一种地下洞室涌水通道的置换处理结构的制作方法

本实用新型属于地下工程技术、地质学领域，涉及一种适用于隧道(洞)等地下洞室岩溶管道、断层构造等高压大流量集中涌水的处理方法。

背景技术：

随着我国交通网的完善与西部水电资源开发，隧道(洞)等地下洞室建设向地形高、地质条件复杂的西部地区转移，我国隧道(洞)等地下洞室工程展现出洞线长、埋深大、地应力高、水压高、地下水补给丰富的特点。

隧道(洞)等地下洞室岩溶管道、断层构造涌水，若不采取措施治理，不仅严重影响施工安全和进度，而且对今后工程的运营和周边环境造成极为不利的影响。

根据涌水量流量及压力，涌水可划分为高压大流量型、高压小流量型，低压大流量型等。目前工程隧道涌水防治主要根据涌水特点，制定出针对性的防治策略。一般对于小流量型涌水，采用限量排放或者固结、防渗注浆方式一次性封堵；对于大流量涌水，采用分流泄压、注浆封堵或泄水洞的方式治理。

对于高压大流量涌水的处理方式均存在一定的缺陷，比如局部注浆封堵易造成水流窜动，引起其他洞段出水或水压增高，如全洞段封堵则造价过高；洞内分流泄压排水则加大了洞内排水系统压力。泄水洞方案虽能很好解决涌水问题，但对于深埋隧道泄水洞则具有所需线路长的特点，造成了工期长、造价高的缺陷。

因此，针对现深埋隧道高压大流量涌水工况，需根据其特点采用新的方案，以短工期、低投入解决涌水问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于系统解决隧道(洞)等地下洞室岩溶管道、断层构造等高压大流量集中涌水问题，维持天然过水通畅，充分利用洞室排水系统泄流降压，利用围岩防渗固结圈承担短暂性外水压力，保证地下洞室内的结构稳定和干燥，保证地下洞室长期运行安全可靠。封堵隧道范围内的天然管道，通过人工涵洞置换原过水通道，保证天然的径流通道的畅通；设置沉砂池，防止通道的淤塞；设置防水检修门，通道内可清理沉渣，可维修；涵管与隧道(洞)排水沟通过双向闸阀相连，可利用隧道(洞)排水系统补充排泄天然管道排泄能力的不足；对隧道(洞)围岩进行防渗固结灌浆，形成防渗固结圈承担排泄能力不足造成的水位短暂性壅高产生的外水压力；固结圈内设置排水孔，排泄固结圈内的少量水流，保证洞内的干燥和结构的安全。

隧道(洞)等地下洞室开挖常常遇到集中的高压大流量涌水，可能是揭露了岩溶地区的暗河系统管道，也可能是大型的断层构造。涌水的管道或断层天然条件下为一个补给、径流和排泄较为稳定的地下水系统，地下洞室开挖如果遭遇管道或断层会破坏其径流通道，影响其泄水能力。管道或断层区岩体本身很破碎，地下洞室开挖后形成松弛圈，进一步降低围岩的抗渗能力和稳定水平。管道或断层涌水区域地下水压力不均衡，枯期可能水量较小，暴雨后由于排泄能力有限，造成地下水位迅速升高，外水压力增大，集中涌水的周边也将出水，并影响洞室围岩的稳定和衬砌结构的安全，洞室不能安全稳定的运行。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种地下洞室涌水通道的置换处理结构，包括在岩溶管道来水方向岩体中扩挖形成的沉砂池，沉砂池之后设有人工涵洞，人工涵洞与排水方向的管道相通；将岩溶管道与地下洞室空间内排水沟渠连通，形成可控的共同排水体系；同时，人工涵洞与排水沟渠之间设有连接通道，在该连接通道通道口设置双向水量控制阀。

进一步的，在岩溶管道上影响洞室稳定的管段进行封堵形成封堵体。

进一步的，在地下洞室空间进入沉砂池的通道口安装检修防水门，作为沉砂池与人工涵洞的清理和检修通道。

进一步的，在地下洞室空间内通过沿洞室径向设有防渗固结灌浆孔进行防渗固结灌浆，在围岩体中形成防渗固结圈。

进一步的，在防渗固结圈中沿径向布置排水孔，各排水孔中的水统一引排至排水沟渠中。

基于以上结构设计的一种地下洞室涌水通道的置换处理方法包括如下步骤：

步骤1，查明地下洞室空间洞内及周边涌水的岩溶管道分布、规模，地下水的流向；

步骤2，采取措施对涌水进行临时性的施工期导流，或者采取临时性封堵措施，建立作业面；

步骤3，在岩溶管道来水方向岩体中扩挖形成沉砂池，做好沉砂池的衬砌，满足内外水压力、抗冲刷能力要求；洞室运行期间，定期对沉砂池中的沉渣进行清除；

步骤4，沉砂池之后新建适应原管道天然排泄能力的人工涵洞，人工涵洞与排水方向的管道相通；利用人工涵洞置换原过水通道，维持天然径流通道的畅通；

步骤5，将岩溶管道与地下洞室空间内的排水沟渠连通，形成可控的共同排水体系；修建人工涵洞与地下洞室空间内排水沟渠之间的连接通道，通道口设置双向水量控制阀；岩溶管道中的过水能力有富余时，控制排水沟渠的水通过原管道体系排泄，降低洞室的运行成本；原岩溶管道中的水量超过自身排泄能力，利用排水沟渠排泄部分水量；当岩溶管道中的水量超过地下洞室内排水沟渠排水能力时控制由人工涵洞进入排水沟渠的水量；

步骤6，对影响洞室稳定的原部分岩溶管道进行封堵，形成封堵体；在地下洞室空间进入沉砂池的通道口安装检修防水门，作为沉砂池与人工涵洞的清理和检修通道；

步骤7，在地下洞室空间内通过沿洞室径向布置的防渗固结灌浆孔进行防渗固结灌浆，在围岩体中形成足够厚度的防渗固结圈，承受地下水位升高产生的短暂性外水压力，避免外水压力作用在地下洞室内部结构体上；防渗固结圈在原岩溶管道两侧沿地下洞室轴线方向需要延伸得足够长；

步骤8，在防渗固结圈中沿径向布置排水孔，将各排水孔引出水流统一引排至排水沟渠中，降低防渗固结圈中的外水压力，保证洞室内的干燥稳定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：地下洞室高压大流量涌水通过本实用新型的技术方案处理后，涌水局部改变原有通道，经人工涵洞排泄至洞外；涌水点周围防渗固结圈承受地下水位升高产生的外水压力及起到防渗作用；径向排水孔泄压引排，洞室能保障干燥稳定。以短工期、低投入解决了地下洞室高压大流量涌水问题。

附图说明

图1为地下洞室涌水平面示意图；

图2为地下洞室涌水剖面示意图；

图3为本实用新型地下洞室涌水处理剖面示意图。

附图标记说明：1-地下洞室空间，2-排水沟渠，3-岩溶管道，4-集中涌水，5-检修防水门，6-沉砂池，7-人工涵洞，8-连接通道，9-双向水量控制阀，10-原岩溶管道封堵体，11-防渗固结灌浆孔，12-防渗固结圈，13-排水孔。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

实施例1：

首先看图1和图2，图1和图2展示了在地下洞室中涌水的状态，其中集中涌水4发生在岩溶管道3穿越地下洞室空间1的位置，地下洞室空间1设有排水沟渠2，但是集中涌水4的出水并不能直接排入排水沟渠2中。

看图3，图3是通过本实用新型的技术方案处理后的结构，可以看出，该处理结构包括在岩溶管道3来水方向岩体中扩挖形成的沉砂池6，沉砂池6位于图2中集中涌水4的下方，沉砂池6之后设有人工涵洞7，这样以位于地下洞室空间1底部的人工涵洞7替代原来的岩溶管道3在穿越地下洞室空间1的管段，人工涵洞7与排水方向的岩溶管道3相通，即图3中的右边部分的岩溶管道3；同时，人工涵洞7与排水沟渠2之间设有连接通道8，在该连接通道8通道口设置双向水量控制阀9，这样实际上等于将岩溶管道3与地下洞室空间1内排水沟渠2连通，形成可控的共同排水体系。

另外，在岩溶管道3上影响洞室稳定的管段进行封堵形成封堵体10，这样将原岩溶管道3位于与地下洞室空间1有交叉的管段封堵，使岩溶管道3经人工涵洞7改道由地下洞室空间1下方穿越。

而且，还在地下洞室空间1进入沉砂池6的通道口安装检修防水门5，作为沉砂池6与人工涵洞7的清理和检修通道。在地下洞室空间1内通过沿洞室径向设有防渗固结灌浆孔11进行防渗固结灌浆，在围岩体中形成防渗固结圈12。在防渗固结圈12中沿径向布置排水孔13，各排水孔13中的水统一引排至排水沟渠2中。

具体实施时，按照如下步骤进行：

步骤1，查明地下洞室空间1洞内及周边涌水的岩溶管道3分布、规模，地下水的流向；

步骤2，采取抽排等措施对涌水进行临时性的施工期导流，或者采取临时性封堵措施，建立作业面；

步骤3，在岩溶管道3来水方向岩体中扩挖形成沉砂池6，做好沉砂池6的衬砌，满足内外水压力、抗冲刷能力要求；洞室运行期间，定期对沉砂池6中的沉渣进行清除；

步骤4，沉砂池6之后新建适应原管道天然排泄能力的人工涵洞7，人工涵洞7与排水方向的岩溶管道3相通；利用人工涵洞7置换原岩溶管道3与地下洞室空间1有交叉的过水通道，维持天然径流通道的畅通；

步骤5，将岩溶管道3与地下洞室空间1内的排水沟渠2连通，形成可控的共同排水体系；修建人工涵洞7与地下洞室空间1内排水沟渠2之间的连接通道8，通道口设置双向水量控制阀9；岩溶管道3中的过水能力有富余时，控制排水沟渠2的水通过原岩溶管道3排泄，降低洞室的运行成本；原岩溶管道3中的水量超过自身排泄能力，利用排水沟渠2排泄部分水量；当岩溶管道3中的水量超过地下洞室内排水沟渠2排水能力时控制由人工涵洞7进入排水沟渠2的水量；

步骤6，对影响洞室稳定的原部分岩溶管道3进行封堵，形成封堵体10；在地下洞室空间1进入沉砂池6的通道口安装检修防水门5，作为沉砂池6与人工涵洞7的清理和检修通道；

步骤7，在地下洞室空间1内通过沿洞室径向布置的防渗固结灌浆孔11进行防渗固结灌浆，在围岩体中形成足够厚度的防渗固结圈12，承受地下水位升高产生的短暂性外水压力，避免外水压力作用在地下洞室内部结构体上；防渗固结圈12在原岩溶管道3两侧沿地下洞室轴线方向需要延伸得足够长；

步骤8，在防渗固结圈12中沿径向布置排水孔13，将各排水孔13引出水流统一引排至排水沟渠2中，降低防渗固结圈12中的外水压力，保证洞室内的干燥稳定。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。