一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工领域，尤其涉及一种用于高压富水破碎地层的隧道排水系统。


背景技术：

2.随着我国国家路网的不断完善，建设穿越山区复杂地质环境条件下的隧道工程不可避免，特别的，隧道穿越高压富水破碎地层常有岩体破碎松散、自稳能力差、地下水发育，构造裂隙水、地表水和地下水水力联系良好等特点，高水压突泥涌水地质灾害发生概率高，对施工安全产生重大影响。
3.在富含大量地下水的破碎地层的隧道施工中，针对地下水的处理，隧道施工期间主要采用在掌子面直接钻取超前排水孔，使岩土体中的水从排水孔排出，必要时采用注浆堵水，以此保证隧道施工安全；采用环向盲管加密、泄水孔加密等措施以减小高水压对衬砌结构的影响，保证后期隧道结构安全。
4.虽然采用上述措施能够在不同阶段起到较为有效的排水效果，但是二者并未同时发挥排水作用，经济效益较差，且运营期隧道结构仍处在一个较大水压的环境中，给隧道运营安全带来一定的安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，以有效降低高压富水破碎地层中突水涌泥风险，同时降低隧道施工成本，且保证运营期隧道结构处于较低水压环境中，提高隧道结构安全性。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
7.本实用新型的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，包括隧道后期施工形成的由环向盲管、纵向盲管、侧沟和中心沟，其特征是：随隧道掘进施工沿围岩纵向、环向间隔布置往掘进方向打设的超前排水孔，形成隧道周边排水孔幕，在各超前排水孔内插入外裹透水层的排水管，排水管尾部接入环向盲管，将隧道周边地下水引流至隧道排水系统内。
8.所述超前排水孔根据地下水来水方向和水量来确定布设位置和纵向间距、环向间距，或者沿隧道周边全断面布设，超前排水孔轴线与隧道轴线形成一定外插角。
9.本实用新型的有益效果主要体现在如下几个方面：
10.一、在隧道周边往掘进方向打设超前排水孔，可形成隧道周边排水孔幕，使得掌子面前方富水岩体中的地下水从排水孔幕中排出，降低了高压富水围岩条件下施工期间出现突水涌泥的风险，保证隧道掌子面在无水或较小水量环境下的施工安全；同时，因隧道周边排水孔幕的提前拦截效果，使得衬砌结构在运营期间始终保持在一个低水压或无水压的状态，保证了隧道结构的安全；
11.二、充分发挥了超前排水孔在高压富水破碎地层施工时的排水效果，并创造性的
与后期隧道排水系统结合，实现了永临结合，可降低施工成本，避免了传统隧道施工中超前排水孔仅存在施工期间而造成的浪费；
12.三、施工方便，难度较小，可以加快隧道掌子面前方围岩体的排水速度，提高掌子面前方围岩的稳定性，并在超前支护及钢架加强支护作用下，提高隧道施工效率，节省工期。
附图说明
13.图1是本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统的纵断面示意图；
14.图2是本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统的横断面示意图；
15.图3是本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统的平面布置示意图；
16.图4是本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统中超前排水孔、排水管和透水层的横截面图；
17.图5是本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统中排水管管壁上排水孔的布设方式示意图。
18.图中示出标记及所对应的含义：超前排水孔1，排水管2，透水层3，排水孔4，环向盲管5，纵向盲管6，侧沟7，中心沟8。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
20.参照图1、图2和图3，本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统包括环向盲管5、纵向盲管6、侧沟7和中心沟8。随隧道掘进施工沿围岩纵向、环向间隔布置往掘进方向打设的超前排水孔1，形成隧道周边排水孔幕，在各超前排水孔1内插入外裹透水层3的排水管2，排水管2尾部接入环向盲管5，将隧道周边地下水引流至隧道排水系统内。超前排水孔1形成的隧道周边排水孔幕，使得掌子面前方富水岩体中的地下水从排水孔幕中排出，降低了高压富水围岩条件下施工期间出现突水涌泥的风险，保证隧道掌子面在无水或较小水量环境下的施工安全。因隧道周边排水孔幕的提前拦截效果，使得隧道衬砌结构在运营期间始终保持在一个低水压或无水压的状态，保证了隧道结构的安全。由此可见，本实用新型充分发挥了超前排水孔在高压富水破碎地层施工时的排水效果，并创造性的与后期隧道排水系统结合，实现了永临结合，可降低施工成本，避免了传统隧道施工中超前排水孔仅存在施工期间而造成的浪费。
21.根据隧道开挖方法，在开挖后及时施作超前排水孔1，所述超前排水孔1根据地下水来水方向和水量来确定布设位置和纵向间距、环向间距。必要时可沿隧道周边全断面布设，若地下水水量较大，可加密超前排水孔1的纵向间距、环向间距，以增大其排水能力。超前排水孔1轴线与隧道轴线形成一定外插角，以保证能形成隧道周边排水孔幕从而降低隧道结构所受水压力。
22.参照图4和图5，超前排水孔1施工完成后，及时插入外裹透水层3 的排水管2，使得
掌子面前方富水岩体中的地下水从排水孔幕中顺利排出。所述透水层3覆盖包裹排水管2环形外壁，排水管2环形外壁上钻设呈梅花状分布的排水孔4，以增加排水管2的排水能力及排水范围。排水管2可采用钢管或者pvc管，以避免塌孔造成堵塞排水通道。透水层3 一般采用无纺布或者滤网，以防止富水破碎围岩内如粉细砂被水流带出，避免造成排水通道的堵塞以及破碎岩体受水流掏蚀而进一步出现垮塌。
23.参照图1和图2，隧道周边富水地层内地下水通过超前排水孔1、排水管2形成的排水孔幕，将水汇集至隧道排水系统中的环向盲管5内，再经纵向盲管6、侧沟7及中心沟8将地下水排泄至洞外。所述环向盲管5 的纵向间距与超前排水孔1的纵向间距保持一致。排水管2尾部也应同环向盲管5进行有效联通，保证排水通道的顺畅。若地下水丰富，施作隧底范围超前排水孔1及排水管2时，也应同时增设仰拱范围环向盲管5，即环向盲管5沿围岩周向全环设置，使隧底范围超前排水孔1及排水管2 内所收集的地下水能进行有效排放。
24.以上所述只是用图解说明本实用新型一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。


技术特征：
1.一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，包括环向盲管(5)、纵向盲管(6)、侧沟(7)和中心沟(8)，其特征是：随隧道掘进施工沿围岩纵向、环向间隔布置往掘进方向打设的超前排水孔(1)，形成隧道周边排水孔幕，在各超前排水孔(1)内插入外裹透水层(3)的排水管(2)，排水管(2)尾部接入环向盲管(5)，将隧道周边地下水引流至隧道排水系统内。2.如权利要求1所述的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，其特征是：所述超前排水孔(1)根据地下水来水方向和水量来确定布设位置和纵向间距、环向间距，或者沿隧道周边全断面布设，超前排水孔(1)轴线与隧道轴线形成一定外插角。3.如权利要求1所述的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，其特征是：所述透水层(3)覆盖包裹排水管(2)环形外壁，排水管(2)环形外壁上钻设呈梅花状分布的排水孔(4)。4.如权利要求1所述的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，其特征是：所述排水管(2)采用钢管或者pvc管，所述透水层(3)采用无纺布或者滤网。5.如权利要求1所述的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，其特征是：所述环向盲管(5)的纵向间距与超前排水孔(1)的纵向间距保持一致。6.如权利要求5所述的一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，其特征是：所述环向盲管(5)沿围岩周向全环设置。

技术总结
一种适用于高压富水破碎地层的隧道排水系统，以有效降低高压富水破碎地层中突水涌泥风险，同时降低隧道施工成本，且保证运营期隧道结构处于较低水压环境中，提高隧道结构安全性。包括隧道后期施工形成的由环向盲管、纵向盲管、侧沟和中心沟，随隧道掘进施工沿围岩纵向、环向间隔布置往掘进方向打设的超前排水孔，形成隧道周边排水孔幕，在各超前排水孔内插入外裹透水层的排水管，排水管尾部接入环向盲管，将隧道周边地下水引流至隧道排水系统内。内。内。


技术研发人员：王健宏 黄华 龙杰 巩江峰 喻渝 张慧玲 张磊 刘志刚 曾琦 闵敏 李仁贵 王加一 朱勇 邸成 卿伟宸
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2021.01.18
技术公布日：2022/1/28