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隧道工程专利_隧道复合抗水压结构

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技术领域

       本实用新型专利涉及一种隧道工程技术领域,尤其涉及一种能够显著提高隧道安全与耐久性的隧道复合抗水压结构。

背景技术
       对于富水岩溶隧道或水下隧道,隧道衬砌结构往往需要考虑外水压力的作用。然而,当前的隧道抗水压结构往往限定为由“初期支护+二次衬砌”组成,但事实上这种单一的抗水压衬砌结构型式存在诸多技术缺陷:
       1)仅仅考虑初期支护和二次衬砌的作用,忽略了围岩自身的承载能力,特别是实施注浆堵水后的围岩的力学贡献。
       2)未考虑隧道洞身防排水系统对隧道外水压力的影响,特别是通过调整洞身防排水系统的设置,可增大地下水排放能力,进而达到减小外水压力的作用。
       3)一味单纯地通过加厚衬砌、提高混凝土标号等来提高抗水压结构强度,从而在一定程度上加大了衬砌结构与围岩两者力学性能的差距,使得围岩分担外水压力的作用更微弱。
       可见,目前的这种单一的抗水压结构型式,在外水压力作用下,衬砌结构的安全度和耐久性难以保障,容易导致衬砌开裂、失效,影响隧道施工、运营安全,同时,地下水的流失引发严重的环境问题。
       针对上述不足,本申请人发明了一种隧道复合抗水压结构,以解决上述问题。
       实用新型专利内容
       有鉴于此,本实用新型专利提供一种了隧道复合抗水压结构,该隧道复合抗水压结构摒弃了由“初期支护+二次衬砌”组成的不合理的隧道抗水压结构型式,综合考虑加固围岩、堵水、防水和排水等多种措施,可更好地提高隧道的抗水压能力,以及衬砌结构的安全和耐久性,确保隧道的施工与运营安全。
       本实用新型专利通过以下技术手段解决上述问题:
       本实用新型专利的隧道复合抗水压结构,它主要由堵水加固圈、初期支护、洞身防排水网络系统和二次衬砌四部分组成,所述洞身防排水网络系统包括设置在初期支护与二次衬砌之间的防水板和二次衬砌背后的环向排水管,所述堵水加固圈、初期支护、洞身防排水网络系统和二次衬砌由外至内依次设置。
       进一步,所述洞身防排水网络系统还包括设置在初期支护与二次衬砌之间的纵向排水管。
       进一步,还包括洞内排水系统,所述洞内排水系统包括沿洞身长度方向设置于洞内路面下的侧排水沟以及横向设置于洞内路面下且两端分别与侧排水沟和纵向排水管连通的横向排水管。
       进一步,还包括围岩层,所述围岩层与堵水加固圈紧密贴合。
       进一步,所述堵水加固圈和二次衬砌的断面为环状封闭壳体结构。
       进一步,所述堵水加固圈包括一堵水层,其通过混合有防水材料的注浆对所述围岩进行堵水加固,并通过调节注浆参数控制围岩的力学参数。
       进一步,所述堵水层具有弹性。
       本实用新型专利的隧道复合抗水压结构具有以下有益效果:
       1)充分发挥了堵水加固圈对围岩作为承载结构可分担外水压力的作用,改变了以往单纯地通过加厚衬砌、提高混凝土标号等方式来提高抗水压结构强度的问题;
       2)促进了衬砌结构与围岩在外水压力作用下的变形协调;
       3)丰富了提高隧道抗水压能力的工程措施;
       4)提高了隧道的安全与耐久性。

附图说明

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       下面结合附图和实施例对本实用新型专利作进一步描述。
       图1为本实用新型专利的隧道复合抗水压结构的断面结构示意图;
       图2为图1中A区放大示意图;
       图3为本实用新型专利的隧道复合抗水压结构中堵水加固圈的结构示意图。

具体实施方式
       以下将结合附图对本实用新型专利进行详细说明,如图1至2所示:本实施例的隧道复合抗水压结构,它主要由堵水加固圈2、初期支护3、洞身防排水网络系统和二次衬砌4四部分组成,所述洞身防排水网络系统包括设置在初期支护3与二次衬砌4之间的防水板和二次衬砌背后的环向排水管5,所述堵水加固圈2、初期支护3、洞身防排水网络系统和二次衬砌4由外至内依次设置;优选的,还包括围岩层1,所述围岩层1与堵水加固圈2紧密贴合。在初期支护和二次衬砌的既有基础上,增加了堵水加固圈和洞身防排水网络系统,充分发挥了围岩作为承载结构可分担外水压力的作用,促进了衬砌结构与围岩在外水压力作用下的变形协调;另外,堵水加固圈和初期支护还具有封闭地下水,控制隧道渗水量和保证施工期间洞室稳定性的作用。本实用新型专利的隧道复合抗水压结构丰富了隧道抗水压能力的工程措施,提高了隧道的安全与耐久性。
       作为上述技术方案的进一步改进,所述洞身防排水网络系统还包括设置在初期支护3与二次衬砌4之间的纵向排水管7。所述纵向排水管7可将多个环向排水管5相互连通,以使环向排水管5的排水压力得到均匀分布。
       作为上述技术方案的进一步改进,还包括洞内排水系统,所述洞内排水系统包括沿洞身长度方向设置于洞内路面下的侧排水沟6以及横向设置于洞内路面下且两端分别与侧排水沟6和纵向排水管7连通的横向排水管8。所述横向排水管8可将纵向排水管7中的水引入到洞内侧排水沟6中排出。通过调整纵向排水管、环向排水管和横向排水管的设置,可及时地排放掉二次衬砌背后的地下水,以及形成隧址区泄水减压的渗流效应,从而减小隧道的外水压力以及外水压力的力学作用形态。
       作为上述技术方案的进一步改进,所述堵水加固圈2和二次衬砌4的断面为环状封闭壳体结构。所述堵水加固圈2和二次衬砌4断面为环状的封闭壳体结构设置使衬砌层具有受压理想几何形状,使衬砌层的高抗压强度优势得到充分发挥。
       作为上述技术方案的进一步改进,所述堵水加固圈2包括一堵水层2a,其通过混合有防水材料的注浆对所述围岩1进行堵水加固,并通过调节注浆参数控制围岩1的力学参数。设置堵水层2a能改变围岩1的渗透系数和物理力学参数,实现控制排放,并分担部分外水压力作用,与初期支护3、洞身防排水网络系统和二次衬砌4共同构成复合抗水压衬砌。
       作为上述技术方案的进一步改进,所述堵水层2a具有弹性,所述具有弹性的堵水层2a的设置能够允许围岩产生一定的变形,从而围岩中的高地应力得到释放,减小了刚性初期支护的受力,保证了刚性初期支护不会变形。
       最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型专利的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型专利进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型专利的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型专利技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型专利的权利要求范围当中。
       
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