的尴尬局面。

如公开以下方案在先申请专利，申请号CN201710011632.1，名称一种暗挖隧道底板排水处理方法，包括在隧道的初支混凝土层下部设置集水坑，用于将初支底部的渗水引流至集水坑；在初支混凝土层表面上铺设一位于集水坑上部且具有通孔的挡板；设置一贯穿上述通孔的钢管，钢管一端探入集水坑，另一端连接一自吸泵进行抽水；暗挖隧道施工完成后，除去自吸泵，对钢管注浆，封闭钢管的孔洞，集水坑能够对初支底部的渗水、地下积水进行汇集，通过自吸泵在探入集水坑的钢管端口产生负压，渗水、地下积水通过钢管流出集水坑。该方案针对暗挖隧道的底板进行防水引流，通过设置底板集水坑等装置进行汇水引出。

又如申请号CN201710518076.7，名称地铁暗挖隧道洞内大口径降水井施工方法，通过先开挖一条平行于暗挖隧道的降水导洞，并在导洞内施工大口径降水井，然后利用排水管路、洞内集水箱、地面集水坑将降水井内的积水最终排至雨水管，实现掌子面无渗水的隧道暗挖施工。该方案以降为主的施工，利用竖井、通道空间制定钻机吊运方案、最后进行洞内降水井施工并抽水。该方案针对整个暗挖隧道，通过先在暗挖隧道掌子面上施工一条与其平行的施工降水导洞，然后在导洞内施工大口径降水井，并利用排水管路、洞内集水箱等设施将隧道内水体收集至市政雨水管进行排水。

上述2篇在先申请专利，虽然在隧道施工过程在初支底部形成的渗水先汇集再排出，但是采用技术与长期使用效果的缺陷也很明显。一是，所埋设的钢管和导洞均不能针对并解决隧道顶板淋水问题，上述施工排出技术对于临近水体下渗、或隧道处于富水地层而持续存在大量涌水的条件下，就无从发挥作用了。二是，上述排水装置并不属于隧道自身结构，在各层面浇筑施工过程中易出现间隙、铺设不紧密的问题，从而对于隧道整体结构的稳定性与整体防渗水处理带来诸多不利因素。

有鉴于此，特提出本专利申请。

技术实现要素：

本实用新型所述隧道顶板防水引流结构，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而针对地下水丰富的暗挖隧道顶板淋水严重的情况，通过将具有过水通道的引流装置预设于初支混凝土层与防水层之间，以期在隧道区间实现先引流再防渗的处置方式、提高全断面排水效率、减少渗水积压对于顶板形成的压力。

为实现上述设计目的，所述隧道顶板防水引流结构，整体地设置于初支混凝土层与二衬浇筑层之间，其主要结构包括：

顶端贴合于初支混凝土层的骨架，若干个骨架并行地安装于管面，因此初支混凝土层与管面、相邻两个骨架之间形成有若干个过水道；

管面的垂向底部连接有引流管，引流管连通至隧道底部的水沟。

如上述防水引流结构的基本方案，对于顶板渗水严重的隧道，在初支喷砼工序完成并待混凝土层凝固后，安装有骨架的管面被紧箍于隧道底板以上的拱形部位，由防水引流结构在初支混凝土层处形成多个并行排列的过水道，针对顶板渗水严重的隧道区间进行先引流再防渗，以此可解决单纯依靠隧道防水层所无法彻底防渗的顶板淋水问题。

为进一步地提高防渗效果，可在管面与二衬浇筑层之间，全断面地铺设有二衬防水层。即可采取传统工艺将包裹隧道全断面的防水材料紧贴在管面上，后续再采用二衬等工序完成隧道整体浇筑。

为从整体上提高防水引流结构的稳固性、降低施工难度，所述的管面包括有两两拼接的若干段，相邻两段通过直角端与平直端进行紧密连接，以保证不渗水的密封效果。

所述骨架的剖面为T字型结构，其底部可通过螺钉紧固于管面。

综上内容，所述隧道顶板防水引流结构具有的优点是：

1、将过水通道预设于初支混凝土层与防水层之间，能够从整体上实现全区间先引流再防渗的处理方式，隧道全断面的排水效率较高。

2、隧道施工过程中与工期完成后，均能起到引流与排水作用，从根本上可解决富水区域的大量渗水积压对于顶板形成的压力，保证隧道整体结构的稳固。

3、在原先防水层的基础上对防渗水起到了良好的巩固作用，延长了二衬防水层的使用寿命。

4、顶板大量渗水借由引流管流至隧道底板两侧的水沟之中，这种“连防带引”的防渗水结构可以最大限度地避免隧道顶板的淋水问题。

5、施工步序相对地较少，操作相对地简单，因此施工成本较低。

附图说明

图1是暗挖隧道结构的截面图；

图2是暗挖隧道的顶板各分层结构正视剖面图；

图3是图2顶板各分层结构的左视剖面图；

图4是防水引流结构的拼接示意图；

图5是防水引流结构的接头拼接处示意图；

如图1至图5所示，初支混凝土层1、防水引流结构2、二衬防水层3、二衬浇筑层4、隧道底板5、水沟6、引流管7、骨架21、管面22、拼接处23、过水道24、管面直角端25、管面平直端26。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地说明。

实施例1，如图1至5所示，所述用于暗挖隧道顶板的防水引流结构2，设置于初支混凝土层1与二衬浇筑层4之间。具体地，

防水引流结构2，包括有引流管7、钢质骨架21和弧形PVC材质的管面22；

每个PVC管面22，其长度为隧道底板5垂向上方0.3m位置以上的拱形实际尺寸；

在管面22上，从中心基线向两侧每间隔20cm安装1个弧形钢质骨架21，骨架 21的实际长度与PVC管面22等宽。

骨架21的剖面为T字型结构，其顶端贴合于初支混凝土层1；骨架21的水平部分两侧分别每间隔0.5m设有螺孔，通过螺钉将骨架21固定在管面22上；

在初支混凝土层1与管面22、相邻两个骨架21之间形成过水道24；

将安装有钢质骨架21的PVC管面22，每隔一段距离作为一个单元进行拼接，并延伸至整个隧道区间的初支混凝土层1与二衬防水层3之间，以此完成所述防水引流结构2的铺设。

在所述相邻两个PVC管面22前后两端的接头处23，一端为与PVC管面等厚的平直端26，另一端为可恰好全部覆盖平直端的直角端25，且两端均打有螺丝孔，以便平直端26与直角端25的紧密结合，从而起到接头处23不漏水的效果。

在管面22的垂向底部连接有引流管7，引流管7连通至隧道底部的水沟6。

应用上述防水引流结构的隧道顶板渗水处理方法，可应用于顶板渗水严重的隧道中，即在暗挖隧道的初支混凝土层1与二衬浇筑层4之间设置一防水引流结构。当初支喷砼工序完成并待混凝土层凝固以后，接下来再将所述的防水引流装置2箍在距离隧道底板5以上0.3m处的拱形部位。具体地，

在铺设过程中，需要将钢质骨架21顶端贴合于初支混凝土层1，钢质骨架21的剖面为T字型结构，其底部通过螺钉安装于管面22；在相邻两个骨架21、管面22 与初支混凝土层1之间形成一个个并行排列的过水道24，以便顶板渗水严重的隧道区间进行先引流再防渗；

暗挖隧道顶板渗出的水，被并行排列的多个过水道24引流至管面22的垂向底部，再通过引流管7集中排出至隧道底部的水沟6中。

所述隧道顶板渗水处理方法，包括以下实施步骤，

引流，在初支喷砼工序完成、等初支混凝土层1凝固以后，将安装有若干个骨架21的管面22紧箍于隧道底板5垂向0.3m以上的拱形部位，在初支混凝土层1与管面22之间形成多个并行排列的过水道24；将每一块防水引流装置2依次进行前后拼接并延伸至整个隧道区间的初支混凝土层1；

防渗，在管面22与二衬浇筑层4之间，全断面地铺设有二衬防水层3；

二衬，在二衬防水层3底面浇筑二衬浇筑层4；

排水，在隧道垂向底部每间隔5m的位置，斜向下预埋引流管7；引流管7的顶端连通管面22的排水口，其底端将顶板渗出的水排出至水沟6，以此来接引从过水道24中流出的顶板渗水。

在本申请中，这种防水引流结构2会在防渗的基础上，将顶板富余的涌水量沿着PVC管面22引流而出，既缓解了大量渗水对顶板造成的水压，也避免了隧道渗水突破二衬防水层3而造成的顶板淋水情况。当地面水体下渗或富水地层大量涌水的时候，渗水通过初支混凝土层1渗出后，可以在钢质骨架21形成的过水道24内短暂储存，减小了渗水积压对隧道顶板造成的直接压力。

PVC管面22可以在二衬防水层3的基础上对防渗水起到了良好的巩固作用，延长了二衬防水层3的使用寿命。同时，顶板大量渗水可以顺着PVC管面22引流至隧道底板5两侧的水沟6之中，这种“连防带引”的防渗水结构可以最大限度地避免隧道顶板的淋水问题。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。