50m以上水头隧洞不排水洞段复合渗控结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种50m以上水头隧洞不排水洞段复合渗控结构及方法，包括：外部围岩结构、固结灌浆圈、承压型衬砌、横向排水件和纵向排管组；隧洞内侧壁上设置厚度为40cm以上的承压型衬砌；外部围岩结构设置于承压型衬砌外侧；外部围岩结构外部设置于固结灌浆圈。通过在衬砌外根据外水荷载大小设置不同防渗固结灌浆圈减少排水量及外水荷载，从而达到降低作用于隧洞衬砌结构外水荷载并避免外水内渗造成水质污染的目的。质污染的目的。质污染的目的。

【技术实现步骤摘要】
50m以上水头隧洞不排水洞段复合渗控结构及方法


[0001]本专利技术涉及隧洞施工
，特别是一种适50m以上水头隧洞不排水洞段复合渗控结构及方法。

技术介绍

[0002]我国地域辽阔，并受大陆性季风气候造成水资源地区分布不均，为此兴建了南水北调、滇中引水等大量的引调水工程。由于引调水工程沿线地质构造背景复杂，部分区域存在断裂和褶皱构造发育、岩溶地层分布广等地质条件，隧洞建设环境外水压力较高。此类区域内隧洞排水方案不当，将导致当地居民赖以生存水源渗漏流失，引发工程安全隐患。因此如何确保工程运行期间，高外水压力作用下的隧洞衬砌结构安全，是一个亟需解决的关键技术问题。
[0003]对于高外水压力的隧洞，传统的处理方式是采取“堵”的方法，通过加厚围岩衬砌提高隧洞稳定性，当外水压力较低时，现有结构下加厚围岩衬砌即可满足外水压力承压要求，实现隧洞稳定。
[0004]而对于外水压力高于1.5MPa区域，由于外部水压力过大，往往需要设置远超过水利水电工程相关规范厚度的混凝土衬砌，增大厚度所需的大体积混凝土在施工过程中会产生热量，导致衬砌上出现裂缝，危及建筑物的运行安全；另外在现有结构上增厚衬砌结构抵抗外水压力，造价成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有围岩衬砌结构投资巨大、经济不合理、结构稳定性差的缺点，提供了一种适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构及方法。
[0006]本专利技术提供了一种适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，包括：外部围岩结构、固结灌浆圈、承压型衬砌、横向排水件和纵向排管组；
[0007]隧洞内侧壁上设置厚度为40cm以上的承压型衬砌；外部围岩结构设置于承压型衬砌外侧；外部围岩结构外部设置于固结灌浆圈；
[0008]固结灌浆圈、承压型衬砌的顶拱之间夹设横向排水件和纵向排管组；各横向排水件分别与纵向排管组连通；纵向排管组的出水口设置于隧洞外；
[0009]固结灌浆圈内以隧洞为起点，以射线形式向外辐射开设多个灌浆孔；
[0010]隧洞外水压力P≥1.5MPa的洞段：采用全断面固结灌浆，所开设灌浆孔孔径为φ50；灌浆孔深L＝10m；灌浆孔间距1.25m；灌浆孔排距2.5m；
[0011]隧洞外水压力P≥0.5Mpa洞段，灌后透水率为1Lu～3Lu；
[0012]固结灌浆圈所用固结灌浆材料为普通硅酸盐水泥；所用浆液浓度为2：1至0.5：1渐浓控制；灌浆压力为地下水压力的1～2倍。
[0013]优选地，包括：多个毛细排水带、纵向引排管；毛细排水带、纵向引排管夹设于固结灌浆圈、承压型衬砌之间。
[0014]优选地，毛细排水带沿隧洞横向在顶拱上部180
°
处设置；
[0015]相邻毛细排水带纵向排距为3m；
[0016]各毛细排水带分别与纵向引排管相连通；
[0017]纵向排水管对称设置于隧洞两相对侧，并沿隧洞纵向延伸设置；纵向排水管引排至隧洞进出口或支洞口处排放口。
[0018]优选地，承压型衬砌包括：多个混凝土衬砌、防水板、无纺土工布；混凝土衬砌外壁上设置水固化聚氨酯防水涂层；混凝土衬砌朝向隧洞外面上铺设防水板；防水板外设置无纺土工布。
[0019]优选地，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段，灌浆后岩体波速提高率不小于20％。
[0020]优选地，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段：仅对
Ⅴ
类外部围岩结构边顶拱进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝5m，间排距3m。
[0021]优选地，隧洞外水压力0.5MPa≤P<1Mpa的洞段：全断面进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝6m，间距2m，排距2.5m。
[0022]优选地，隧洞外水压力1MPa≤P<1.5Mpa的洞段：全断面进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝8m，间距1.5m，排距2.5m。
[0023]本专利技术的另一方面还提供了一种适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段渗控方法，包括以下步骤：
[0024]步骤S1测定隧洞外水头及外水压力，在隧洞内侧壁上设置厚度为40cm以上的承压型衬砌，在承压型衬砌外侧设置外部围岩结构；
[0025]步骤S2：根据外水压力确定隧洞断面的固结灌浆区域，在固结灌浆区域内以隧洞为起点，以射线形式向外辐射开设多个灌浆孔；
[0026]步骤S3：沿灌浆孔灌浆后，在外部围岩结构外侧设置固结灌浆圈，在承压型衬砌与固结灌浆圈之间夹设横向排水件和纵向排管组；
[0027]隧洞外水压力P≥1.5MPa的洞段：采用全断面固结灌浆，所开设灌浆孔孔径为φ50；灌浆孔深L＝10m；灌浆孔间距1.25m；灌浆孔排距2.5m；
[0028]隧洞外水压力P≥0.5Mpa洞段，灌后透水率为1Lu～3Lu；
[0029]固结灌浆圈所用固结灌浆材料为普通硅酸盐水泥；所用浆液浓度为2：1至0.5：1渐浓控制；灌浆压力为地下水压力的1～2倍。
[0030]优选地，洞外水压力P<0.5Mpa的洞段，灌浆后岩体波速提高率不小于20％；
[0031]更优选地，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段，灌浆后岩体波速提高率不小于20％；
[0032]更优选地，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段：仅对
Ⅴ
类外部围岩结构边顶拱进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝5m，间排距3m；
[0033]更优选地，隧洞外水压力0.5MPa≤P<1Mpa的洞段：全断面进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝6m，间距2m，排距2.5m；
[0034]更优选地，隧洞外水压力1MPa≤P<1.5Mpa的洞段：全断面进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝8m，间距1.5m，排距2.5m。
[0035]本专利技术能产生的有益效果包括：
[0036]1)本专利技术所提供的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，通过综合利用外部围岩、固结灌浆圈11、衬砌结构和外排水等措施，对于外水水头大于50m的不排
水洞段在衬砌与防渗固结灌浆圈11间顶拱横向和纵向排水管引排释压，同时在衬砌外根据外水荷载大小设置不同防渗固结灌浆圈11减少排水量及外水荷载。从而达到降低作用于隧洞衬砌结构外水荷载并避免外水内渗造成水质污染的目的。
[0037]2)本专利技术所提供的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，结构稳定、通用性强、防排水效果佳，可有效的降低作用于隧洞衬砌结构外水荷载并避免外水内渗造成水质污染，提高隧洞运行期安全，保障水质。是一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，包括：外部围岩结构、固结灌浆圈、承压型衬砌、横向排水件和纵向排管组；隧洞内侧壁上设置厚度为40cm以上的承压型衬砌；外部围岩结构设置于承压型衬砌外侧；外部围岩结构外部设置于固结灌浆圈；固结灌浆圈、承压型衬砌的顶拱之间夹设横向排水件和纵向排管组；各横向排水件分别与纵向排管组连通；纵向排管组的出水口设置于隧洞外；固结灌浆圈内以隧洞为起点，以射线形式向外辐射开设多个灌浆孔；隧洞外水压力P≥1.5MPa的洞段：采用全断面固结灌浆，所开设灌浆孔孔径为φ50；灌浆孔深L＝10m；灌浆孔间距1.25m；灌浆孔排距2.5m；隧洞外水压力P≥0.5Mpa洞段，灌后透水率为1Lu～3Lu；固结灌浆圈所用固结灌浆材料为普通硅酸盐水泥；所用浆液浓度为2：1至0.5：1渐浓控制；灌浆压力为地下水压力的1～2倍。2.根据权利要求1所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，包括：多个毛细排水带、纵向引排管；毛细排水带、纵向引排管夹设于固结灌浆圈、承压型衬砌之间。3.根据权利要求2所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，毛细排水带沿隧洞横向在顶拱上部180
°
处设置；相邻毛细排水带纵向排距为3m；各毛细排水带分别与纵向引排管相连通；纵向排水管对称设置于隧洞两相对侧，并沿隧洞纵向延伸设置；纵向排水管引排至隧洞进出口或支洞口处排放口。4.根据权利要求1所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，承压型衬砌包括：多个混凝土衬砌、防水板、无纺土工布；混凝土衬砌外壁上设置水固化聚氨酯防水涂层；混凝土衬砌朝向隧洞外面上铺设防水板；防水板外设置无纺土工布。5.根据权利要求1所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段，灌浆后岩体波速提高率不小于20％。6.根据权利要求1所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，隧洞外水压力P<0.5Mpa的洞段：仅对
Ⅴ
类外部围岩结构边顶拱进行固结灌浆，设置固结灌浆圈；固结灌浆圈内开设的灌浆孔孔径为φ50，孔深L＝5m，间排距3m。7.根据权利要求1所述的适用于50m以上水头的隧洞不排水洞段复合渗控结构，其特征在于，隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国金，陆进彬，杨小龙，曹立，向天兵，闫尚龙，郭鑫，王鹏，程俊云，周云中，
申请(专利权)人：云南省滇中引水工程有限公司，
类型：发明
国别省市：