富水地层隧底排水结构制造技术

本实用新型专利技术涉及富水地层隧底排水结构，在仰拱上方隔空设置道床底板，道床底板与仰拱之间布设有承载桩，道床底板与仰拱之间形成隧底的过水涵洞，排水侧沟通过侧沟排水管连通过水涵洞；过水涵洞底面布设有集水井，集水井下端穿过仰拱延伸到仰拱下方的过滤集水装置中，集水井底部和侧壁均设有泄水孔，泄水孔外侧设有过滤层，集水井中设有单向排水装置。本实用新型专利技术将现有技术中的仰拱填充部分改由道床底板与承载桩替代，在保障隧道结构安全的基础上，增大了隧道排水系统过水断面面积，提升了隧道排水能力；并同时实现了对富水地层隧道仰拱下方地下水的排放，减小了隧底水压，有利于防止隧道仰拱隆起、道床翻浆冒泥等病害的出现。

【技术实现步骤摘要】
富水地层隧底排水结构
本技术涉及隧道排水设施
，尤其涉及富水地层隧底排水结构。
技术介绍
近年来，随着交通基础设施大规模建设，诸多长大复杂富水隧道正在修建或已经修建。现有隧道排水设计是基于隧道常规排水量设计的，隧道结构周边的水通过初期支护渗透经由排水盲管引排至隧道结构体内的中心排水沟，最终排出洞外。具体，如图1所示，地下水通过初期支护(序号1)渗透到环向排水盲管(序号2)，环向排水盲管(序号2)沿纵向每隔10m沿洞周环向铺设，其下端与纵向排水盲管(序号8)相连，纵向排水盲管(序号8)每隔10-20m留有一出水口，通过横向排水盲管(序号5)与排水侧沟(序号6)连接，排水侧沟(序号6)主要用于汇集地下水并将地下水通过横向排水通道(序号9)引入中央排水沟(序号7)，最终将地下水排出隧道体外。但是，对于富水隧道，尤其在连续降雨或极端暴雨天气条件下，由于隧道内部水沟过水断面自由度不大，排水能力受限，无法及时有效引排隧道衬砌背后积水，使得拱圈承受高水压作用，导致隧道衬砌裂损、渗漏水等问题，造成隧道内行车安全隐患。此外，现有隧道排水设计利用水的重力作用，将隧道拱圈背后积水从上向下引排至中央排水沟。由于中央排水沟设置于隧道之内，无法将隧道底部水排出；加之，现有的排水体系中隧道底部(简称隧底)主要包括：底部围岩、仰拱初期支护、仰拱混凝土二衬、仰拱填充、路面结构、路侧边沟、深埋水沟、路缘石、电缆槽等。由于缺乏有效的隧道底部排水体系，体内排水无法将隧道底部水排出，导致隧道仰拱以下的积水无法有效引排，使得仰拱承受部分水压，从而引起仰拱隆起、道床变形、衬砌裂损、道床翻浆冒泥等等水害事件，维修治理极其困难。
技术实现思路
本技术旨在提供一种富水地层隧底排水结构，采用道床底板和间隔设置承载桩取代现有技术中的仰拱填充，承载桩之间可形成过水断面，其过水断面面积远大于中央排水沟，具有强大的排水能力，可满足富水隧道大量排水的需求，能快速、及时且有效的引排隧道衬砌背后高压水，减小地下水对隧道衬砌结构破坏。为达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：富水地层隧底排水结构，包括仰拱和隧道两侧的排水侧沟，在仰拱上方隔空设置道床底板，所述道床底板与仰拱之间布设有承载桩，所述道床底板与仰拱之间形成隧底的过水涵洞，所述排水侧沟通过侧沟排水管连通过水涵洞，所述侧沟排水管间隔设有多个。为同时便于排出仰拱以下的积水，在过水涵洞底面布设有集水井，所述集水井下端穿过仰拱延伸到仰拱下方，所述集水井底部和侧壁均设有泄水孔，所述泄水孔位于仰拱下方，所述泄水孔外侧设有过滤层，所述集水井中设有单向排水装置。进一步的，所述集水井相通过滤集水装置，所述过滤集水装置位于仰拱下方，所述过滤集水装置包括集水管道，所述集水管道侧壁间隔设有进水口，所述集水井下端伸进集水管道中，所述泄水孔与集水管道内部连通，所述集水管道内壁与集水井外壁之间填充有第一过滤层。优选的，所述泄水孔与第一过滤层之间有第二过滤层，所述第二过滤层为细砂过滤层，所述第一过滤层为粗砂过滤层。进一步的，所述泄水孔与第二过滤层之间设有不锈钢滤网层。进一步优选地，所述过滤集水装置还包括基坑，所述集水管道设于基坑中，所述集水管道与集水井以外的基坑范围内填充有卵石过滤层。其中，所述单向排水装置包括活动盖板装置和受拉弹簧，所述活动盖板装置包括盖板、盖板承托构件和活页转轴，所述盖板的一侧通过活页转轴与集水井转动连接，所述盖板另一侧压在盖板承托构件上，所述盖板承托构件与集水井固接，所述受拉弹簧的一端与盖板底部连接，受拉弹簧的另一端与集水井底部连接，所述活动盖板装置位于泄水孔上方。优选的，所述过水涵洞左、右两侧的集水井对称布置，与隧道中线相邻的集水井中的受拉弹簧的刚度系数大于其他集水井中的受拉弹簧的刚度系数。为便于进入隧底的过水涵洞进行相关检查维修清淤工作，在道床底板中央沿隧道纵向间隔设有检查井，所述检查井通向过水涵洞。其中，还包括拱墙，所述拱墙包括从外至内设置的初期支护、防水层和二次衬砌，所述初期支护与防水层之间间隔设有环向排水盲管，所述环向排水盲管的两端分别连接纵向排水盲管，所述纵向排水盲管的管壁上间隔设有多个出水口，所述出水口通过横向排水盲管连通排水侧沟，所述纵向排水盲管高于过水涵洞。富水地层隧底排水结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤1、对仰拱、承载桩和道床底板进行钢筋绑扎；步骤2、对仰拱进行立模浇筑，待其混凝土固化成型后，对承载桩进行立模浇筑；承载桩固化成型后对道床底板进行立模浇筑。进一步的，所述步骤1之前，首先在隧道仰拱下部挖出四棱柱形的基坑，在基坑底部放置集水管管座，将集水管道安装在集水管管座上；所述步骤1中首先对仰拱、集水井、承载桩与道床底板和检查井进行钢筋绑；然后在集水井侧壁与底部预埋泄水孔钢管；所述步骤2包括以下步骤：2.1对仰拱和集水井进行立模浇筑，待其混凝土固化成型后，预埋的泄水孔钢管形成泄水孔；2.2在泄水孔外端安装泄水孔端头过滤装置，在泄水孔端头过滤装置内部依次设置不锈钢滤网层与细砂过滤层；2.3在集水管道内壁与集水井外壁之间施作粗砂过滤层；2.4在集水管道与集水井以外的基坑范围内施作卵石过滤层；2.5在集水井内部安装单向排水装置，将活页转轴和盖板承托构件固定安装在集水井内壁上，所述活页转轴与盖板承托构件位于集水井的相对侧，活页转轴的位置高于盖板承托构件和泄水孔的位置，将盖板的一侧与活页转轴固接，将受拉弹簧的一端与盖板底部连接，受拉弹簧的另一端连接集水井底部；2.6对承载桩进行立模浇筑，承载桩固化成型后对道床底板进行立模浇筑。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术将现有技术中的仰拱填充部分改由道床底板与承载桩替代，在保障隧道结构安全的基础上，增大了隧道排水系统过水断面面积，提升了隧道排水能力；通过在仰拱下部设置集水井以及过滤集水装置，同时实现了对富水地层隧道仰拱下方地下的排放，减小了隧底水压，有利于防止隧道仰拱隆起、道床翻浆冒泥等病害的出现。在道床底板中央沿隧道纵向设置了检查井，便于相关工作人员过水涵洞进行检查维修及清淤工作。附图说明图1是现有技术中隧道排水系统横断面的结构示意图；图2是本技术横断面的结构示意图；图3是本技术纵断面的结构示意图；图4是过滤集水装置的主视图；图5是图4中A处的放大图；图6是过滤集水装置的侧视图；图7是图6中A处的放大图；图8是过滤集水装置的主视方向的排水路径示意图；图9是图8中A处的放大图；图10是过滤集水装置的侧视方向的排水路径示意图；图11是图10中A处的放大图；图12是枯水季节时实施例2的排水模式示意图；图13是富水季节时实施例2的排水模式示意图；图14是极端暴雨季节时实施例2的排水模式示意图；图中：1-初期支护、2-环向排水盲管、3-防水层、4-二次衬砌、5-横向排水盲管、6-排水侧沟、7-中央排水沟、8-纵向排水盲管、9-横向排水通道、10-检查井、11-过滤集水装置、12-侧沟排水管、13-道床底板、14-卵石过滤层、15-集水管道、16-进水口、17-第一过滤层、18-泄水孔、19-集水管管座、20-集水井、21-活动盖板装置、22-第一种受拉弹簧、23-第二种受拉弹簧、24-泄水孔钢管、25-泄水孔端本文档来自技高网...

【技术保护点】
富水地层隧底排水结构，包括仰拱和隧道两侧的排水侧沟(6)，其特征在于:在仰拱上方隔空设置道床底板(13)，所述道床底板(13)与仰拱之间布设有承载桩(31)，所述道床底板(13)与仰拱之间形成隧底的过水涵洞(32)，所述排水侧沟(6)通过侧沟排水管(12)连通过水涵洞(32)，所述侧沟排水管(12)间隔设有多个。

【技术特征摘要】
1.富水地层隧底排水结构，包括仰拱和隧道两侧的排水侧沟(6)，其特征在于:在仰拱上方隔空设置道床底板(13)，所述道床底板(13)与仰拱之间布设有承载桩(31)，所述道床底板(13)与仰拱之间形成隧底的过水涵洞(32)，所述排水侧沟(6)通过侧沟排水管(12)连通过水涵洞(32)，所述侧沟排水管(12)间隔设有多个。2.根据权利要求1所述的富水地层隧底排水结构，其特征在于：所述过水涵洞(32)底面布设有集水井(20)，所述集水井(20)下端穿过仰拱延伸到仰拱下方，所述集水井(20)底部和侧壁均设有泄水孔(18)，所述泄水孔(18)位于仰拱下方，所述泄水孔(18)外侧设有过滤层，所述集水井(20)中设有单向排水装置。3.根据权利要求2所述的富水地层隧底排水结构，其特征在于：所述集水井(20)相通过滤集水装置(11)，所述过滤集水装置(11)位于仰拱下方，所述过滤集水装置(11)包括集水管道(15)，所述集水管道(15)侧壁间隔设有进水口(16)，所述集水井(20)下端伸进集水管道(15)中，所述泄水孔(18)与集水管道(15)内部连通，所述集水管道(15)内壁与集水井(20)外壁之间填充有第一过滤层(17)。4.根据权利要求3所述的富水地层隧底排水结构，其特征在于：所述泄水孔(18)与第一过滤层(17)之间有第二过滤层(26)，所述第二过滤层(26)为细砂过滤层，所述第一过滤层(17)为粗砂过滤层。5.根据权利要求4所述的富水地层隧底排水结构，其特征在于：所述泄水孔(18)与第二过滤层(26)之间设有不锈钢滤网层(27)。6.根据权利要求3、4或5所述的富水地层隧底排水结构，其特征在于：所述过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，郑余朝，陶伟明，朱勇，郑伟，卿伟宸，殷召念，胡端，张磊，熊国兴，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51