一种隧道衬砌层间被动排水系统及其施工维护方法与流程

本发明涉及隧道与地下工程领域，具体是一种隧道衬砌层间被动排水系统及其施工维护方法。

背景技术：

渗漏水是隧道工程最常见的病害。尽管目前隧道采取了“防、排、截、堵”等诸多措施，防排水问题仍十分突出，防水层和排水系统失效是直接原因。山岭隧道复合式衬砌结构包括初期支护和二次衬砌，二者之间设置专用防水层，防水层与初期支护之间设置环向排水盲管和拱脚纵向排水管，将防水层拦阻的渗水排走。如果上述防水层或排水系统能够有效发挥作用，隧道不会发生渗漏。隧道渗漏的直接原因在于上述防水层和排水系统会在施工和运营期失效，并且失效后无法修复或补救。鉴于防水层因施工缺陷、材料老化和其他运营期因素，不可避免会发生失效，因此如何构建隧道衬砌层间被动排水系统，并提供可维护方法，对彻底解决隧道渗漏水多发问题显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明针对山岭隧道复合式衬砌结构层间防水层经常出现失效并难以修复的问题，提供一种可被动排除穿透防水层的水，避免衬砌表面发生渗漏的、设置于防水层与二次衬砌之间的隧道衬砌层间被动排水系统及其施工维护方法。

本发明包括以下几种实施方案：

一种隧道衬砌层间被动排水系统，包括设置在防水层与二次衬砌之间的、沿隧道环向布设多根的纵向排水管道以及设置在衬砌端头的排水接头，所述纵向排水管道用于收集防水层与二次衬砌之间渗漏水，所述纵向排水管道沿隧道延伸方向布设，每根纵向排水管道的端部均连接有一个排水接头，相邻的纵向排水管道上的排水接头通过环向排水管道连通，所述环向排水管道的末端通过泄水管与隧道排水系统连通，所述排水接头上设有与排水接头连通的、沿径向布设的维护接头，所述维护接头穿过二次衬砌至隧道内侧面，所述维护接头在非维护状态时通过密封件密封。

采用上述方案，所述排水接头设置在隧道相邻模衬砌的接缝处，通过排水接头将设置在防水层与二次衬砌之间的纵向排水管道通过泄水管与隧道排水系统连接，从而将防水层与二次衬砌之间渗漏水导出，这样一旦防水层发生破损，可以将渗水快速排泄，避免二次衬砌直接承受水压而发生渗漏，另外排水接头上设有维护接头，维护接头可用于后期穿入管道疏通器进行清洁疏通，从而方便对整个排水系统进行维护，防止排水系统失效。

本实施方式中，所述的纵向排水管道为圆形、半圆形或矩形截面，内径1～3cm。所述纵向排水管道环向间距为30～100cm，间距的大小具体根据初期支护表面出水大小确定，出水大时取小值，反之取大值。

本实施方式中，所述排水接头为五通连接件，五通连接件材质为耐久性好、强度高的不锈钢、合金钢、硬质铝材或工程塑料，所述排水接头包括相互连通的两个环向接头、两个纵向接头和一个维护接头，所述环向接头与环向排水管连通使得环向相邻的纵向排水管道连通，轴向相邻的纵向排水管道通过纵向接头相互连通。

本实施方式中，所述维护接头设有内螺纹，所述密封件为密封螺栓，所述维护接头通过密封螺栓密封。

本实施方式中，所述纵向排水管道为盲管或透水管。

一种隧道衬砌层间被动排水系统施工方法，利用上述隧道衬砌层间被动排水系统，首先将施工台架固定在隧道内，在施工台架上按照纵向排水管道的环向间距布设固定螺栓，固定螺栓的头端轴向限位在施工台架上，螺纹端旋入排水接头的维护接头内，将排水接头紧压在防水层上，然后在相邻排水接头内穿入高强钢丝，将高强钢丝穿入纵向排水管道，并将纵向排水管道与排水接头连接，用张拉设备拉紧高强钢丝，将排水接头、纵向排水管道、高强钢丝紧贴防水层，再浇筑二次衬砌，待二次衬砌达到拆模强度后，松开固定螺栓，将高强钢丝抽出即可。上述施工方法，利用排水接头的维护接头作为初步的定位和固定，然后通过高强钢丝一方面确保纵向排水孔道平直，另一方面可用于防水层的铺挂，可以减少用于防水层固定的热熔衬垫，降低施工成本。

本实施方式中，施工完成后采用密封螺栓旋入维护接头密封。

一种隧道衬砌层间被动排水系统维护方法，利用上述隧道衬砌层间被动排水系统，先旋出密封件，将管道疏通器从维护接头伸入，采用高压喷头喷射高压水或高压空气，清除纵向排水管道内的泥沙或水垢，完成后重新将维护接头密封。

综上所述，本发明可以将渗水快速排泄，避免二次衬砌直接承受水压而发生渗漏，维护接头的设置既便于安装固定，由可用于后期穿入管道疏通器进行清洁疏通，高强钢丝一方面确保纵向排水管道平直，另一方面可用于防水层的铺挂，降低施工成本，因此，本发明具有材料用料少、安装方便、质量容易控制、功能可靠且易维护的优点。

附图说明

图1本发明隧道衬砌层间被动排水系统的结构示意图。

图2本发明排水接头的结构示意图。

图3本发明施工状态图。

图4本发明固定螺栓与排水接头连接安装示意图。

图5本发明排水接头、纵向排水管道和高强钢丝安装示意图。

图6本发明非维护状态时维护接头的结构示意图。

图7本发明维护状态时维护接头的结构示意图。

图中：1-纵向排水管道；2-排水接头；3-防水层；4-二次衬砌；5-衬砌端头；6-泄水管；7-环向接头；8-纵向接头；9-维护接头；10-施工台架；11-固定螺栓；12-初期支护；13-盲管；14-高强钢丝；15-密封螺栓；16-水垢；17-管道疏通器；18-高压喷头。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图及实施实例，对发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此，本发明的保护范围也涉及本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

实施例1：

参见图1和图2，一种隧道衬砌层间被动排水系统，包括沿隧道纵向布设在防水层3和二次衬砌4之间的纵向排水管道1以及布设在衬砌端头5的排水接头2，所述排水接头2包括用环向排水管连接的五通连接件，排水接头2包括两个环向接头7、两个纵向接头8和一个维护接头9，相邻排水接头2的环向接头7通过环向排水管连通，纵向接头8与纵向排水管道1连通，维护接头9通过密封螺栓15密封，排水接头2采用强度高、耐久性好的不锈钢、合金钢、铝或工程塑料制成。排水接头2下方通过泄水管6与隧道排水系统连通。当隧道衬砌层间防水层3因各种原因发生破损时，水会穿透防水层，被动进入纵向排水管道1，流向衬砌端头5处的排水接头2，并通过泄水管6进入隧道排水系统，从而避免对二次衬砌4形成水压而造成渗漏。

实施例2：

参见图3～图6，一种隧道衬砌层间被动排水系统，采用以下方法进行施工：首先制作具有足够刚度和稳定性的施工台架10，在施工台架10上按照预定间距布设固定螺栓11，固定螺栓11旋入排水接头2的维护接头9内，从而将排水接头2顶在铺挂防水层3的初期支护12上。然后在相邻排水接头2的纵向接头8内穿入高强钢丝14，将盲管13套在相邻纵向接头8外，用张拉设备拉紧高强钢丝14，这时排水接头2、盲管13、高强钢丝14全部紧贴防水层3和初期支护12。上述安装完成后，即可浇筑二次衬砌4。待二次衬砌4达到拆模强度后，松开固定螺栓11，将高强钢丝14抽出，在防水层3和二次衬砌4之间就形成了纵向排水管道1。为了避免渗水从维护接头9流出，施工完成后采用密封螺栓15旋入维护接头9中，确保密封。

实施例3：

参见图7，一种隧道衬砌层间被动排水系统的维护方法为：当隧道运营若干年后，纵向排水管道1内会淤积泥沙或形成水垢16，此时旋出密封螺栓15，将管道疏通器17从维护接头9伸入，用高压喷头18喷射高压水流或气流，切割、冲击和冲洗水垢16，使纵向排水管道1恢复排水功能。维护完成后，重新旋入密封螺栓15，恢复正常运营。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。