一种隧洞施工防涌水结构的制作方法

本实用新型涉及隧洞施工防涌水结构，具体涉及一种穿越富水区的浅埋隧洞的防涌水结构。

背景技术：

目前，高速铁路、高速公路、城市快速通道、地铁等都快速发展。为了交通方便，缩短通行距离，许多地形起伏较大，地质结构复杂以及不便抵达的偏远山区在修建铁路、公路时，不可避免地要开挖地下隧道或建设穿越山体的隧洞工程。其中，涌水是隧洞穿越富水断层破碎带过程中常见且危害较大的地质灾害。若在施工时发生涌水，不仅影响作业环境，也会危及掌子面稳定性，降低初期支护的施工质量。特别是在高压涌水的情况下，常酿成重大安全事故。

现有技术中针对涌水的封堵处理措施可分为两大类。对于预测预报可能发生超过正常设计排水能力的涌水洞段，一般采取超前灌浆措施，以封堵洞外的涌水通道，形成阻水帷幕，防止施工期间涌水的发生；对于事先未被预报而在施工过程中遭遇的涌水，则只能进行后灌浆处理。然而，对于浅埋隧洞而言，其在穿越富水区过程中极易发生突泥、突水事故，并且由于浅埋隧洞一般缺少辅助施工洞，因而缺少对富水区域进行超前处理的条件；而如果仅依靠主洞进行封堵处理，则会极大影响工期。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种利用冻结法对隧洞富水区进行超前处理的隧洞防涌水结构，同时可以兼顾掌子面施工和地下水封堵，大幅提高施工效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种隧洞施工防涌水结构，该隧洞为穿越富水区的浅埋隧洞；该防涌水结构包括若干从隧洞地表向下伸入地下含水构造的钻孔、冷却液以及布置在隧洞内的冷冻设备；每个钻孔内埋设有与冷冻设备相联通的钢管；冷冻设备将冷冻剂注入冷却液中，冷冻液通过所述钢管输送至含水构造。

进一步的，钻孔的外围还设有伸入含水构造的测温孔，测温孔内设有可测定含水构造出温度的温度计。

进一步的，钻孔的孔径为20～30mm。

进一步的，钻孔底端的深度超过含水构造0.5～1m。

进一步的，钻孔彼此之间的孔距不超过0.5m。

进一步的，冷冻液为盐水。

进一步的，冷冻剂为氟利昂、氨气、氢气中的一种或多种。

本实用新型通过从地表向下钻孔输入冷冻剂冻对隧洞富水区进行超前处理，使得影响隧洞工程施工范围内的岩层和水冻结，该结构不仅可以兼顾掌子面施工和地下水封堵，还能够达到固结地下水和增强岩土强度的目的，大幅提高施工效率。同时，由于浅埋隧道开挖后，将承受其上面的全部上覆土所产生的土压力，因此该技术方案还能够减少突水、突泥等灾害对人员设备造成的损失，保证施工安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

参照附图。在采用本技术方案前，可以根据超前地质预报结果，事先判断前方富水区含水构造发育特征。当地层天然含水率大于10%，地下水流动(渗透)速度小于10m/d，可采用本技术方案处理。

本实用新型包括若干从地面向下伸入地下含水构造1的钻孔2、冷却液以及布置在隧洞内的冷冻设备3；每个钻孔2内埋设有与冷冻设备相联通的钢管4；冷冻设备3将冷冻剂注入冷却液中，冷冻液通过钢管4输送至含水构造1。其中，冷冻液选用为盐水；冷冻剂为氟利昂、氨气、氢气中的一种或多种。保持冷冻液温度，并使其扩散产生冻结效果。

在最外围的钻孔2的外侧还设有伸入含水构造的测温孔5，测温孔5内设有可测定含水构造出温度的温度计6，含水构造1的温度可以通过温度表7在施工地表随时读数，便于判断水流温度和冻结效果，反馈给上方冻结设备，调节冷却盐水温度。

为了保证冻结的效果，钻孔2的孔径为20～30mm，钻孔2底端的深度要求超过含水构造0.5～1m，钻孔2彼此之间的孔距不超过0.5m为宜。

如果隧洞影响范围的含水构造足够长，难以单次冻结，可采用分次冻结，为满足隧洞连续施工、防止击破，单次冻结距离不宜超过50m。

含水构造冻结后，隧洞跟进施工，待掌子面通过含水构造3~5倍洞径后，确保不影响前方掌子面施工后，预留出施工空间，后方施工人员可进行解冻，并选择合适的方式对含水构造进行封堵。

应当指出，上述描述了本实用新型的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型范围的前提下本实用新型还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。