[发明专利]真空轻型井点降水方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空轻型井点降水方法在隧道施工中的运用。

背景技术

随着国民经济的发展，铁路建设中隧道的修建数量日益增多。国内隧道施工中，由于隧道受选线条件的限制，个别隧道势必要经过一些水文、地质条件差，无形中加大了隧道的施工难度。如桃树坪隧道，地质围岩为第三系富水、弱胶结粉细砂岩，渗透系数为8.1×10^-4cm/s～9.26×10^-4cm/s，洞内日平均涌水量在570m³以上，设计为单洞双线隧道，隧道长3225m，全隧均为VI级围岩，施工难度大，为极高风险隧道，被国内隧道专家定性为“国内罕见，世界难题”。在整个隧道施工中降水是关键，降水的成败直接影响着隧道施工安全质量及进度，针对该种地层，选择合理的降水工艺显得尤为重要。

在该隧道，降水是建造隧道的关键工序，该工序施工技术的优劣将直接影响到隧道施工的整体布局和经济效果，是工程施工成败的关键。在国内隧道降水的形式有各种各样，降水一直是隧道修建中的技术难点之一，随着降水理论与技术装备的不断提高，各种各样的降水工艺在隧道中应用越来越广泛。如何才能保证降水的最佳效果，是施工不断改进和研究的方向，而真空轻型井点降水技术在隧道中的应用，在国内类似成功案例较少。

发明内容

本申请人承建了兰渝铁路桃树坪隧道4#斜井中的前期施工遗留的50.7m斜井和505m正洞施工。施工中针对该隧道渗透系数小且日涌水量大的特点，摒弃了前期施工中不降水或局部只降开挖轮廓线内的地下水，未形成完整的隧道降水系统且盲目冒进的施工理念，而积极探索，认真研究，针对该种地层经过多次试验、分析、总结，首次提出“开挖轮廓线外超前降水”的理念，最终确定了本申请的真空轻型井点降水方法，并将该降水方法纳入日常工序管理之中，使隧道降水形成一个系统工作正常运转。

该真空轻型井点降水方法利用真空原理，使土中的水分和空气受真空吸力作用而产生水气混合液，经管路系统向上被吸入到水气分离器中。由于空气比水轻，空气几经分离器上部由真空泵排出。在降水深度范围内，土体的重度由原来的浮重状态逐步改变为饱和重度，土体内部应力改变，增加了垂直附加土压力，土层在增加的自重应力作用下逐渐固结，增大土体抗剪强度，提高围岩的稳定性。

根据本发明的一个方面提供了一种斜井用真空轻型井点降水方法，包括以下步骤：在掌子面拱顶一定角度范围内，按照一定的环向间距布设至少一排掌子面超前真空降水管；开挖上台阶，在上台阶拱脚下一定距离处安设至少一排第一真空降水管；以及开挖中台阶，在中台阶拱脚下一定距离处安设至少一排第一真空降水管。

进一步，该方法包括开挖下台阶，在下台阶或仰拱底面处安设至少一排第二真空降水管。

进一步，该方法包括在斜井上台阶下一定距离处安设至少一根水平超前真空降水管。

进一步的，掌子面超前真空降水管、第一和第二真空降水管以及水平超前真空降水管均与集水总管连接，将水通过集水总管排出。

进一步的，位于上台阶拱脚下的第一真空降水管、位于中台阶拱脚下的第一真空降水管以及位于下台阶或仰拱底面处的第二真空降水管的纵向间距为0.5m。

进一步的，至少一排掌子面超前真空降水管布设在掌子面拱顶120°范围内，环向间距0.4m，每根掌子面超前真空降水管长度为4m，外插角5°～10°，纵向搭接不小于1m。

进一步的，在上台阶和中台阶两侧拱脚下50cm处各安设一排长度4m的第一真空降水管，外插角60°。

进一步的，在下台阶两侧或仰拱底面两侧各安设一排长度5m的第二真空降水管，外插角30°。

进一步的，在斜井上台阶下50cm处安设3根水平超前真空降水管(8)，每根水平超前真空降水管长度为4m。

根据本发明的另一方面提供了一种正洞用真空轻型井点降水方法，包括以下步骤：在掌子面拱顶一定角度范围内，按照一定的环向间距布设至少一排掌子面超前真空降水管；开挖左、右侧壁I部和III部，在I部和III部拱脚下一定距离处安设至少一排第一真空降水管；以及开挖左、右侧壁II部和IV部，在II部和IV部拱脚下一定距离处安设至少一排第一真空降水管。

进一步，该方法包括开挖左、右侧壁V部和VI部，在V部和VI部或仰拱底面处安设至少一排第二真空降水管。

进一步，该方法包括在正洞左、右侧壁的I部和III部下一定距离处安设至少一根水平超前真空降水管。

进一步，该方法包括在正洞左、右侧壁大跨位置II部和IV部下一定距离处安设至少一根水平超前真空降水管。