一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构及其施工方法与流程

本发明属于隧道施工领域，特别涉及一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构及其施工方法。

背景技术：

我国幅员辽阔，地质复杂多变，随着我国铁路和公路的建设和发展，一些线路会经过山体，这就需要开挖隧道来保证线路的通畅，但由于山体中会存在岩溶裂隙，赋存的涌水会损害隧道施工或隧道营运使用的安全，尤其当赋水通道较多，且存在暗河的情况下，隧道不仅会受到涌水的侵蚀，还会受到涌水水压造成的破坏，当遇到雨天，山体内暗河受大气降水的补给，水位增高，水头压力加大，暗河对隧道的危害性更是极大加重，以往通过隧道排水沟排水，或是通过泄水洞和集水管排水，很难在短时间内将暗河的涌水排水，且由于暗河的涌水量较大，普通的排水措施很难有效的降低或排出暗河中的水，且当暗河紧邻隧道时不仅要考虑有效排水，还需防止暗河的水压对隧道的冲击，因此需要提供一种可有效排出紧邻隧道暗河涌水且防止水压冲刷的处置结构及其施工方法。

技术实现要素：

本发明提出一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构及其施工方法，用于解决隧道存在紧邻暗河时，暗河涌水排出以及暗河涌水水压对隧道的危害等问题，具体技术方案如下：

一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构，其中暗河临近隧道，位于隧道下方，包含位于隧道下方的泄水支洞；所述泄水支洞和暗河之间通过通道连通。

所述隧道一侧暗河边与隧道连接有排水管，所述排水管一端连接于隧道底部排水沟，一端穿过岩体与暗河连通。

靠近隧道一侧暗河边连接有隔离带，所述隔离带包含枕梁和枕梁上方连接的隔水墙，所述枕梁和隔水墙沿暗河岩壁破损边缘线布置；所述隔离带与隧道间填充有回填料，所述回填料为浆砌片石、级配碎石或混凝土，所述浆砌片石包含水泥砂浆及片石。

所述暗河与隧道间连接有排水管，所述排水管一端与隧道底部排水沟相连，一端依次穿过回填料、隔水墙与暗河相连。

所述通道与泄水支洞交叉口的横断面上部连接点和下部连接点均设置有加强梁，所述加强梁的长向垂直于通道的长向。

所述通道为拱形门状，上部为半圆状，下部为连接半圆两个端点的相互平行的两个竖边；所述通道横截面环向上间设置有锚杆。

所述通道在长向上为靠近泄水支洞一侧向下倾斜，所述通道内部底侧设置有通道排水槽，所述排水槽与泄水支洞底部的支排水槽顺接。

所述通道的衬砌内设置有衬砌梁，所述衬砌梁形状与通道横截面形状一致，所述衬砌梁在半圆端点与竖边接头处为可拆卸连接；所述衬砌梁在半圆端点处端部连接有对接板，在两竖边与半圆端点连接的端点处连接有对接板。

所述泄水支洞未与通道连通一端和泄水主洞连接，所述泄水主洞位于隧道下方且横跨隧道，泄水主洞一端深入岩体，一端敞口设置。

所述的一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、测设暗河位置，并对应暗河位置在隧道底面挖设排水沟，再依据排水沟和暗河位置，测量开挖泄水主洞和泄水支洞；

步骤二、在暗河枯水期，由泄水支洞向暗河方向开挖通道，在通道长向上采用仰挖的方法，在横截面上采用从上至下的分层开挖，其中在泄水支洞和通道交叉的位置上部连接点和下部连接点安装加强梁；

步骤三、通道的开挖，每开挖一段支护并加固一段，支护和加固工序包含锚杆施工、挂钢筋网、架设拱架、喷射混凝土、衬砌模板安装、衬砌混凝土浇筑以及衬砌的养护和模板拆除，其中衬砌里预埋衬砌梁；

步骤四、在暗河靠近隧道一侧，在岩壁破损处清理出暗河边侧上枕梁所需基底位置，根据枕梁设计尺寸测量放线，支设模板进行枕梁的钢筋绑扎后，进行枕梁的混凝土浇筑，待养护达到规定强度后，拆除模板；

步骤五、在枕梁上表面测量放线隔水墙的位置，并支设模板浇筑混凝土，在安装模板和浇筑混凝土时预留排水管位置；

步骤六、在枕梁、隔水墙分别与隧道间的空隙中填充回填料，对隧道仰拱对应暗河段重新施工，并在填充回填料和施工仰拱时均预留排水管安装位置，其中对于暗河岩壁一侧未破损处直接由隧道排水沟处向下打设排水孔并安装排水管，由此完成处置结构的施工。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过通道的设置，可将暗河的大量涌水通过通道引入泄水支洞中，再通过泄水支洞引入泄水主洞，最终排出山体，其中在通道和泄水支洞的交叉点设置有加强梁，保证了连接点的紧固性，将通道中的通道排水槽与支排水槽顺接，保证了水流的流畅性；通道开挖时的支护和加固，也保证了通道的结构稳定性，以及在山体施工和排水时的结构安全性；暗河与隧道间的隔离带和回填料的设置，既保证了受损暗河岩壁一侧的结构完整性，又可有效的防止暗河涌水对隧道的水力侵蚀和水压冲刷，确保了隧道结构不受损害，其中连接暗河与隧道排水沟的排水管，可以在暗河水压和水位过大时，进行排水作业，进一步减小暗河对隧道结构的影响。本发明在施工使用时，可在支洞和隧道两方面同时施工，由此节约工时，且通过通道、排水管和隔离带等多种结构措施，对暗河进行治理，最大程度的保证了隧道结构的安全和稳定。

附图说明

图1是紧邻隧道暗河涌水位置平面图；

图2是紧邻隧道暗河涌水的处置结构连接示意图；

图3是暗河处结构连接示意图；

图4是泄水支洞与通道交叉连接示意图；

图5是通道衬砌断面图；

图6是通道衬砌总装图；

图7是接头大样侧视图；

图8是接头大样正视图。

附图标记：1-隧道；2-泄水主洞；3-泄水支洞；4-暗河；5-通道；6-排水沟；7-排水管；8-回填料；9-隔离带；91-枕梁；92-隔水墙；10-锚杆；11-支排水槽；12-加强梁；13-通道排水槽；14-接头；141-对接板；142-衬砌梁。

具体实施方式

以云南省某高速公路项目为例，该项目所在地区为典型的喀斯特地貌，公路所穿过隧道1周围山体岩溶裂隙发育，该隧道1所在位置地层为可溶性碳酸盐岩，岩性为灰岩和白云岩，施工期间洞内出现大量溶洞及大型裂隙带。

隧道1纵坡为单向坡，隧道1出口为反坡开挖施工，隧道1出口结构施工完成500m后，其中有200m隧道1段仰拱出现隆起，后导致纵向开裂，随后仰拱施工缝、隧道1横向排水沟6内大量涌水，涌水量最大达25000m³/h，其中仰拱隆起最大位置涌水量最大，水压最大，因涌水量极大，对隧道1涌水段仰拱隆起开裂位置进行处理过程中发现，隆起最严重位置隧道1车行方向右侧存在地下暗河4，此暗河4水平方向已与仰拱相通，垂直方向暗河4顶部位于仰拱填充面以下50cm，底部位置与仰拱底部持平，暗河4垂直隧道1轴线方向深度4m，暗河4走向基本与隧道1轴线方向平行，已发现暗河4长度约40m。

为确保暗河4内涌水及水压对隧道1不造成影响，排出安全及质量隐患，如图1和图2所示，提供一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构，包含位于隧道1下方的泄水支洞3，所述泄水支洞3和暗河4之间通过通道5连通，所述泄水支洞3未与通道5连通一端和泄水主洞2连接，所述泄水主洞2位于隧道1下方且横跨隧道1，泄水主洞2一端深入岩体，一端敞口设置；所述通道5在泄水支洞3一侧向下倾斜，其与水平面夹角角度为37°，长度为18m，通道5尺寸为宽2m×长1.5m的拱门形；所述通道5内部底侧设置有通道排水槽13，所述通道排水槽13与泄水支洞3底部的支排水槽11顺接。

如图3所示，所述隧道1一侧暗河4边与隧道1连接有排水管7，所述排水管7一端连接于隧道1底部排水沟6，一端穿过岩体与暗河4连通，其中对于靠近隧道1一侧暗河4边连接有隔离带9，所述隔离带9包含枕梁91和枕梁91上方连接的隔水墙92，所述枕梁91和隔水墙92沿暗河4岩壁破损边缘线布置；所述枕梁91制作材料为钢筋混凝土，枕梁91的长度与地下暗河4处破损岩壁的长度同长，枕梁91宽1m，高0.5m，内设上下两层φ22纵向主筋，间距15cm，并设横向φ12箍筋，间距25cm，枕梁91位于隧道1二衬边墙外下方地下暗河4底部。

本实施例中，枕梁91顶至暗河4顶设置混凝土隔水墙，隔水墙92高度按照枕梁91顶至暗河4顶所剩余空间设置，长度与枕梁91一致，厚度为30cm，为素混凝土，混凝土等级为c30，在隔水墙92顶往下10cm位置，每5m预留4根φ200mmpvc排水管7，中心间距50cm，长度为隔水墙92至隧道1的排水沟6之间的距离，此预留排水管7作为暗河4从通道5排水的储备设施，主要作用为如暗河4的通道5局部被堵，或水位或水量较大时，无法及时排水时的排水设施；枕梁91、隔水墙92及排水管7施工完成后，重新按照设计图纸施工地下暗河4段仰拱及仰拱填充；所述隔离带9与隧道1间填充有回填料8，所述回填料8为浆砌片石，所述浆砌片石包含水泥砂浆及片石。

如图4所示，所述通道5与泄水支洞3交叉口的横断面上部连接点和下部连接点均设置有加强梁12，所述加强梁12为工字钢梁且并排设置在交叉点的上部和下部，所述加强梁12的长向垂直于通道5的长向；所述通道5为拱形门状，上部为半圆状，下部为连接半圆两个端点的相互平行的两个竖边；

本实施例中，所述通道5支护结构包含初期支护和衬砌支护，初期支护包含锚杆10、钢筋网、钢拱架及喷射混凝土，如图5所示，锚杆10间隔设置在通道5横截面环向上；锚杆10为φ22砂浆锚杆，长1.5m，钢筋网为φ8，间距20cm×20cm，拱架为i14工字钢，间距0.8m，初期支护厚度20cm；如图6所示，衬砌为素混凝土衬砌，衬砌厚度25cm，混凝土等级为c30，衬砌内设置有衬砌梁142，所述衬砌梁142为单榀工字钢梁，所述衬砌梁142形状与通道5横截面形状一致。

如图7和图8所示，所述衬砌梁142在半圆端点与竖边接头14处为螺栓连接；所述衬砌梁142在半圆端点处端部焊接有对接板141，对接板141为方形钢板，在两竖边与半圆端点连接的端点处焊接有对接板141。

结合图1和图8，进一步说明所述的一种紧邻隧道暗河涌水的处置结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、测设暗河4位置，并对应暗河4位置在隧道1底面挖设排水沟6，再依据排水沟6和暗河4位置，在垂直隧道1长向开挖横跨隧道1的泄水主洞2，并在泄水主洞2两侧、平行于隧道1长向上测量开挖泄水支洞3；

步骤二、在暗河4枯水期，由泄水支洞3向暗河4方向开挖通道5，在通道5长向上采用仰挖的方法，仰挖角度为37°，在横截面上采用从上至下的分层开挖，其中在泄水支洞3和通道5交叉的位置上部连接点和下部连接点安装工字钢加强梁；

步骤三、通道5的开挖，每开挖一段支护并加固一段，支护和加固工序包含锚杆10施工、挂钢筋网、架设拱架、喷射混凝土、衬砌模板安装、衬砌混凝土浇筑以及衬砌的养护和模板拆除，其中衬砌里预埋衬砌梁142，其中衬砌梁142在半圆和竖边节点处焊接连接钢板。

步骤四、在暗河4靠近隧道1一侧，在岩壁破损处清理出暗河4边侧上枕梁91所需基底位置，根据枕梁91设计尺寸测量放线，支设模板进行枕梁91的钢筋绑扎后，进行枕梁91的混凝土浇筑，待养护达到规定强度后，拆除模板；

步骤五、在枕梁91上表面测量放线隔水墙92的位置，并支设模板浇筑混凝土，在安装模板和浇筑混凝土时预留排水管7位置；

步骤六、在枕梁91、隔水墙92分别与隧道1间的空隙中填充回填料8，对隧道1仰拱对应暗河4段重新施工，并在填充回填料8和施工仰拱时均预留排水管7安装位置，其中对于暗河4岩壁一侧未破损处直接由隧道1的排水沟6处向下打设排水孔并安装排水管7，由此完成处置结构的施工。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明的突出特点所作的阐释，而并非是对本发明实施方式的限定；对于所属领域的技术人员而言，在上述说明的使用基础上仍可以做出其它不同形式的变化或变动，若未对其进行创造性改进，均属于本发明的保护范围。