CN109236321A - 一种带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其包括拱墙衬砌，拱墙衬砌的下端与仰拱衬砌连接，仰拱衬砌上架设有上承拱结构，仰拱衬砌和上承拱结构之间为泄水通道；上承拱结构上填设有拱上垫层，上承拱结构及垫层上开设有检查井。本发明能够解决现有技术中隧道设计不具有短时排导大量地下水的能力的问题，结构合理、可靠性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道衬砌结构，具体涉及一种带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构。
背景技术
中国是岩溶分布最广的国家，可溶岩面积约占国土面积三分之一，遍及多个省、直辖市、自治区。发育的岩溶地质，不仅给隧道工程建设带来巨大的难度，还严重威胁隧道的运营安全。随着越来越多岩溶隧道的建成运营，运营期间岩溶隧道衬砌开裂、漏水、底鼓等病害时有发生。
岩溶隧道在运营期间的病害事故屡见不鲜，对于岩溶地层或大埋深富水地层隧道，当地表水大量补给后，由于隧道排水***能力不足或结构设计不合理等因素，进而导致运营隧道发生病害。
现行结构设计方法中，岩溶隧道排水设计原则是排放为主，对于穿越地下水水平循环带的岩溶隧道一般在设计阶段要采用增设泄水洞方案如图1和图2所示；对于揭示的岩溶管道一般采用维持既有通道方案，避免堵塞排水通道，如图3所示。
运营岩溶隧道病害的调查结果表明，由于勘察技术手段的限制，设计人员无法完全查明岩溶管道的分布情况及其与隧道相互位置关系，此外，由于可溶岩会随时间的延长而逐渐溶解，岩溶管道也会存在随着时间变化的情况。因此，在施工中经常存在未揭示的隐伏岩溶，这些隐伏岩溶在受地表水大量补给后，会导致隧道衬砌背后水压升高，进而导致结构破损、仰拱底鼓等一系列病害。而现行设计中，隧道泄水洞并行于正洞左右侧一定距离，由于勘察精度不足，泄水洞与隧道正洞之间会存在大量隐伏岩溶，如管道或溶腔，这些隐伏岩溶在受地表水大量补给后，会对隧道既有结构造成重大安全隐患，这也是目前许多岩溶隧道设有泄水洞但在运营期间仍然出现水压病害的主要原因。
由于隧道结构中的仰拱曲率相比拱墙大，同时隧道仰拱的水压也较拱墙大，因此，当岩溶隧道承受高水压时，结构抗力相对较低的隧道仰拱结构会出现一系列病害。目前通常采用的办法是钻孔泄压法，如图4所示。
在已经开通运营的隧道仰拱开泄水孔的方法需要专用施工设备施工，不仅要中断行车而且要破坏隧道衬砌结构的整体性，该措施只能临时释放隧道底部的水压。由于隧道设计排水量的限制，不具备短时排导大量地下水的能力，所以仍然不能避免隧道长期水害的影响。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中隧道设计不具有短时排导大量地下水的能力的问题的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构。
为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：
提供了一种带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其包括拱墙衬砌，拱墙衬砌的下端与仰拱衬砌连接，仰拱衬砌上架设有上承拱结构，仰拱衬砌和上承拱结构之间为泄水通道；上承拱结构上填设有拱上垫层，上承拱结构及拱上垫层上开设有检查井。
上述技术方案中，优选的，仰拱衬砌上开设有若干仰拱衬砌开孔。
上述技术方案中，优选的，仰拱衬砌开孔的下端开设有仰拱底碎石盲沟。
上述技术方案中，优选的，仰拱衬砌开孔间呈错位分布。
上述技术方案中，优选的，检查井下与检查梯连接。
上述技术方案中，优选的，拱墙衬砌的外侧设置有拱墙初期支护，仰拱衬砌与拱墙衬砌相邻部位的下侧设置有墙角初期支护。
本发明提供的上述带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构的主要有益效果在于：
本发明通过将泄水通道设置拱墙衬砌围成的空间并置于隧道正洞下方，保证了泄水通道可在任何情况下随时排走衬砌仰拱底部及周边的地下水，解决了通常泄水洞并行于正洞与左右侧一定间距时，由于勘察精度原因而不能全部引排地下水的弊端，保证了隧道底部的水可通过泄水通道及时排出。通过设置仰拱衬砌与上承拱结构结合，作为排水通道，相对于现有技术中填充仰拱的结构，能够保证隧道底部泄水通道的过水断面积；通过在隧道仰拱内部设上承拱结构，并设置拱上垫层，从而可以承担运营期间的车辆荷载、人行荷载及其他荷载。
通过设置仰拱衬砌开孔并设置仰拱底碎石盲沟，可有效地将隧道底部的地下水或岩溶水汇集并引进泄水通道内，沿纵向排出洞外。且由于地下水不再向原设计那样引流至隧道内部的中心水沟或水管再沿纵向排出洞外，进而消除了地下水漫上道床的风险，可保证隧道衬砌结构不承担静水压力。
通过沿隧道中心线纵向布置的检查井及检查梯可用于泄水通道的定期检修和维护，保障泄水通道使用处于良好的工作状态，提高了隧道排水***的可靠性和耐久性。
附图说明
图1为现有的增设泄水洞方案的平面示意图。
图2为现有的增设泄水洞方案的横断面示意图。
图3为现有的揭示的岩溶管道对应方案的示意图。
图4为现有的钻孔泄压法方案的示意图。
图5为本发明隧道复合式衬砌结构的结构示意图。
图6为隧道复合式衬砌结构的仰拱衬砌俯视图。
其中，1、拱墙衬砌，11、施工缝，12、拱墙初期支护，13、墙角初期支护，14、仰拱衬砌，141、仰拱衬砌开孔，2、上承拱结构，21、拱上垫层，22、检查井，221、检查梯，23、仰拱底碎石盲沟，24、泄水通道，3、已揭示岩溶，31、隐伏岩溶，32、岩溶水原通道，33、泄水孔道，34、现有隧道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图5所示，其为带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构的结构示意图。
本发明的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构包括拱墙衬砌1，拱墙衬砌1的下端与仰拱衬砌14连接，连接部设置有施工缝11，仰拱衬砌14上开设有若干仰拱衬砌开孔141。
仰拱衬砌14上架设有上承拱结构2，仰拱衬砌14和上承拱结构2之间为泄水通道24；扩大墙角初期支护13，保证上承拱结构的稳定性；上承拱结构2上填设有拱上垫层21，上承拱结构2上开设有检查井22。
通过在仰拱衬砌14下部设置上承拱结构2，在上承拱结构2上方设拱上垫层21，保证了在仰拱无回填的情况下隧道底结构的可靠性和承载能力，上承拱结构2及拱上垫层21可承担隧道施工及运营期间的各种车辆、行人及其它荷载。
优选的，仰拱衬砌14的曲率与拱墙衬砌1的曲率接近，仰拱衬砌14与拱墙衬砌1的曲率半径差小于拱墙衬砌1曲率半径的10％；由此仰拱衬砌14的曲率相对于现有结构更小，从而增大仰拱衬砌14与上承拱结构2之间的空间。通过取消现有结构仰拱填充，将传统隧道仰拱填充空间扩大后设置泄水通道24，泄水通道24的泄水能力与传统隧道泄水洞相当。泄水通道24置于隧道正洞下部，从根本上消除了传统泄水洞不能排导隐伏岩溶水或未揭示地下水的弊端，从而可有效地排出隧道底部的岩溶水，防止水在道底部积聚，进而消除地下水引发的各种病害。
如图6所示，仰拱衬砌14上开设有若干仰拱衬砌开孔141，仰拱衬砌开孔141的下端开设有仰拱底碎石盲沟23，且仰拱衬砌开孔141间呈错位分布。由此可保证底部的水被迅速引流至泄水通道24，通过泄水通道24引排地下水，消除隧道仰拱衬砌14承受水压作用的风险。
进一步地，检查井22下与检查梯221连接。且检查井22及检查梯221沿隧道纵向等间距均匀布置。通过检查井22和检查梯221对泄水通道24进行定期维护，保持泄水通道好工作状态。
上面对本发明的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (7)
1.一种带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，包括拱墙衬砌(1)，拱墙衬砌(1)的下端与仰拱衬砌(14)连接，仰拱衬砌(14)上架设有上承拱结构(2)，仰拱衬砌(14)和上承拱结构(2)之间为泄水通道(24)；上承拱结构(2)上填设有拱上垫层(21)，上承拱结构(2)及拱上垫层(21)上贯穿开设有检查井(22)。
2.根据权利要求1所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述仰拱衬砌(14)上开设有若干仰拱衬砌开孔(141)。
3.根据权利要求2所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述仰拱衬砌开孔(141)的下端开设有仰拱底碎石盲沟(23)。
4.根据权利要求2所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述仰拱衬砌开孔(141)间呈错位分布。
5.根据权利要求1所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述检查井(22)下与检查梯(221)连接。
6.根据权利要求1所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述拱墙衬砌(1)的外侧设置有拱墙初期支护(12)，所述仰拱衬砌(14)与拱墙衬砌(1)相邻部位的下侧设置有墙角初期支护(13)。
7.根据权利要求1所述的带可维护式泄水通道的隧道复合式衬砌结构，其特征在于，所述上承拱结构(2)的材质为钢筋混凝土。
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