一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系的制作方法

1.本实用新型涉及高水压条件海域矿山法隧道防排水措施领域，尤其涉及一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系。

背景技术：

2.既有矿山法隧道采用的多是限量排放理念(也就是水可以进入隧道)，在海域富水背景下会造成隧道内抽排水量过大，运营期间成本高昂。另外部分隧道纯粹的全包防水方案会导致隧道外围水压力过大，对隧道衬砌耐久性和防水体系造成很大的挑战。因此，研发一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系是个亟待解决的问题。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，既能起到全包防水效果，防止围岩水进入隧道，又能在水压达到一定阈值时，对水头进行降压，实现排水量和水压的平衡。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，包括防水系统和排水系统；
6.所述防水系统包括土工布、防水板和防水卷材，所述土工布和防水板依次设置在隧道的初期支护与二次衬砌之间，所述防水卷材设置在防水板与二次衬砌之间；
7.所述排水系统包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水板、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的拱脚纵向排水盲管、设置于隧道两侧边墙底部的侧沟、以及设置于隧道仰拱填充面中心位置的中心排水沟，所述拱脚纵向排水盲管通入侧沟，所述侧沟与中心排水沟通过横向排水管相连。
8.进一步的，本防排水体系还包括设置于隧道仰拱部位的环形排水盲管，以及设置于隧道仰拱中心处的仰拱纵向排水盲管，所述环形排水盲管与仰拱纵向排水盲管通过四通管相连，所述仰拱纵向排水盲管与中心排水沟通过竖向盲管连接，在所述竖向盲管的上部端头设有可拆换式、可调阈值的泄压阀。
9.进一步的，所述防水卷材包括环向防水卷材和纵向防水卷材，所述环向防水卷材和纵向防水卷材交叉搭接设置，围成防水密封区。
10.进一步的，在距隧道环向施工缝1m处拱墙范围环向设置0.5m宽的双面自粘式环向防水卷材，同时距纵向施工缝0.5m处沿隧道纵向设置0.5m宽双面自粘式纵向防水卷材，所述环向防水卷材和纵向防水卷材交叉搭接设置，且搭接长度不小于0.2m。
11.进一步的，在所述隧道拱墙上由防水卷材围成的防水密封区内均设有一道环形排水板，所述拱脚纵向排水管位于所述防水密封区内，相邻两个环形排水板的纵向间距与环向施工缝的间距一致。
12.进一步的，所述拱脚纵向排水盲管为分段设置，且在其上部设置有开孔，每段长度为9m，每段所述拱脚纵向排水盲管的两端均与90
°
弯头相连，将拱脚纵向排水盲管通入侧
沟。
13.进一步的，当水压力达到0.5mpa阈值时，所述泄压阀13自动打开将地下水排入隧道仰拱填充面内的中心排水沟。
14.进一步的，在隧道仰拱范围防水板外侧，每两道环向施工缝之间设有一道环形排水盲管和一道仰拱纵向排水盲管，所述环形排水盲管和仰拱纵向排水盲管通过四通管连接。
15.相对于现有技术，本实用新型所述的海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系具有以下优势：本实用新型可以应用于高水压海域矿山隧道领域，通过全包防水理念实现洞内排水量的有效控制，通过阈值泄压技术实现隧道外围水压的折减，从而平衡排水量和围岩水压力；应用“防排并重、防排结合”的理念，通过可调阈值泄压阀来控制和减小衬砌的背水压力，避免了全封堵衬砌的水压力过大问题，同时也避免了全排水衬砌的环境、资源、能耗问题。
附图说明
16.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
17.图1是本实用新型结构示意图；
18.图2是本实用新型中土工布及防水板细部示意图；
19.图3是本实用新型中排水板及防水板末端细部设计示意图；
20.图4是海域段本实用新型防排水系统布设仰拱范围平面展开图；
21.图5是海域段本实用新型防排水系统布设拱墙范围平面展开图；
22.图6是本实用新型拱墙环形排水板及纵向盲管设置示意图。
23.附图标记说明：
24.01、仰拱填充面；02、二次衬砌；03、初期支护；
25.1、土工布；2、防水板；3、防水卷材；3-1、环向防水卷材；3-2、纵向防水卷材；4、环形排水板；5、拱脚纵向排水盲管；6、横向排水管；7、侧沟；8、中心排水沟；9、环形排水盲管；10、仰拱纵向排水盲管；11、四通管；12、竖向盲管；13、泄压阀；14、环向施工缝；15、纵向施工缝；16、防水板连接条。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等
的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
30.一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，所述隧道包括由上至下依次设置的仰拱填充面01、二次衬砌02和初期支护03。
31.如图1至图4所示，一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，包括防水系统和排水系统。所述防水系统包括土工布1、防水板2和防水卷材3，所述土工布1和防水板2依次设置在隧道的初期支护03与二次衬砌02之间，所述防水卷材3设置在防水板2与二次衬砌02之间，通过防水卷材3隔离出防水分区，所述防水卷材材料为pvc高分子材料。所述排水系统包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水板4、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的拱脚纵向排水盲管5、设置于隧道两侧边墙底部的侧沟7、以及设置于隧道仰拱填充面01中心位置的中心排水沟8，所述拱脚纵向排水盲管5通入侧沟7，所述侧沟7与中心排水沟8通过横向排水管6相连。本防排水体系还包括设置于隧道仰拱部位的环形排水盲管9，以及设置于隧道仰拱中心处的仰拱纵向排水盲管10，在隧道仰拱范围防水板外侧，每两道环向施工缝之间设置一道环形排水盲管9和一道仰拱纵向排水盲管10，所述环形排水盲管9与仰拱纵向排水盲管10通过四通管11相连。所述仰拱纵向排水盲管10与中心排水沟8通过竖向盲管12连接，在所述竖向盲管12的上部端头设有可拆换式、可调阈值的泄压阀13。当水压力达到0.5mpa阈值时，所述泄压阀13自动打开将地下水排入隧道仰拱填充面01内的中心排水沟。
32.如图5所示，所述防水卷材3包括环向防水卷材3-1和纵向防水卷材3-2，所述环向防水卷材3-1和纵向防水卷材3-2交叉搭接设置，围成防水密封区。具体的，在距隧道环向施工缝1m处拱墙范围环向设置0.5m宽的双面自粘式环向防水卷材3-1，同时距纵向施工缝0.5m处沿隧道纵向设置0.5m宽双面自粘式纵向防水卷材3-2，所述环向防水卷材3-1和纵向防水卷材3-2交叉搭接设置，且搭接长度不小于0.2m。
33.如图6所示，在所述隧道拱墙上由防水卷材围成的防水密封区内均设有一道环形排水板4，所述拱脚纵向排水盲管5位于所述防水密封区内，相邻两个环形排水板4的纵向间距与环向施工缝的间距一致。所述拱脚纵向排水盲管5为分段设置，且在其上部设置有开孔，每段长度为9m，每段所述拱脚纵向排水盲管5的两端均与90
°
弯头相连，将拱脚纵向排水盲管5通入侧沟。
34.如图3所示，在防水密封区内，与防水板2相连的防水板连接条16将拱脚纵向排水盲管5围绕。
35.一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系的施工方法，包括以下步骤：
36.第一步，对地层进行注浆处理，隧道洞室开挖并进行初期支护操作，形成锚喷初期支护层。
37.具体来说，以外径为14.68m的圆形隧道为例。开挖前先通过对地层注浆来降低围岩的渗透性，而后隧道洞室开挖，选用合理的分部开挖工序及锚杆(锚索等)支护措施，隧道洞室拱部及边墙喷射c35高性能混凝土形成锚喷初期支护层。
38.第二步，对初支表面进行平饰面后，先施作土工布，再在隧道拱墙及仰拱全环施作防水板2，拱墙防水板和仰拱防水板在拱脚位置密封焊接。
39.具体来说，须确保开挖面平整方可铺设防水板2。爆破及清理效果难以满足要求时，结合仰拱超挖情况，设置5cm-10cm厚水泥砂浆平层，避免防水板被刺破。
40.第三步，在防水板2内表面施作双面自粘式防水卷材3，在相邻的施工缝之间形成防水隔离区。
41.具体来说，距环向施工缝14一米处拱墙范围环向设置0.5m宽双面自粘式环向防水卷材3-1，同时距纵向施工缝0.5m处沿纵向设置0.5m宽双面自粘式纵向防水卷材3-2，上述防水卷材3一面与防水板2粘结、一面与二次衬砌02粘结。环向防水卷材3-1与纵向防水卷材3-2交叉搭接，搭接长度不小于0.2m，形成防水密封区。形成以每板台车长度为单位的拱墙范围独立分区防排水体系，后续局部位置出现渗漏水病害后便于定位、整治。
42.第四步，拱墙防水板密封区域范围内设置一道环形排水板4和两道拱脚纵向排水盲管5，防水板密封失效后地下水可通过拱脚纵向排水盲管5引入洞内侧沟。
43.具体来说，防水层上敷设有环纵盲管导排系统，环纵盲管导排系统包括环向凹凸排水板和80mmdg防结晶拱脚纵向排水盲管5，环向凹凸排水板沿拱墙间隔铺设，拱脚纵向排水盲管5在两个边墙底部之间敷设。
44.其中，相邻的0.5m宽凸壳型排水板的纵向间距为12m，与环向施工缝的间距一致。拱脚纵向排水盲管5为分段设置，且上部设置有开孔，每段长度为9m，两端设90
°
弯头通入侧沟。
45.第五步，在隧道仰拱范围防水板外侧，每两道环向施工缝之间设置一道环形排水盲管9和一道仰拱纵向排水盲管10，二者通过四通管11连接。仰拱纵向排水盲管10通过竖向盲管12与中心排水沟8相通，竖向盲管12端头设置可拆换式可调阈值泄压阀13，所述泄压阀13产品型号为a41h弹簧式泄压阀。
46.具体来说，在每板台车中部的防水板与仰拱衬砌间设置内径80mmdg防结晶仰拱纵向排水盲管10及环形排水盲管9，并在每板仰拱中心沟(低端)内设置可调节阈值泄压阀13，通过内径80mmdg防结晶竖向排水盲管12与仰拱纵向排水盲管10相连。当水压力达到0.5mpa阈值时，泄压阀13自动打开将地下水排入洞内中心排水沟8，在控制地下水排放的同时起到降低围岩水压力作用。
47.第六步，在防排水体系进行质量检查合格后，进行自密实防水混凝土结构、二衬结构浇筑施工，在仰拱填充部通过埋设横向排水管6连接侧沟7和中心排水沟8。
48.具体来说，侧沟7通过间距10m内径100mm的横向pvc排水管与中心水沟相连。具体来说，防水系统中的二衬结构为自密实高性能防水混凝土，相比较常规的普通防水混凝土，具有高流动性与密实性、高耐久性，高抗渗性能，防水性能更优，能进一步提高海域隧道的防排水质量。
49.本实用新型可以应用于高水压海域矿山隧道领域，在隧道全环设置多道防水，即采用“注浆圈+抗渗初支+全包防水板+c50高标号抗渗混凝土模筑二衬”实现全包防水，通过
全包防水理念实现洞内排水量的有效控制；同时，在仰拱部位设置泄压阀，通过阈值泄压技术实现隧道外围水压的折减，从而平衡排水量和围岩水压力。
50.应用“防排并重、防排结合”的理念，通过可调阈值泄压阀来控制和减小衬砌的背水压力，避免了全封堵衬砌的水压力过大问题，同时也避免了全排水衬砌的环境、资源、能耗问题。
51.开挖前先通过对地层注浆来降低围岩的渗透性，使得围岩内部得以胶结和密实，增强围岩抗渗能力，所形成的围岩保护圈层起到封堵地下水渗流通路的作用，减少地下水向隧道区域汇集、渗出，可显著减轻隧道外水压力。
52.以防水板为主体的防水层设置在初期支护和二次衬砌之间，起到隔离润滑的作用，避免了二衬混凝土在硬化过程中由于温度应力、收缩应力等附加应力引起的混凝土表面拉裂，保证了混凝土本身的防水作用。
53.防水板和二次衬砌之间设置的双面自粘式防水卷材将隧道分割成一个个防水分区，穿过防水层的渗水被环向排水板及时排出，避免渗水在二次衬砌背后沿隧道纵向流窜并从施工缝等薄弱环节渗漏至隧道净空。
54.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：包括防水系统和排水系统；所述防水系统包括土工布、防水板和防水卷材，所述土工布和防水板依次设置在隧道的初期支护与二次衬砌之间，所述防水卷材设置在防水板与二次衬砌之间；所述排水系统包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水板、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的拱脚纵向排水盲管、设置于隧道两侧边墙底部的侧沟、以及设置于隧道仰拱填充面中心位置的中心排水沟，所述拱脚纵向排水盲管通入侧沟，所述侧沟与中心排水沟通过横向排水管相连。2.根据权利要求1所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：所述防排水体系还包括设置于隧道仰拱的环形排水盲管，以及设置于隧道仰拱中心处的仰拱纵向排水盲管，所述环形排水盲管与仰拱纵向排水盲管通过四通管相连，所述仰拱纵向排水盲管与中心排水沟通过竖向盲管连接，在所述竖向盲管的上部端头设有泄压阀。3.根据权利要求1或2所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：所述防水卷材包括环向防水卷材和纵向防水卷材，所述环向防水卷材和纵向防水卷材交叉搭接设置，围成防水密封区。4.根据权利要求3所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：在距隧道环向施工缝1m处拱墙环向设置0.5m宽的环向防水卷材，在距纵向施工缝0.5m处沿隧道纵向设置0.5m宽纵向防水卷材，所述环向防水卷材和纵向防水卷材交叉搭接设置，且搭接长度不小于0.2m。5.根据权利要求3所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：在所述隧道拱墙上由防水卷材围成的防水密封区内均设有一道环形排水板，所述拱脚纵向排水管位于所述防水密封区内，相邻两个环形排水板的纵向间距与环向施工缝的间距一致。6.根据权利要求5所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：所述拱脚纵向排水盲管为分段设置，且在其上部设置有开孔，每段所述拱脚纵向排水盲管的两端均与90
°
弯头相连，将拱脚纵向排水盲管通入侧沟。7.根据权利要求2所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：当水压力达到0.5mpa阈值时，所述泄压阀自动打开将地下水排入隧道仰拱填充面内的中心排水沟。8.根据权利要求1所述的一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，其特征在于：在隧道仰拱范围防水板外侧，每两道环向施工缝之间设有一道环形排水盲管和一道仰拱纵向排水盲管，所述环形排水盲管和仰拱纵向排水盲管通过四通管连接。

技术总结

本实用新型提供一种海域隧道全包防水阈值泄压防排水体系，包括防水系统和排水系统，防水系统包括土工布、防水板和防水卷材，排水系统包括沿隧道径向截面上部周向设置的环形排水板、分布于隧道两侧的边墙底部且沿隧道长度方向设置的拱脚纵向排水盲管、设置于隧道两侧边墙底部的侧沟、以及设置于隧道仰拱填充面中心位置的中心排水沟，拱脚纵向排水盲管通入侧沟，侧沟与中心排水沟通过横向排水管相连。本实用新型可以应用于高水压海域矿山隧道领域，通过全包防水理念实现洞内排水量的有效控制，通过阈值泄压技术实现隧道外围水压的折减，从而平衡排水量和围岩水压力。从而平衡排水量和围岩水压力。从而平衡排水量和围岩水压力。