專利名稱：適用于偏壓富水地層的隧道排水結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及隧道施工領域，具體涉及ー種適用于偏壓富水地層的隧道排水結構及其施工方法。
背景技術：
在偏壓富水地層地段進行隧道洞身開挖施工時，當圍巖體為軟弱圍巖，尤其是全 強風化地層時，極易引起隧道洞內收斂變形過大，甚至釀成塌方事故，當埋深不大時還極易導致隧道上方山體地表開裂，甚至出現山體滑坡現象。在遇到這種地形偏壓，且地質為軟弱富水情況時，常規方法一般采用洞頂進行山體注漿加固，同時在洞內采用超前注漿加固配合初期支護的方式分部進行開挖。此方法的關鍵在于注漿的效果，對于富水粘土體地層，有時因為土體內的水分過大，無法有效排除，導致注漿體與土顆粒之間難以形成有效的膠結體，難以有效的增大圍巖體的強度和穩定性，從而導致在隧道開挖中仍然出現變形過大、塌方冒頂等安全事故。在這種偏壓富水地層，由于隧道周邊的水壓カ較大，常常導致隧道運營期間襯砌結構的滲漏水。因此，在上述地形地質條件下修建隧道，如何有效降低隧道周邊的水壓カ對保證隧道安全建設和運營具有非常重大的意義。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于克服現有技術存在的不足，提供一種能降低隧道周邊水壓力、防止隧道運營期間滲漏水、防止施工時發生山體滑坡、掌子面坍塌等事故、施エ安全度高的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，并相應提供該隧道排水結構的施工方法。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案
一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，包括位于地層中的隧道洞身，所述隧道洞身富水側的地層中開挖有多個集水井，各集水井與隧道洞身之間均設有用于將集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。上述技術方案中，優選的，所述多個集水井排列成兩排，兩排集水井沿隧道洞身的長度方向交錯布置。上述技術方案中，優選的，所述隧道洞身的直徑為D，兩排集水井中，一排集水井到隧道洞身邊墻的距離為0. 5D 1D，另ー排集水井到隧道洞身邊墻的距離為1. 5D 2.上述技術方案中，優選的，遠離隧道洞身的一排集水井的底部高于靠近隧道洞身的一排集水井的底部，且兩排集水井的底部高度差H為I m 4m。上述技術方案中，優選的，所述排水通道內設有透水管，所述透水管外包裹有透水無紡布。上述技術方案中，優選的，所述集水井內裝填有透水性填料，且集水井的井口設有
封堵層。上述技術方案中，優選的，所述隧道洞身的底部中間埋設有中心排水溝，所述排水通道將中心排水溝與各集水井的底部連通。作為ー個總的技術構思，本發明還提供ー種上述隧道排水結構的施工方法，包括以下步驟，
步驟1:在隧道洞身開挖前，先打設集水井，并從集水井中抽水進行井點降水；井點降水完成后，在各集水井內填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用混凝土封堵；
步驟2 :進行隧道洞身開挖，在隧道洞身的底部中間埋設中心排水溝；
步驟3 :自開挖出的隧道洞身內向各集水井打設排水通道，排水通道內設有透水管，所述透水管外包裹有透水無紡布，使排水通道連通集水井和中心排水溝，完成隧道排水結構的施工。與現有技術相比，本發明的優點在于本發明適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，通過在隧道洞身富水側的地層中打設集水井，將集水井中的水排出進行井點降水后，可降低隧道洞身周邊地層的地下水位，增大和改善圍巖體的黏聚カ和內摩擦角，提高圍巖體的自承載能力，施工時，在隧道洞身開挖前先打設集水井，再將集水井中的水排出進行井點降水，可防止隧道洞身開挖時發生山體滑坡、掌子面坍塌等事故；各集水井與隧道洞身之間均設有排水通道，排水通道能將集水井中的水及時排至隧道洞身中，并通過隧道洞身排出隧道外，實現了自動排水的功能，這樣，在隧道施工期和運營期均能有效降低隧道結構承受的水壓力，防止隧道施工期和運營期間襯砌結構滲漏水。


圖1為本發明實施例1的主視結構示意圖。圖2為本發明實施例1的俯視結構示意圖。圖3為本發明實施例2的主視結構示意圖。圖例說明1、地層；2、隧道洞身；21、中心排水溝；3、集水井；4、排水通道；5、透水性填料；6、封堵層。
具體實施例方式以下將結合附圖和具體優選的實施例對本發明作進ー步詳細說明。實施例1 :
如圖1和圖2所示，本發明適用于偏壓富水地層的隧道排水結構的第一種實施例，該隧道排水結構包括位于地層I中的隧道洞身2，隧道洞身2富水側的地層I中開挖有多個豎向集水井3，每個集水井3與隧道洞身2之間均設有用于將集水井3中的水排至隧道洞身2的排水通道4。通過將集水井3中的水排出進行井點降水后，可降低隧道洞身2周邊地層I的地下水位，增大和改善圍巖體的黏聚カ和內摩擦角，提高圍巖體的自承載能力，施工吋，在隧道洞身2開挖前先打設集水井3，再將集水井3中的水排出進行井點降水，可防止隧道洞身2開挖時發生山體滑坡、掌子面坍塌等事故，尤其是針對隧道下坡洞ロ段的施工；各集水井3與隧道洞身2之間均設有排水通道4，排水通道4能將集水井3中的水及時排至隧道洞身2中，并通過隧道洞身2排出隧道外，實現了自動排水的功能，這樣，在隧道施工期和運營期均能有效降低隧道結構承受的水壓力，防止隧道施工期和運營期間襯砌結構滲漏水。在其他實施例中，當隧道洞身2的兩側均為富水側時，也可在隧道洞身2兩側均打設集水井3。本實施例中，多個集水井3排列成兩排，各排中的集水井3沿隧道洞身2長度方向間隔布置，且兩排集水井3沿隧道洞身2的長度方向交錯布置(參見圖2)。隧道洞身2的直徑為D，兩排集水井3中，靠近隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2邊墻的距離為0. 5D 1D，遠離隧道洞身2的一排集水井3到隧道洞身2邊墻的距離為1. 5D 2. 遠離隧道洞身2的一排集水井3的底部高于靠近隧道洞身2的一排集水井3的底部，且兩排集水井3的底部高度差H為I m 4m。本實施例中，排水通道4內還安設有透水管，透水管外包裹有透水無紡布，安設透水管后可有效防止排水通道4被堵塞，且透水管周圍地層I中的水可以滲入透水管，起到更好的排水效果。 本實施例中,集水井3內裝填有透水性填料5，透水性填料5可采用透水性良好的粗砂和礫石，同時，集水井3的井口采用封堵層6進行封堵，以防止地面水流入，該封堵層6可由C15混凝土澆注形成，一般將集水井3離地面Im范圍內的井口均進行澆注封堵。本實施例中，隧道洞身2的底部中間埋設有中心排水溝21，排水通道4將中心排水溝21與各集水井3的底部連通，集水井3中的水通過排水通道4排至中心排水溝21中，再排出隧道洞身2外。本實施例的隧道排水結構采用下述施工方法進行施工，該施工方法包括以下步驟，
步驟1:在隧道洞身2開挖前，先打設集水井3，從集水井3中抽水進行井點降水；井點降水完成后，在各集水井3內填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用C15混凝土封堵。在必要時，還可在打設集水井3如先在地面施做截水溝。步驟2 :進行隧道洞身2開挖，在隧道洞身2的底部中間埋設中心排水溝21 ；
步驟3 :自開挖出的隧道洞身2底部向各集水井3打設排水通道4，使排水通道4連通
集水井3和隧道洞身2中的中心排水溝21。排水通道4打設完成后，在排水通道4內安設外裹有透水無紡布的透水管，完成隧道排水結構的施工。實施例2
圖3示出了本發明適用于偏壓富水地層的隧道排水結構的第二種實施例，本實施例與實施例1基本相同，不同的是本實施例中的多個集水井3僅排列成ー排。本實施例的隧道排水結構參考實施例1的施工方法進行施工。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應該提出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，包括位于地層(I)中的隧道洞身(2)，其特征在于所述隧道洞身(2)富水側的地層(I)中開挖有多個集水井(3)，各集水井(3)與隧道洞身(2)之間均設有用于將集水井(3)中的水排至隧道洞身(2)的排水通道(4)。
2.根據權利要求1所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于所述多個集水井(3)排列成兩排，兩排集水井(3)沿隧道洞身(2)的長度方向交錯布置。
3.根據權利要求2所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于所述隧道洞身(2)的直徑為D，兩排集水井(3)中，一排集水井(3)到隧道洞身(2)邊墻的距離為O. 5D ID，另一排集水井(3)到隧道洞身(2)邊墻的距離為1. 5D 2.
4.根據權利要求2 3中任一項所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于遠離隧道洞身(2)的一排集水井(3)的底部高于靠近隧道洞身(2)的一排集水井(3)的底部，且兩排集水井(3)的底部高度差H為I m 4m。
5.根據權利要求1 3中任一項所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于所述排水通道(4)內設有透水管，所述透水管外包裹有透水無紡布。
6.根據權利要求1 3中任一項所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于所述集水井(3)內裝填有透水性填料(5)，且集水井(3)的井口設有封堵層(6)。
7.根據權利要求1 3中任一項所述的適用于偏壓富水地層的隧道排水結構，其特征在于所述隧道洞身(2)的底部中間埋設有中心排水溝(21)，所述排水通道(4)將中心排水溝(21)與各集水井(3)的底部連通。
8.一種如權利要求1 7中任意一項所述隧道排水結構的施工方法，包括以下步驟 步驟1:在隧道洞身(2)開挖前，先打設集水井(3)，并從集水井(3)中抽水進行井點降水；井點降水完成后，在各集水井(3)內填置透水性良好的粗砂和礫石，在離地面附近的井口采用混凝土封堵； 步驟2 :進行隧道洞身(2)開挖，在隧道洞身(2)的底部中間埋設中心排水溝(21)； 步驟3 :自開挖出的隧道洞身(2 )內向各集水井(3 )打設排水通道(4 )，排水通道(4 )內設有透水管，所述透水管外包裹有透水無紡布，使排水通道(4)連通集水井(3)和中心排水溝(21)，完成隧道排水結構的施工。
全文摘要
本發明公開了一種適用于偏壓富水地層的隧道排水結構及其施工方法，該隧道排水結構包括位于地層中的隧道洞身，隧道洞身富水側的地層中開挖有多個集水井，各集水井與隧道洞身之間均設有用于將集水井中的水排至隧道洞身的排水通道。該施工方法包括打設集水井進行井點降水、隧道洞身開挖和打設排水通道等步驟。本發明具有能降低隧道周邊水壓力、防止隧道運營期間滲漏水、防止施工時發生山體滑坡、掌子面坍塌等事故、施工安全度高等優點。
文檔編號E21F16/02GK103032097SQ201210573600
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者鄒金鋒, 彭立, 蔣正華, 彭建國, 李亮, 張進華, 傅立新, 劉正剛, 王建華 申請人:湖南省交通規劃勘察設計院