一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法技术

一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，包括以下步骤：确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况；对隧道穿越暗河区段纵向分区设防；调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构；采取多道防线、层层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计；采取衬砌监测预警、限压限量排放方法进行防排水结构设计。本发明专利技术的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，适用于隧道横穿或斜穿暗河及富水溶腔，可以为隧道的长期结构安全与地下水生态环境提供保障，对隧道运营安全有着重要的现实意义。对隧道运营安全有着重要的现实意义。对隧道运营安全有着重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法


[0001]本专利技术涉及隧道结构设计与防排水
，特别是涉及一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法。

技术介绍

[0002]我国岩溶地貌分布广泛，区域地下岩溶管道、暗河水系十分发达，对于大量已建成岩溶隧道而言，在持续降雨条件下，隧址区地下水位快速升高，尤其是穿越暗河区段隧道涌水量显著增大，容易造成衬砌结构变形、开裂、渗漏水，甚至引发大面积结构垮塌，严重影响隧道运营安全。
[0003]岩溶隧道水文地质条件复杂，暗河水系补径排规律难以探测，目前对于隧道穿越暗河区段通常采用增大衬砌结构的刚度以及增设泄水洞排水的处治方法，然而增大钢筋混凝土衬砌的刚度在一定程度上能够提高结构抗水压能力，但这种做法会造成建设成本过高且无法适应极端强降雨条件下暗河水系变化，同时过多的地下水通过泄水洞排出隧道会对隧址区生态环境造成灾难性影响。因此需要一种新的符合工程实际同时更加安全可靠的结构设计与防排水方法。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，通过暗河地质调查、纵向分区设防、调整水路（抬高或降低过水通道高程）、抗水压结构加固设计、监测及限压排放等进行综合处治，为隧道的长期结构安全与地下水生态环境提供保障。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，包括以下步骤：确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况；对隧道穿越暗河区段纵向分区设防；调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构；采取多道防线、层层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计；采取衬砌监测预警、限压限量排放方法。
[0006]进一步地，所述确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况的步骤，包括，采用地质调查、测量手段进行暗河调查，确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况，并绘制暗河地形平面图与典型剖面图。
[0007]进一步地，所述对隧道穿越暗河区段纵向分区设防的步骤，包括，将隧道穿越暗河区段进行纵向分为暗河交叉段、抗水压加固段、一般衬砌段三个区段；针对不同区段防水特点，采取分区防排水的设计措施，将水控制在暗河交叉段以及抗水压加固段。
[0008]进一步地，所述暗河交叉段为暗河与隧道直接交叉段落；所述抗水压加固段为暗河交叉段两侧邻接各40~60米长度范围；所述一般衬砌段为隧道其它段落。
[0009]进一步地，所述调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构的步骤，包括，隧道两侧临水面设置堵水墙；以维持暗河原水路为主，设置集水井、过水管涵连接暗河上游及暗河下游；衬砌结构与过水管涵之间设置加固底座；隧道衬砌结构两侧设置检修通道。
[0010]进一步地，所述集水井宽度、深度设计应考虑砂和淤泥容量，并在集水井侧壁设置人行爬梯；所述过水管涵断面设计应充分考虑雨季暗河水路最大排水量，并且需要大于暗河原水路最小过水断面；所述加固底座应根据暗河达最大排水量时过水管涵的水压进行确定；所述检修通道应便于隧道长期运营过程中人员进出检修及清淤工作。
[0011]进一步地，所述采取多道防线、层层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计的步骤，包括，由外至内依次设计注浆堵水层、滞水缓冲层、衬砌结构。
[0012]进一步地，所述注浆堵水层，还包括在隧道衬砌外围设置的注浆堵水圈；所述滞水缓冲层，包括轻骨料、在隧道拱脚处纵向每隔一段距离设置的连接滞水缓冲层与隧道两侧边沟的横向盲管；所述衬砌结构，采用防水钢筋混凝土，根据暗河区段预测最大水压力，采用荷载结构法进行衬砌结构内力计算和验算，提出衬砌结构厚度与配筋。
[0013]更进一步地，所述采取衬砌监测预警、限压限量排放方法的步骤，包括，隧道穿越暗河区段衬砌结构内预埋渗压计传感器进行长期水压监测；在暗河交叉段预埋应急排水管，通过法兰连接至抗水压加固段；抗水压加固段预留洞室，预留洞室内设置控压装置，应急排水管通过预留洞室连接隧道中心排水沟。
[0014]本专利技术的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，与现有技术相比较，具有如下的有益效果：通过调整暗河水路，设置一种可清淤维护的暗河交叉段
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倒虹吸排水结构，最大限度地保护地下水生态系统；优化衬砌结构承受地下水荷载作用型式与大小，构建隧道纵向防水屏障，避免极端降雨条件下结构由于外力突增而引发局部垮塌，进而保障隧道结构安全与车辆运营安全。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0015]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据本专利技术的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法流程图；图2为根据本专利技术的隧道穿越暗河段落纵向分区设防示意图；图3为根据本专利技术的暗河交叉段
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倒虹吸排水结构示意图；图4为根据本专利技术的抗水压结构加固设计断面示意图；图5为根据本专利技术的水压监测预警断面布置示意图；图6为根据本专利技术的应急排水管布置平面示意图；图7为根据本专利技术的应急排水管布置断面示意图。
具体实施方式
[0016]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]图1为根据本专利技术的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法流程图，下面将参考图1，对本专利技术的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法进行详细描述。
[0018]在步骤101，确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况。
[0019]在本专利技术实施例中，采用地质调查、测量等手段，确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况等，绘制暗河地形平面图与典型剖面图。
[0020]在步骤102，对隧道穿越暗河区段纵向分区设防。
[0021]在本专利技术实施例中，将暗河与隧道直接交叉段落定义为暗河交叉段，该区段隧道渗漏水频率高，衬砌结构承受较大水头压力，结构裂损及长期运营安全风险极高；地下水会沿隧道纵向串通，从岩溶管道、围岩裂隙等薄弱部位渗流，造成隧道穿越暗河区段防治难度极大，为保障邻接暗河河道两侧的隧道衬砌结构安全以及防止隧道一般衬砌段承受较大地下水压力，将暗河交叉段两侧邻接各40~60米长度范围定义为抗水压加固段；将隧道其它段落定义为一般衬砌段。
[0022]针对不同区段防水特点，采取分区防排水的设计措施，将水控制在暗河交叉段以及抗水压加固段。
[0023]在步骤103，调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构。
[0024]在本专利技术实施例中，调整穿越段落暗河水路，针对暗河与隧道空间关系及暗河的发育形态、规模、水压、流量等情况，通过抬高或降低过水通道高程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，其特征在于，包括以下步骤：确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况；对隧道穿越暗河区段纵向分区设防；调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构；采取多道防线、层层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计；采取衬砌监测预警、限压限量排放方法进行防排水结构设计。2.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，其特征在于，所述确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况的步骤，包括，采用地质调查、测量手段进行暗河调查，确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、规模、高程、流量及围岩状况，并绘制暗河地形平面图与典型剖面图。3.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，其特征在于，所述对隧道穿越暗河区段纵向分区设防的步骤，包括，将隧道穿越暗河区段进行纵向分为暗河交叉段、抗水压加固段、一般衬砌段三个区段；针对不同区段防水特点，采取分区防排水的设计措施，将水控制在暗河交叉段以及抗水压加固段。4.根据权利要求3所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，其特征在于，所述暗河交叉段为暗河与隧道直接交叉段落；所述抗水压加固段为暗河交叉段两侧邻接各40~60米长度范围；所述一般衬砌段为隧道其它段落。5.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法，其特征在于，所述调整暗河交叉段的暗河水路，设置倒虹吸排水结构的步骤，包括，隧道两侧临水面设置堵水墙；以维持暗河原水路为主，设置集水井、过水管涵连接暗河上游及暗河下游；衬砌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翾，谢艺伟，李开军，李雪峰，冯春蕾，李欣，陈俊典，甘恭锞，
申请(专利权)人：中交一公局厦门工程有限公司，
类型：发明
国别省市：