一种山岭TBM隧道排水结构及方法与流程

一种山岭tbm隧道排水结构及方法
技术领域
1.本发明属于洞身建设领域，具体涉及一种山岭tbm隧道排水结构及方法。

背景技术：

2.随着社会的发展和城市建设的进步，为提高施工安全性，加快施工速度，越来越多的山岭隧道采用tbm掘进机施工，辅以管片衬砌支护，但传统的管片均采用全包防水措施，面对山岭隧道的高水头压力，需要大幅增加衬砌结构厚度及加强管片间防水措施，而管片间防水在目前的技术水平下还有局限性。排水管片能有效降低管片衬砌水压力，减小管片厚度和配筋，节省投资，提高运营安全性。本专利采用特殊设计的管片为主体，结合管片后填料技术措施及限压排水装置，具有较好的应用价值。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种山岭tbm隧道排水结构，可以解决常规管片衬砌无法排水的问题，减小洞身衬砌水压力，减小管片厚度和配筋，并能起到提高运营安全、节约运营成本的作用。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种山岭tbm隧道排水结构，包括洞身和设置在洞身内的衬砌，衬砌和洞身之间填充疏水层进而形成一个环形的导水结构，衬砌下部为轨道回填区，轨道回填区开设有纵向排水沟，衬砌的拱腰位置开设有连通洞身和衬砌的排水孔，排水孔经导管与纵向排水沟连通。
5.进一步的，衬砌采用若干管片环绕洞身拼接而成，相邻的管片之间通过软木衬垫粘贴，并在相邻的管片之间的环缝和纵缝填充有密封层，在相邻管片贴合面的内侧采用嵌缝材料密封。
6.进一步的，排水孔内预埋有螺纹管，并在螺纹管上旋合有用于连接导管的套管。
7.进一步的，套管一端封闭，并延伸入排水孔内，在位于排水孔内的套管壁面上开设有若干通孔，套管外壁与排水孔内壁之间留有一段间隙。
8.进一步的，套管上开设有内螺纹，导管上设置有与内螺纹配合的螺纹接头。
9.进一步的，导管上设置有限压阀门。
10.进一步的，衬砌沿隧道掘进方向设置为若干环，单环衬砌排水孔为两个，分别设置在衬砌两侧的拱腰位置。
11.进一步的，疏水层为豆砾石。
12.进一步的，密封层为海绵橡胶条。
13.一种山岭tbm隧道排水施工方法，步骤如下：
14.步骤一、基于实际的隧道工程条件，根据水头高度、渗透性、涌水量结合管片拼装方式确定排水孔布孔数量和孔径；
15.步骤二、结合隧道的掘进曲线、限界布置及排水沟布置，将排水孔设置在单环中拱腰位于排水沟上侧的位置；
16.步骤三、制作管片时根据排水孔数量、位置按要求预留排水孔，排水孔靠管片内侧部分预留波纹螺旋管；
17.步骤四、tbm掘进过程中，根据线路每三环管片按要求点位进行拼装，则每三环存在一处位于规定位置的排水孔；
18.步骤五、管片拼装完成后，通过吹填孔对衬砌外侧和隧道岩层之间填充豆砾石；
19.步骤六、填充完成后，洞身轨底根据限界要求进行钢筋混凝土回填，回填区轨道两侧布置纵向排水沟，排水沟尺寸根据涌水量计算所得；
20.步骤七、回填后，再将所有吹填孔封闭，排水孔清理后安装套管，再将套管经导管连接排水沟。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.在填充豆砾石后结合管片纵环缝形成管片周圈的水力流动体系，保证管片周边水能自然汇集至管片拱腰位置，进而通过导管配合排水沟排出，从而能有效降低管片衬砌水压力，减小管片厚度和配筋，降低管片接缝承受水压，节省投资，提高运营安全性。2.在导管上设置有限压阀门，用于限制山体排水量，保证一定程度上减少山体水土流失。3.无需对管片进行过多改造，排水孔可以直接采用管片原有吊装孔及吹填孔，使用常规管片即可实现降低管片衬砌水压力的效果，降低建设成本。4.采用可拆卸的套管，后期洞身排水的检修、维护及更换操作方便、降低运营维护成本。
附图说明
22.图1为本发明结构示意图；
23.图2为本发明管片拼接示意图；
24.图3为图1中a部分的放大图；
25.图4为本发明排水孔结构图；
26.图5为本发明套管和导管连接示意图；
27.图中：1.管片、1a.管片外侧、2.排水孔、2a.螺纹管、3.套管、3a.镀锌开孔钢花管、3b.端部外丝口、3c.端头螺帽、4.导管、4a.丝口、4b.螺帽、4c.管道、5.豆砾石、6.排水沟、7.限压阀、8.衬砌、9.洞身、10.轨道回填区。
具体实施方式
28.参照图1，一种山岭tbm隧道排水结构，包括洞身9和设置在洞身9内的衬砌8，衬砌8和洞身9之间填充疏水层进而形成一个环形的导水结构，衬砌8下部为轨道回填区10，轨道回填区10开设有纵向排水沟6，衬砌8的拱腰位置开设有连通洞身9和衬砌8的排水孔2，排水孔2经导管4与纵向排水沟6连通。本发明通过在填充豆砾石5后结合管片1纵环缝形成管片1周圈的水力流动体系，保证管片1周边水能自然汇集至管片1拱腰位置，进而通过导管4配合排水沟6排出，从而能有效降低管片1衬砌8水压力，减小管片1厚度和配筋，降低管片1接缝承受水压，节省投资，提高运营安全性。
29.参照图2，其中，衬砌8采用若干管片1环绕洞身9拼接而成，相邻的管片1之间通过软木衬垫粘贴，并在相邻的管片1之间的环缝和纵缝填充有密封层，在相邻管片1贴合面的内侧采用嵌缝材料密封，进而保证衬砌8整体的密封性，使管片1周边水能自然汇集至管片1拱腰位置，进而通过导管4配合排水沟6排出。
30.参照图3至图5，其中，排水孔2内预埋有螺纹管2a，并在螺纹管2a上旋合有用于连接导管4的套管3，采用可拆卸的套管3，后期洞身9排水的检修、维护及更换操作方便、降低运营维护成本，并且螺纹管2a可以直接采用波纹螺旋管。
31.其中，套管3一端封闭，并延伸入排水孔2内，在位于排水孔2内的套管3壁面上开设有若干通孔3d，套管3外壁与排水孔2内壁之间留有一段间隙，进而在方便排水的同时可以过滤作用，防止豆砾石5或者岩石碎渣等进入导管4内，导致导管4堵住。
32.其中，套管3上开设有内螺纹，导管4上设置有与内螺纹配合的螺纹接头，可以通过螺纹配合使导管4与套管3，方便前期安装和后期拆装维护。
33.其中，导管4上设置有限压阀7门，使水压达到一定程度上才会排出，用于限制山体排水量，保证一定程度上减少山体水土流失。
34.其中，衬砌8沿隧道掘进方向设置为若干环，单环衬砌8排水孔2为两个，分别设置在衬砌8两侧的拱腰位置。
35.其中，疏水层为豆砾石5。
36.其中，密封层为海绵橡胶条。
37.本发明施工过程为，基于实际的隧道工程条件，根据水头高度、渗透性、涌水量结合管片1拼装方式确定布孔数量和孔径；
38.结合隧道的掘进曲线、限界布置及排水沟6布置，将排水孔2设置在单环中拱腰位于排水沟6上侧的位置；
39.制作管片1时根据排水孔2数量、位置按要求预留排水孔2，排水孔2靠管片1内侧部分预留波纹螺旋管，长10cm；
40.tbm掘进过程中，根据线路每三环管片1按要求点位进行拼装，则每三环存在一处位于规定位置的排水孔2；
41.管片1拼装完成后进行管片外侧1a豆砾石5填充，豆砾石5由鹅卵石加工制作，粒径采用5～10mm直径，压力控制在3bar以内；
42.填充完成后，洞身9轨底根据限界要求进行钢筋混凝土回填，回填区轨道两侧布置纵向排水沟6，排水沟6尺寸根据涌水量计算所得；
43.管片1施工完成后，在排水孔2处安装套管3，套管3可以采用镀锌开孔套管3，镀锌开孔套管3由镀锌开孔钢花管3a、端部外丝口3b及端头螺帽4b3c组成，镀锌开孔套管3内部中空，中空处为排水通道，内设丝口4a；
44.镀锌开孔套管3安装完成后采用导管4接入，导管4可以采用软管，导管4接头采用外侧带丝口4a形式，结合螺帽4b及管道4c，形成接入排水沟6的管路；
45.导管4接出后接设置限压阀7，限压阀7设置为水压高于0.3mpa时自动开阀泄水，用于限制山体排水量，保证一定程度上减少山体水土流失；
46.最终将各个管片1排水均汇至洞身9两侧纵向排水沟6中，沿洞身9口排出。
47.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：包括洞身和设置在洞身内的衬砌，衬砌和洞身之间填充疏水层进而形成一个环形的导水结构，衬砌下部为轨道回填区，轨道回填区开设有纵向排水沟，衬砌的拱腰位置开设有连通洞身和衬砌的排水孔，排水孔经导管与纵向排水沟连通。2.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：衬砌采用若干管片环绕洞身拼接而成，在相邻的管片之间的环缝和纵缝填充有密封层。3.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：排水孔内预埋有螺纹管，并在螺纹管上旋合有用于连接导管的套管。4.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：套管一端封闭，并延伸入排水孔内，在位于排水孔内的套管壁面上开设有若干通孔，套管外壁与排水孔内壁之间留有一段间隙。5.根据权利要求3所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：套管上开设有内螺纹，导管上设置有与内螺纹配合的螺纹接头。6.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：导管上设置有限压阀门。7.根据权利要求1或5所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：衬砌沿隧道掘进方向设置为若干环，单环衬砌排水孔为两个，分别设置在衬砌两侧的拱腰位置。8.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：疏水层为豆砾石。9.根据权利要求1所述的一种山岭tbm隧道排水结构，其特征是：密封层为海绵橡胶条。10.一种山岭tbm隧道排水施工方法，其特征是，步骤如下：步骤一、基于实际的隧道工程条件，根据水头高度、渗透性、涌水量结合管片拼装方式确定排水孔布孔数量和孔径；步骤二、结合隧道的掘进曲线、限界布置及排水沟布置，将排水孔设置在单环中拱腰位于排水沟上侧的位置；步骤三、制作管片时根据排水孔数量、位置按要求预留排水孔，排水孔靠管片内侧部分预留波纹螺旋管；步骤四、tbm掘进过程中，根据线路每三环管片按要求点位进行拼装，则每三环存在一处位于规定位置的排水孔；步骤五、管片拼装完成后，通过吹填孔对衬砌外侧和隧道岩层之间填充豆砾石；步骤六、填充完成后，洞身轨底根据限界要求进行钢筋混凝土回填，回填区轨道两侧布置纵向排水沟，排水沟尺寸根据涌水量计算所得；步骤七、回填后，再将所有吹填孔封闭，排水孔清理后安装套管，再将套管经导管连接排水沟。

技术总结

本发明公开了一种山岭TBM隧道排水结构，包括洞身和设置在洞身内的衬砌，衬砌和洞身之间填充疏水层进而形成一个环形的导水结构，衬砌下部为轨道回填区，轨道回填区开设有纵向排水沟，衬砌的拱腰位置开设有连通洞身和衬砌的排水孔，排水孔经导管与纵向排水沟连通。本发明通过在填充豆砾石后结合管片纵环缝形成管片周圈的水力流动体系，保证管片周边水能自然汇集至管片拱腰位置，进而通过导管配合排水沟排出，从而能有效降低管片衬砌水压力，减小管片厚度和配筋，降低管片接缝承受水压，节省投资，提高运营安全性。提高运营安全性。提高运营安全性。