一种高水头富水隧道隧底构造的制作方法

本实用新型涉及一种隧道结构，具体涉及一种高水头富水隧道隧底构造。

背景技术：

目前，高水头富水隧道中通常在隧道边墙和拱部设置排导系统，即在边墙与拱顶的初期支护与二次衬砌之间设盲沟、反滤层、防水板，通过在二衬边墙底部设置排水孔(一般纵向间距为5～10m)；将围岩渗水经盲沟、反滤层直接排入隧道底部排水沟，而在隧底通常不设置任何排导系统，仰拱直接与围岩接触；以目前的施工工艺水平，在隧底涉及以盲沟、反滤层、防水板为主的排导系统，无法保证排导系统有效工作；因为施工时透水垫层和盲管在浇灌混凝土时很容易被压实或堵死而导致排导系统失效；所以设计或施工时往往在隧底不设排导系统，同时按常规设置隧底排导系统的隧底结构，其长期稳定性也存在安全隐患；在这种情况下，当排导系统正常工作时，作用在隧道上部结构上的水压力很少；通常可以忽略不计，但对高水头富水段，作用在隧道仰拱上的水压力往往不能忽略；隧底下不设排导，由于仰拱混凝土材料的阻隔，隧道底部以下围岩中的水不能顺畅的从边墙底部的泄水孔排出；致使仰拱承受较大的水压力荷载，当水压力荷载数值达到一定量值时，仰拱结构容易出现隆起开裂现象；近年来，随着我国高速铁路、高速公路大规模的修建，由仰拱下不设排导系统导致作用在其上水压力较大导致的隧底结构裂损、道床抬起情况时有发生，并且这种工例有增加趋势；隧底结构裂损、道床抬起严重影响隧道工程质量，轻者只破坏结构、重者影响类车通行，甚至造成停运，对采用无砟道床的高速铁路隧道，其危害性就更大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种可以降低高水头富水隧道仰拱水压力，结构简单的高水头隧道隧底构造。

本实用新型采用的技术方案是：一种高水头富水隧道隧底构造，包括在隧底围岩中沿隧道环向设置的排水槽，排水槽与排水沟相连；排水槽内填充透水材料；隧底仰拱表面排水槽内侧为混凝土构成的初支；从初支表面到仰拱依次设置有无纺布和防水层。

进一步的，所述排水槽一直延伸到墙脚，与排水沟通过设置在排水槽墙脚处的泄水孔连通。

进一步的，所述排水槽截面为方形结构；排水槽沿隧道纵向设置有多个，构成排水网格。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在仰拱下设置由透水材料填充的排水槽可有效降低作用在仰拱的水压力，避免由于仰拱水压力而导致的隧底结构裂损，道床抬起等以及由此引起的翻浆冒泥现象；

(2)本实用新型施工简单、造价低、对施工工期影响小，降水压效果明显。

附图说明

图1为本实用新型隧道隧底构造纵剖面图。

图2为本实用新型图1中的Ⅰ-Ⅰ断面结构示意图。

图3为本实用新型图1中的Ⅱ-Ⅱ断面结构示意图。

图4为本实用新型中的排水槽布置示意图。

图中：1-排水槽，2-初支，3-无纺布，4-防水层，5-泄水孔，6-排水沟，7-仰拱填充，8-仰拱，9-边墙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

一种高水头富水隧道隧底构造，包括在隧底围岩中沿隧道环向设置的排水槽1，排水槽1与排水沟6相连；排水槽1内填充透水材料；隧底仰拱表面排水槽1内侧为混凝土构成的初支2；从初支2表面到仰拱8依次设置有无纺布3和防水层4。

排水槽1一直延伸到墙脚，与排水沟6通过设置在排水槽1墙脚处的泄水孔5连通。

排水槽1截面为方形结构；排水槽1沿隧道纵向设置有多个，构成排水网格。

具体使用时，施工过程如下：

一种高水头富水隧道隧底排水方法，包括以下步骤：

步骤1：根据围岩涌水量要求对高水头富水围岩段进行注浆；

结合高水头富水段围岩渗透系数、水头高度等参数，采用简化轴对称涌水量计算公式如下：对围岩涌水量进行估算；

式中：Q毛洞为隧道开挖后毛洞围岩涌水量，km为围岩渗透系数，H为隧道水头高度，r为隧道开挖尺寸。

若计算所得围岩涌水量Q毛洞大于规范允许值Q允许，即：

Q毛洞>Q允许

则要对隧道围岩进行全环注浆，隧道全环珠江后围岩渗水量Q注浆需满足下式：

Q注浆≤Q允许

全环注浆法为不仅要对边墙9和拱部背后围岩进行注浆，也要对仰拱8下围岩进行注浆。

步骤2：隧道仰拱轮廓面开挖成型后，在隧底围岩中沿隧道环向开挖与侧排水沟相连的排水槽1。

在隧底围岩中采用开槽机沿隧道环向开挖一个方形排水槽1；排水槽1的深、宽尺寸大小以20～30cm为宜；排水槽1一直沿伸到墙脚，与上部结构中排水系统连通，形成闭合性排导系统；在每个排水槽1墙脚处设置与侧排水沟6相连的泄水孔5；泄水孔5采用Φ20PVC；根据我们的室内实验测试结果，对于高水头富水隧道，排水槽1对降低仰拱8水压力的有效距离为2m；所以隧底开挖排水槽1的纵向间距以1.5～2m效果最好；特殊条件下，可根据实际需要增设纵向排水槽1，形成排水网格。

步骤3：在排水槽1内填充透水材料；将事先准备好的碎石袋放入排水槽1中，形成降低高水头富水隧道的排水槽1；排水槽1内填充碎石要求粒径小于2cm；级别良好、压缩性低、用反滤层包裹，外界围岩土颗粒无法进入碎石袋，始终能保持碎石袋的良好透水性。

步骤4：在仰拱8表面喷射混凝土，作为初支2，排水槽1位于初支2外侧。

步骤5：在仰拱8表面铺设无纺布3和防水层4，然后进行仰拱8施工和仰拱填充7。

高水头富水隧道中，当仅在边墙9及拱部设置排导系统时，虽然作用在边墙9和拱部的水压力较小，甚至可忽略不计；但是作用在仰拱8上的水压力会较大，且隧道埋深越大，围岩渗透系数越小；作用在仰拱8上的水压力越大，当作用在仰拱8上的水压力达到一定量值时，仰拱8会出现隧底结构裂损、道床抬起等以及由此引起的翻浆冒泥现象，影响隧道正常运营；通过在仰拱8下设置由碎石袋填充的排水槽1，可有效降低作用在仰拱8的水压力；避免由于仰拱8水压力而导致的隧底结构裂损、道床抬起等以及由此引起的翻浆冒泥现象；并且本实用新型方法，施工简单、造价低、对施工工期影响小，降水压效果明显，对保障高水头富水隧道的正常安全运营有重要意义。