一种用于富水区段隧道的防排水及降压体系的制作方法

本实用新型涉及隧道防排水技术领域，具体地，涉及一种用于富水区段隧道的防排水及降压体系。

背景技术：

在干燥地段及需要严格控制地下水流失的地段，隧道仅设置上部排水结构即可，但对于富水区段，必须要在隧道底部同时设置配套的防排水及降压结构才能满足设计要求。

具相关研究资料表明，富水区段的隧道基底病害发生率要远远高于干燥区段，这是因为在铁路列车的重力+动力冲击作用下，隧道底部的大量积水产生了显著的“水锤效应”，而在“水锤”的不断敲击下，隧道的仰拱结构容易产生细微裂纹且不断扩展延伸，加之岩隙中的地下水沿着裂纹逐渐侵入隧道内部，进一步破坏隧道底部的仰拱结构，使其服役性能下降，造成基底开裂、翻浆冒泥等严重基底病害。

现阶段，在我国铁路隧道的排水体系中，仰拱以上的部分可通过设置防水板、土工布、排水管及侧沟等结构将积水排入中心排水沟内，中心排水沟埋设在隧道底部的仰拱结构中且沿隧道长度方向不断延伸直至通向隧道外部，可有效排出隧道仰拱以上部分的围岩涌水，而对于剩余部分汇集到隧道底部的围岩涌水以及来自于隧道下方周边的裂隙水则没有行之有效的排水手段，隧道底部仰拱结构常常受损。

因此，需设计一种包括隧道上部及仰拱部分在内的防排水降压结构，能够及时有效地排出隧道底部的积水，减小隧道底部额静水压力并改善隧道底部的受力条件，提高富水区段隧道的服役性能及服役寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于富水区段且及时排出隧道底部积水并有效减小底部静水压力的防排水结构体系，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于富水区段隧道的防排水及降压体系，所述隧道包括底部仰拱结构和上部隧道结构，所述底部仰拱结构包括由上至下依次设置的仰拱填充面、二次衬砌和初期支护。

所述防排水及降压体系包括设置在初期支护下方的砂石垫层、设置在初期支护和砂石垫层之间的沥青油毡、以及设置在二次衬砌和初期支护之间的防水板和土工布，在砂石垫层下方设置有多个集水孔道，且在所述集水孔道和砂石垫层内设置有相互连通的塑料排水带。

所述防排水及降压体系还包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水管、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的纵向排水管、以及设置于仰拱填充面中心位置的检查井，所述环形排水管和检查井的数量均为多个且沿隧道的长度方向间隔设置。

所述检查井由上至下依次穿过仰拱填充面、二次衬砌、初期支护和砂石垫层且在检查井内部分隔成两个过水空间，其中第一过水空间位于二次衬砌上方且通过横向排水管与两侧的纵向排水管连通，相邻两个检查井的第一过水空间之间通过中心排水沟相互连通，所述中心排水沟的出水口通向隧道外部，第二过水空间通过埋设在检查井外部的中心排水盲管收集外部岩隙中的积水，所述中心排水盲管的位置及第二过水空间的底面均低于砂石垫层，在所述环形排水管、纵向排水管和中心排水盲管的表面均设置有筛孔结构以便于集水，在所述第二过水空间的底部还设置有沉水槽以供抽水电机将第二过水空间内的积水抽送至第一过水空间。

所述沉水槽处于整个检查井的最低位置，根据水的流动性，将抽水电机设置于沉水槽内，可以确保尽可能地间第二过水空间内的积水抽送至第一过水空间。

优选地，在隧道仰拱填充面的两侧各设置一道侧沟，通过所述横向排水管依次连通所述纵向排水管、侧沟和检查井，可同时排出隧道内的积水。

优选地，所述纵向排水管、中心排水沟、中心排水盲管和侧沟的纵坡坡率均与隧道轨顶面的坡率保持一致。

优选地，在所述集水孔道内和中心排水盲管周边均设有级配砂石过滤层；所述级配砂石过滤层中砂石的粒径是按照需求级配调制而成，而普通的砂石垫层整体采用简单的均质细粒，无需级配。在位于中心排水盲管周边的级配砂石过滤层的中部布置一道水平的土工布以防止泥浆进入堵塞中心排水盲管，该土工布的位置低于砂石垫层且高于中心排水盲管。

优选地，所述纵向排水管和中心排水盲管采用HDPE或PP材质制成，且二者的筛孔结构均分布在管道位于轴向水平面以上的位置。

优选地，所述上部隧道结构包括由内至外依次设置的二次衬砌和初期支护，在该二次衬砌和初期支护之间设置有防水板和土工布，所述环形排水管和纵向排水管均位于防水板和土工布之间。

优选地，在上部隧道结构的二次衬砌与底部仰拱结构的二次衬砌的接缝位置设置中埋式止水带，以加强接缝止水效果。

优选地，上部隧道结构的防水板与底部仰拱结构的防水板之间采用热熔工艺牢固搭接。

本实用新型提供的技术方案至少具有如下有益效果：

1、所述防排水及降压体系通过设置集水孔道、砂石垫层、塑料排水带和中心排水盲管以收集隧道底部周边围岩的涌水和裂隙水，且通过设置沥青油毡和防水板两道隔水层以减少上述积水对隧道仰拱结构的反渗透，最大程度地保证了隧道底部的干燥性，使隧道仰拱结构一直处于良好的工作状态，降低了隧道底部的静水压力，减少因水压过大而引起的结构加速破坏，减少基底病害的发生，提高富水区段隧道结构的服役性能及服役寿命。

2、所述防排水及降压体系在隧道的上部结构和底部仰拱连接处设置中埋式止水带并采用了热熔工艺牢固连接防水板，使得整个防排水体系形成一个整体，能有效防止外部围岩涌水的渗入。

3、所述防排水及降压体系利用列车通过时产生的压力以及积水自身受到的重力作用，使隧道底部的积水通过由集水孔道、砂石垫层、塑料排水待和中心排水盲管形成的排水通道自发汇集到检查井中，无需借助其他外力手段就可达到预设的排水效果，同时由于采用了塑料排水带+砂石过滤层+带有筛孔的盲管的组合结构，能有效防止泥沙淤积及堵塞。

4、所述防排水及降压体系对检查井的内部结构进行改进，使得隧道上部的积水通过第一过水空间直接排入中心排水沟，不再汇入检查井底部，而第二过水空间内的积水又通过抽水电机不断排入第一过水空间，因此检查井内的积水深度始终保持在一个较低的范围，避免发生积水回流的问题，减小富水区段隧道底部结构所受到的“水锤”压力，进而减小地下水侵入混凝土结构裂缝的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型优选实施例1的防排水及降压体系的结构图(隧道径向截面)；

图2是图1中检查井位置处的结构放大图；

图3是图1中集水孔道的结构图；

图4是图1中检查井的立体结构图；

图5是图1中中心排水盲管或纵向排水管的结构图；

图中：01仰拱填充面，02二次衬砌，03初期支护，04砂石垫层；1沥青油毡，2防水板，3集水孔道，4塑料排水带，5环形排水管，6纵向排水管，7检查井，71第一过水空间，72第二过水空间，73沉水槽，8横向排水管，9中心排水沟，10中心排水盲管，11 中埋式止水带，12侧沟，13级配砂石过滤层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参见图1～图3，一种用于富水区段隧道的防排水及降压体系，所述隧道包括底部仰拱结构和上部隧道结构，所述底部仰拱结构包括由上至下依次设置的仰拱填充面01、二次衬砌02和初期支护03，所述上部隧道结构包括由内至外依次设置的二次衬砌02和初期支护 03。

针对隧道的底部仰拱结构，所述防排水及降压体系包括设置在初期支护03下方的砂石垫层04、设置在初期支护03和砂石垫层04之间的沥青油毡1、以及设置在二次衬砌02 和初期支护03之间的防水板2和土工布，在砂石垫层04下方设置有多个集水孔道3，且在所述集水孔道3和砂石垫层04内设置有相互连通的塑料排水带4。

所述防排水及降压体系还包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水管5、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的纵向排水管6、以及设置于仰拱填充面01中心位置的检查井7，所述环形排水管5和检查井7的数量均为多个且沿隧道的长度方向间隔设置。

在上部隧道结构的二次衬砌02和初期支护03之间设置有防水板2和土工布，所述环形排水管5和纵向排水管6均位于该防水板和土工布之间。

在上部隧道结构的二次衬砌02与底部仰拱结构的二次衬砌02的接缝位置设置中埋式止水带11，以加强接缝止水效果，同时上部隧道结构的防水板2与底部仰拱结构的防水板 2之间采用热熔工艺牢固搭接，使得整个防排水体系形成一个整体，能有效防止外部围岩涌水的渗入。

结合图4，所述检查井7由上至下依次穿过仰拱填充面01、二次衬砌02、初期支护 03和砂石垫层04且在检查井内部分隔成第一过水空间71和第二过水空间72。所述第一过水空间71位于二次衬砌02上方且通过横向排水管8与两侧的纵向排水管6连通，相邻两个检查井的第一过水空间之间通过中心排水沟9相互连通，所述中心排水沟9的出水口通向隧道外部。所述第二过水空间72通过埋设在检查井外部的中心排水盲管10收集外部岩隙中的积水，所述中心排水盲管10的位置及第二过水空间72的底面均低于砂石垫层04 以便于收集积水，在所述第二过水空间72的底部还设置有用于容置抽水电机的沉水槽73，所述沉水槽73的底面为整个检查井的最低位置，通过所述抽水电机可将第二过水空间内的积水不断抽送至第一过水空间。

在所述集水孔道3内和中心排水盲管10周边均设有级配砂石过滤层13。在位于中心排水盲管10周边的级配砂石过滤层13的中部布置一道水平的土工布以防止泥浆进入堵塞中心排水盲管10，该土工布的位置低于砂石垫层04且高于中心排水盲管10。

在本实施例中，在隧道仰拱填充面01的两侧还各设有一道侧沟12，通过所述横向排水管8依次连通所述纵向排水管6、侧沟12和检查井的第一过水空间71，可同时排出隧道内的积水。

结合图5，为了方便收集积水，在所述环形排水管5、纵向排水管6和中心排水盲管 10的表面均设置有筛孔结构，且纵向排水管6和中心排水盲管10的筛孔结构均分布在管道位于轴向水平面以上的位置。

在本实施例中，所述纵向排水管6、中心排水沟9、中心排水盲管10和侧沟12的纵坡坡率均与隧道轨顶面的坡率保持一致。

在本实施例中，所述纵向排水管6和中心排水盲管10采用HDPE或PP材质制成。

上述防排水及降压体系的工作过程如下：

来自于隧道上部周边围岩的涌水和裂隙水会被防水板2和土工布阻挡，而一旦出现破损渗漏，积水会通过由环形排水管5、纵向排水管6和横向排水管8组成的排水通道流入检查井7的第一过水空间71内，同时第一过水空间71也通过横向排水管8收集来自于侧沟12内(隧道内部)的积水；由于水的流动性，来自于隧道底部周边围岩的涌水和裂隙水会自发汇集到各个集水孔道3内并通过塑料排水带4排到上方铺设的砂石垫层04中，当列车高速通过时，积水在外部压力作用下自发流入中心排水盲管10中并汇集到检查井7 的第二过水空间72内，利用抽水电机将第二过水空间72内的积水抽送至第一过水空间71，而第一过水空间71内的积水全部排入中心排水沟9，最终排出隧道外。

另外，由于在隧道底部设置了防水板2及土工布、沥青油毡1两道隔水层，在没有列车通过时，可有效防止汇集到砂石垫层04中的积水对隧道底部仰拱结构造成反渗透，为隧道底部仰拱结构提供良好的工作环境。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。在本实用新型的精神和原则之内，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。