一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構的製作方法

2023-09-20 15:43:25

專利名稱：一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及隧道施工地質災害處治領域，具體為一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構。
背景技術：
在巖溶地區建設隧道，碰到的首要地質災害便是突泥湧水，國內外地下工程界為此付出過慘痛的代價。這是由於巖溶地區地質構造特殊，地形呈凹陷狀，圍巖裂隙、溶隙發育，隧道處在巖溶蓄水構造中，與地表水連通性好，隧道施工或運營過程中發生突泥湧水，與自然降雨有很大關係。目前大多採用「地表整治與洞內堵水相結合」的治理方案，對洞頂地表實施河道鋪砌，對斜(豎)井井身及洞口地表進行注漿堵水，取得了明顯的成效。但是，上述治理方案，僅僅保證了施工順利，在實施正洞襯砌後，又出現新的問題:隧道工程未施工前，原來的巖溶孔道已形成天然的通道，二次襯砌完成後，原有的排洩通道被隔斷，巖溶孔道內的湧泥湧砂將縱橫向排水管、檢查孔、檢查井等排水系統淤塞或封堵，湧泥突水無法排洩，導致巖溶水在二次襯砌背後聚集，形成了承壓水，襯砌砼便在地下水的作用下局部出現開裂、位移等現象，進而危害隧道結構安全，無法保障正常運營。因此，維持水的排放或維持水的自然通道暢通是解決問題的關鍵。國內外巖溶隧道，為了保證結構穩定和正常運營，往往採用修築洩水洞的辦法由洞內向洞外低標高處排洩湧泥積水，雖然達到了目的，但明顯存在諸多弊端——施工周期較長、建設成本偏高、環保負面影響大等弊端。
發明內容本實用新型為了解決現有巖溶隧道發生突泥湧水後採用現有方法存在施工周期長、成本高、處理效果不好等問題，提供一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構。本實用新 是採用如下技術方案實現的:一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構，包括兩個平行設置的隧道主洞，以及位於兩個隧道主洞之間並且與其貫通的車行橫洞、人行橫洞及臨時施工通道，本實用新型的創新點在於還包含間隔設置於兩個隧道主洞中間、低於隧道主洞設計標高的洩水沉沙池，每個洩水沉沙池的兩端分別與相應的車行橫洞和臨時施工通道連通，每個洩水沉沙池下遊設有反坡式出沙通道，洩水沉沙池上遊設有施工通道，沿洩水沉沙池內壁環向設置發散狀洩水減壓鑽孔。採用本實用新型的結構設計，將作用於主洞襯砌外的承壓水通過發散狀洩水減壓鑽孔吸引至洩水沉沙池內，給地下水以出路，以形成新的地下水循環，從而大大緩解或抵消了巖溶湧泥突水對隧道結構形成的危害，同時洩水沉沙池上部積水利用自然坡降流入隧道主洞排水系統的中心水溝，池中泥沙待上部積水抽乾後，在枯水季節用出渣機械清理下部淤積的泥沙，經反坡式出沙通道由汽車裝卸至規定棄碴場，此外將洩水沉沙池設置於既有的車行橫洞和臨時施工通道之間，依託既有隧道的橫洞而布設，既有利於施工工作面拓展，又節約了建設成本、加快了施工進度。所述的洩水沉沙池與其上遊的反坡式出沙通道及下遊的施工通道在縱斷面上呈凹形，該結構設計既有利於排洩隧道襯砌外的巖溶孔道中泥沙，也利於地下水的集中排放，而且施工方便。與現有技術相比，本實用新型所述沉沙洞池作為國內隧道中首先啟用的結構措施，對湧泥湧砂治理及隧道按期通車起到了明顯作用，主要從以下幾個方面體現了其優越性:從工期方面看:本結構施工長度較短，施工工期短，保證了隧道主洞按期通車，如若採用洩水洞排水，洩水洞設計長度要在6.3km左右，需要的施工時間遠遠大於沉沙洞室施工時間，對主隧道的按期通車不能保證；從經濟方面看:沉沙池依既有橫洞布設，既有利於施工工作面拓展，又節約了建設成本、加快了施工進度，其長度遠小於洩水洞，工程投資成倍減少，既使考慮到多年的運營維護費用，也遠小於洩水洞的一次性施工投入；從技術方面看:沉沙池長度小，斷面大，短距離施工優勢明顯，而洩水洞長度大，斷面小，長距離施工困難多，所以從工程技術上看，沉沙洞室要容易的多；從使用效果看:經實踐驗證，沉沙池投入運營以來，地表沒有出現沉降，洩水通道也沒有堵塞，隧道二襯結構沒有發生變形，說明隧道結構處於穩定，保證了隧道運營通車的安全；從環保效益看:洩水洞將泥砂排洩於洞外自然河流中，造成的負面環保效應不言而喻；而沉沙池將泥砂沉澱於池內進行集中處理，其環保效果良好。總之，本實用新型有效的解決了巖溶湧泥突水對隧道結構及防排水體系的破壞作用，同時其實施過程中具有工期短、投資小、見效快及環保作用良好等優點，具有廣泛的推廣價值和使用價值，適用於巖溶地區隧道工程遭受湧泥湧沙危害，或水文地質複雜、地下水對隧道襯砌形成危害的特長隧道。

圖1為本實用新型所述洩水沉沙池及出沙通道、施工通道的縱斷面示意圖；圖2為本實用新型所述洩水沉沙洞室與隧道主洞的縱向平面布置圖；圖3為本實用新型所述洩水沉沙洞室與隧道主洞的橫向平面布置圖及洩水減壓鑽孔分布示意圖；圖中:1-隧道主洞；2_車行橫洞；3_人行橫洞；4_臨時施工通道；5_洩水沉沙池；6-反坡式出沙通道；7_施工通道；8_洩水減壓鑽孔。
具體實施方式
一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構，如圖1、2所示，包括兩個平行設置的隧道主洞1，以及位於兩個隧道主洞之間並且與其貫通的車行橫洞2、人行橫洞3及臨時施工通道4，還包含間隔設置於兩個隧道主洞中間、低於隧道主洞設計標高的洩水沉沙池5，每個洩水沉沙池的 兩端分別與相應的車行橫洞2和臨時施工通道4連通，此外，位於中間的人行橫洞可作為出水出沙口，也可不作，視湧泥湧水情況定，每個洩水沉沙池下遊設有反坡式出沙通道6，洩水沉沙池上遊設有施工通道7，如圖3所示，沿洩水沉沙池內壁環向設置發散狀洩水減壓鑽孔8，洩水減壓鑽孔6環向X縱向間距為2mX4m，鑽孔長度為10 30m。洩水沉沙池5與其上遊的反坡式出沙通道6及下遊的施工通道7在縱斷面上呈凹形，洩水沉沙池坡度小於0.3%，其中下遊的反坡式出沙通道的坡度為8%、進口側施工通道的坡度為16% 。
權利要求1.一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構，其特徵是包括兩個平行設置的隧道主洞(1)，以及位於兩個隧道主洞之間並且與其貫通的車行橫洞(2)、人行橫洞(3)及臨時施工通道(4)，其特徵是還包含間隔設置於兩個隧道主洞中間、低於隧道主洞設計標高的洩水沉沙池(5)，每個洩水沉沙池的兩端分別與相應的車行橫洞(2)和臨時施工通道(4)連通，每個洩水沉沙池下遊設有反坡式出沙通道(6)，洩水沉沙池上遊設有施工通道(7)，沿洩水沉沙池內壁環向設置發散狀洩水減壓鑽孔(8 )。
2.根據權利要求1所述 一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構，其特徵是洩水沉沙池(5)與其上遊的反坡式出沙通道(6)及下遊的施工通道(7)在縱斷面上呈凹形。
專利摘要本實用新型涉及隧道施工地質災害處治領域，具體為一種處治巖溶隧道湧泥突水地質災害的施工結構，解決採用現有方法存在施工周期長、成本高等問題，包括兩個隧道主洞，位於隧道主洞之間且與其貫通的車行橫洞、人行橫洞、臨時施工通道，還包含間隔設置於隧道主洞中間、低於隧道主洞設計標高的洩水沉沙池，每個洩水沉沙池的兩端分別與相應的車行橫洞和臨時施工通道連通，每個洩水沉沙池下遊設有反坡式出沙通道，洩水沉沙池上遊設有施工通道，沿洩水沉沙池內壁環向設置發散狀洩水減壓鑽孔，解決了巖溶湧泥突水對隧道結構及防排水體系的破壞作用，同時其實施過程中具有工期短、投資小、見效快及環保作用良好等優點，具有廣泛的推廣價值和使用價值。
文檔編號E21F16/02GK203097902SQ20132010744
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月9日 優先權日2013年3月9日
發明者胡平, 楊育生, 肖辰裕, 韓定海, 黃元慶, 康辰, 段小平, 曹支才, 朱緒飛 申請人:陝西省交通建設集團公司