一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构。


背景技术：

2.岩溶现象作为一种常见的地质现象在我国分布广泛，尤其在西南地区较为显著。对于位于水平循环带内的岩溶隧道而言，地下水系统及暗河十分发育，隧道施工及运营期间的岩溶问题也更为突出。尤其是当隧道穿越可流失砂层地层时，隧道洞周岩溶充填物在地下流水作用下将出现流失风险，改变施工期隧道周边应力场，致使溶腔出现坍塌的可能性，并在运营期对衬砌受力造成不利的影响。
3.现有对岩溶隧道隧道衬砌保护措施包括设置泄水孔、降压孔，设置平行泄水洞，加强衬砌结构等措施以便于降低岩溶水对隧道结构的侵蚀，维护运营期隧道的安全。但由于某些岩溶隧道地下水系及暗河发育，隧道周围溶洞填充物易流失，在丰水期依旧存在暗河水冲刷岩溶地层含砂填充流失以及隧道洞身承受较大水压的风险。


技术实现要素：

4.为保证暗河段水能得到有效排泄，发挥泄水降压作用，避免隧道周边溶洞充填物流失、衬砌排水系统失效、地下水危及隧道结构及运营期间安全。本实用新型提供一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构。
5.本实用新型的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，具体为：泄水洞设置于隧道正洞和暗河或溶洞区之间，泄水洞与隧道正洞相交于横洞处，交角为90
°
，在暗河或溶洞区一侧距离隧道正洞中线40m位置转向与隧道正洞平行。
6.泄水洞以同尺寸的涵洞下穿隧道正洞至另一侧引入横洞，标高较横洞底低5m；在横洞的横洞中线设置u型槽，由横洞100
‰
下坡至涵洞内。
7.泄水洞在平行隧道正洞的暗河或溶洞区范围内设置多组集水钻孔组。
8.进一步的，泄水洞洞身坡度为3
‰
、100
‰
、30
‰
、100
‰
上坡，全长180m。
9.进一步的，涵洞和u型槽采用素混凝土回填，并设置盖板沟槽，盖板沟槽与既有横洞沟槽顺接过渡至洞口。
10.进一步的，集水钻孔组径向间距6～10m，每组集水钻孔组含5个集水钻孔，集水钻孔与泄水洞衬砌角度均为45
°
，长10m。
11.本实用新型的有益技术效果为：
12.1)本实用新型对暗河水采用高位泄水洞的众多集水孔道收集岩溶裂隙水，通过泄水洞下穿引入横道，极大的减小丰水期暗河水通过该地段时隧道洞身受到水量、水压，起到良好的排水降压作用；
13.2)本实用新型通过泄水洞大量降低隧道段溶洞内的水量，减少暗河水对溶洞内可流失砂层的冲刷，避免砂层流失在隧道周围形成空洞对隧道结构造成威胁，保证隧道衬砌
稳定及运营期安全；
14.3)本实用新型突破了传统隧道遇暗河、溶洞大厅时注浆加固砂层、避让改线等方案，所采用的仅一条高位泄水洞下穿隧道，结构简单，在隧道完工后进行泄水洞施工也不影响隧道完整性。
附图说明
15.图1为本实用新型用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构平面布置图。
16.图2为本实用新型用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构纵断面设计图。
17.图3为本实用新型用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构在暗河处横断面图。
18.图中：1-暗河或溶洞区，2-隧道正洞，3-泄水洞，4-涵洞，5-集水钻孔组，6-横洞，7-横洞中线，8-u型槽。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
20.本实用新型的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构如图1所示，具体为：泄水洞3设置于隧道正洞2和暗河或溶洞区1之间，泄水洞3与隧道正洞2相交于横洞6处，交角为90
°
，在暗河或溶洞区1一侧距离隧道正洞2中线40m位置转向与隧道正洞2平行，泄水洞3需完全穿越暗河或溶洞区1，泄水洞3采用单车道无轨运输。
21.如图2所示，泄水洞3以同尺寸的涵洞4下穿隧道正洞2至另一侧引入横洞6，标高较横洞6底低5m。为满足排水需求，在横洞6的横洞中线7设置u型槽8，由横洞6以100
‰
下坡至涵洞4内。
22.如图3所示，为更加有效地引排隧道正线周围地下水，充分达到排水降压的目的，泄水洞3在平行隧道正洞2的暗河或溶洞区1范围内设置多组集水钻孔组5。
23.进一步的，泄水洞3洞身坡度为3
‰
、100
‰
、30
‰
、100
‰
上坡，全长180m。
24.进一步的，涵洞4和u型槽8采用素混凝土回填，回填后净空需满足排水及工务部门检修相关要求，并设置盖板沟槽，盖板沟槽与既有横洞沟槽顺接过渡至洞口。
25.进一步的，集水钻孔组5径向间距6～10m，每组集水钻孔组5含5个集水钻孔，集水钻孔与泄水洞3衬砌角度均为45
°
，长10m，施工时根据具体揭示情况由参建各方现场确认后设置。
26.本实用新型的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构的具体施工步骤如下：
27.步骤1：在暗河段的横洞6下拉u型槽8，u型槽8开挖前，先施作围檩及钢筋混凝土横撑；u型槽8开挖采用逐级非爆开挖，单级开挖深度不超过2m，开挖深度大于2m时，采用型钢双拼于u型槽8中部进行临时支护。
28.步骤2：施作下穿隧道正洞2的涵洞4；涵洞4采用框架涵，框架涵尺寸与泄水洞3断面内净空尺寸相同，框架涵除下穿隧道正洞2外还需引入横洞6方向5-10m；涵洞4施工前需对下穿段隧道正洞2初支钢架增设锁脚锚杆各四组，长度为3m，每组2根；涵洞4开挖时，逐级
非爆开挖，单级开挖深度不超过2m，开挖面采用锚网喷防护，具体支护参数根据规范进行设计；当涵洞4开挖高度到达2m时，涵洞4中部采用型钢双拼进行临时横撑支护，涵洞4施工完毕后两侧隧底以下空间采用混凝土回填密实。
29.步骤3：待铺架完毕后，泄水洞3后期以涵洞4为施工通道进行施作；泄水洞3采用钻爆法开挖、锚喷构筑法施工，并对支护结构体系变形进行监控量测，进而分析评判其稳定性。
30.步骤4：泄水洞3平行隧道正洞2段在暗河或溶洞区1范围内设置集水钻孔组5，集水钻孔组5每6～10m设置一环，共5孔，集水钻孔与泄水洞3衬砌角度均为45
°
，长10m，施工时根据具体揭示情况由参建各方现场确认后设置。
31.步骤5：待泄水洞3施工完毕后，对涵洞4及u型槽8采用素混凝土回填；回填后净空需满足排水及工务部门检修相关要求，并设置盖板沟槽，盖板沟槽与既有横洞沟槽顺接过渡至洞口。


技术特征：
1.一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，其特征在于，泄水洞(3)设置于隧道正洞(2)和暗河或溶洞区(1)之间，泄水洞(3)与隧道正洞(2)相交于横洞(6)处，交角为90
°
，在暗河或溶洞区(1)一侧距离隧道正洞(2)中线40m位置转向与隧道正洞(2)平行；所述泄水洞(3)以同尺寸的涵洞(4)下穿隧道正洞(2)至另一侧引入横洞(6)，标高较横洞(6)底低5m；在横洞(6)的横洞中线(7)设置u型槽(8)，由横洞(6)100
‰
下坡至涵洞(4)内；所述泄水洞(3)在平行隧道正洞(2)的暗河或溶洞区(1)范围内设置多组集水钻孔组(5)。2.根据权利要求1所述的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，其特征在于，所述泄水洞(3)洞身坡度为3
‰
、100
‰
、30
‰
、100
‰
上坡，全长180m。3.根据权利要求1所述的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，其特征在于，所述涵洞(4)和u型槽(8)采用素混凝土回填，并设置盖板沟槽，盖板沟槽与既有横洞沟槽顺接过渡至洞口。4.根据权利要求1所述的一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，其特征在于，所述集水钻孔组(5)径向间距6～10m，每组集水钻孔组(5)含5个集水钻孔，集水钻孔与泄水洞(3)衬砌角度均为45
°
，长10m。

技术总结
本实用新型公开了一种用于充填可流失砂层溶洞排水的高位泄水洞结构，具体为：泄水洞设置于隧道正洞和暗河或溶洞区之间，泄水洞与隧道正洞相交于横洞处，在暗河或溶洞区一侧距离隧道正洞中线40m位置转向与隧道正洞平行；泄水洞以同尺寸的涵洞下穿隧道正洞至另一侧引入横洞；在横洞的横洞中线设置U型槽，由横洞下坡至涵洞内；泄水洞在平行隧道正洞的暗河或溶洞区范围内设置多组集水钻孔组。本实用新型证暗河段水能得到有效排泄，发挥泄水降压作用，避免隧道周边溶洞充填物流失、衬砌排水系统失效、地下水危及隧道结构及运营期间安全。地下水危及隧道结构及运营期间安全。地下水危及隧道结构及运营期间安全。


技术研发人员：康力 王小浪 卢锋 敬雅文 张俊儒 逄迎生 陈思宇 黄成贵 陈春雷 黄春 夏会平 吴明俊 焦康杰 杨刚 张晓强
受保护的技术使用者：中铁二院贵阳勘察设计研究院有限责任公司
技术研发日：2022.04.15
技术公布日：2022/10/4