[发明专利]隧道泄水沉沙施工结构

说明书

技术领域

    本发明涉及隧道施工领域，具体为一种隧道泄水沉沙池施工结构。

背景技术

在石灰岩地区建设隧道，碰到的首要地质灾害便是突泥涌水，国内外地下工程界为此付出过惨痛的代价。包家山隧道地质构造特殊，地形呈凹陷状，围岩裂隙、溶隙发育，隧道处在岩溶蓄水构造中，与地表水连通性好，所以说岩溶隧道发生突泥涌水，与自然降雨有很大关系。经过分析论证，目前大多采用 “地表整治与洞内堵水相结合”的治理方案，对洞顶地表实施河道铺砌，对斜（竖）井井身及洞口地表进行注浆堵水，取得了明显的成效。在完成河道铺砌后，原本长期干涸的河道能较长时间很好的排泄河道上游流水，长时间干旱后，河道水才断流。可见，在洞身灰岩裂隙发育、与地表连通性较好条件下，此措施较好的解决了河道水渗流到洞内的问题，为隧道施工防灾、减灾起到重要作用，在后来的雨季中，造成斜井前涌水的重要涌水点，基本被阻断，均未出现大量涌水，斜井洞身上半部大面积渗流水的状况得到较大改善，竖井更是在后来的施工过程中没再发生涌水，证明了综合治理对施工所起到的重要作用。 

但是，上述治理方案，仅仅保证了施工顺利。在实施正洞衬砌后，又出现新的问题：隧道工程未施工前，原来的岩溶孔道已形成天然的通道，二次衬砌完成后，原有的排泄通道被隔断，岩溶孔道内的涌泥涌砂将纵向排水管、检查孔、检查井等排水系统淤塞或封堵，地下水无法排泄，导致地下水在二次衬砌背后聚集，形成了承压水，衬砌砼便在地下水的作用下局部出现开裂、位移等现象，进而危害隧道结构安全，无法保障正常运营。因此，维持水的排放或维持水的自然通道畅通是解决问题的关键。

国内外岩溶隧道，为了保证结构稳定和正常运营，往往采用修筑泄水洞的办法由洞内向洞外低标高处排泄涌泥积水，虽然达到了目的，但明显存在诸多弊端，主要表现在泄水洞长度较长，一般是3～6km，施工时间较长，对隧道的按期通车不能保证，同时还存在长距离施工困难多、建设成本偏高、环保负面影响大等弊端。

发明内容

本发明为了解决常规泄水洞存在的施工周期长、投资高、环保负面影响大等弊端，提供一种新型的隧道泄水沉沙施工结构。

本发明是采用如下技术方案实现的：隧道泄水沉沙施工结构，包括设置于隧道两主洞之间、低于隧道设计标高、并且沿隧道中心线纵向设置的泄水沉沙洞室，每个泄水沉沙洞室内出口设有与隧道排水系统贯通的泄水沉沙池，泄水沉沙池两端设有反坡式出沙通道，沿泄水沉沙洞室内壁环向设置若干向外延伸的径向伞状泄水减压钻孔。采用本发明的结构设计，根据现场水文地质情况在隧道左右主洞岩溶路段纵向设置泄水沉沙洞室，在其壁面设置径向伞状泄水减压钻孔，将作用于主洞衬砌外的承压水吸引至泄水沉沙池内，泄水沉沙洞室的目的是给地下水以出路，以形成新的地下水循环，从而大大缓解或抵消了岩溶涌泥突水对隧道结构形成的危害。泄水沉沙池上部积水利用自然坡降流入隧道主洞排水系统的中心水沟，池中泥沙待上部积水抽干后，用出渣机械清理下部淤积的泥沙，经出沙通道由汽车装卸至规定弃碴场。

为了进一步优化该施工结构，本发明还进行了以下结构改进，所述泄水沉沙池底部设有高低式平台结构，其中较高一侧为汽车运输台，另一侧为沉沙槽；该结构设计，一方面有利于大部分泥沙沉积在沉沙槽内，另一方面汽车等运输设备可停放或行走在运输平台上。平常季节，泄水沉沙池上部积水利用自然坡度流入隧道主洞中心水沟；每年枯水季节或定期，需将剩余积水抽干后，用装载车、出渣机等设备对沉沙槽中的泥沙进行清理、运输；所述泄水沉沙池与其两端的反坡式出沙通道在纵断面上呈凹形，泄水沉沙池坡度、出口端出沙通道及进口端出沙通道的坡度大小以满足泥沙有效容积（有效容积可根据隧道埋深、水文地质条件、岩溶发育条件等计算）及方便施工及运营为原则，本发明所述泄水沉沙池坡度小于0.3%，出口端出沙通道的坡度为8%，进口端出沙通道的坡度为16%，该断面形状及坡度设计比较合理，是申请人经过多次实践及理论计算总结出来的，既有利于排泄隧道衬砌外的岩溶孔道中泥沙，也利于地下水的集中排放，而且施工方便；所述泄水减压钻孔环向×纵向间距为2m×4m，钻孔长度为10～30m，起到了地下水的排放作用，减轻了主隧道的防水压力，该结构参数是申请人经过多次理论计算及实践经验总结出来的，如果钻孔长度太长，有可能对隧道衬砌结构或域外环境造成危害，如果钻孔长度较短，则无法缓解或抵消岩溶涌泥突水对隧道结构的影响。

与现有技术相比，本发明所述沉沙洞室作为国内隧道中首先启用的结构措施，对涌泥涌砂治理及隧道按期通车起到了明显作用，主要从以下几个方面体现了其优越性：