适用于膏盐地层的隧道结构的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程技术领域，具体涉及一种适用于膏盐地层的隧道结构。


背景技术：

2.在土木工程领域经常采用钻爆方式进行隧道挖掘，隧道开挖过程中会遇到各种复杂地层，包括岩溶段、瓦斯段、岩爆段、膏盐段等。我国西南地区三叠系巴东组含膏盐地层分布广泛，其中在三峡库区修建的许多深埋隧道穿越膏盐段，隧道均发生了混凝土腐蚀疏松、剥落掉块等问题。
3.膏盐地层对隧道结构的影响较为复杂，其对隧道结构的危害主要有两方面。一方面，膏盐地层有遇水膨胀性，隧道开挖后，存在临空面，膏盐地层遇到地下水会逐渐膨胀，挤压衬砌结构，导致隧道衬砌开裂甚至垮塌。另一方面，膏盐地层具有腐蚀性，当隧道结构防水系统不完善或被局部破坏时，会导致隧道衬砌和混凝土被腐蚀破坏。膏盐地层对隧道结构的腐蚀破坏不是立刻发生的，也因此更有隐蔽性，当隧道结构被腐蚀到一定程度时，易引发安全事故及财产损失。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了种适用于膏盐地层的隧道结构。
5.为实现上述目的，本实用新型所设计一种适用于膏盐地层的隧道结构，它由外至内依次包括支护层、防水层和抗腐衬砌；所述支护层沿开挖后的围岩铺设，所述支护层与防水层之间设置有变形层，且变形层只沿拱圈布设(仰拱处不设变形层)，所述支护层底部中央外侧设置有洞外排水系统。
6.进一步地，所述支护层和变形层之间设环向排水系统，所述环向排水系统下部从支护层和变形层之间伸出并沿支护层底部外壁布置接至洞外排水系统。
7.再进一步地，所述洞外排水系统包括上层的碎石填充层和下层的混凝土底座，所述碎石填充层和混凝土底座组合中间形成圆形通道，所述圆形通道内布置有排水管。
8.再进一步地，所述排水管采用钢筋混凝土预制管，所述排水管内径为50～60cm，壁厚为5～8cm；所述排水管上半部进行开孔处理且排水管孔口呈梅花形布置，排水管孔口的直径为1～3cm。
9.再进一步地，所述变形层采用eps泡沫板，所述变形层厚度为12～20cm。
10.再进一步地，所述抗腐衬砌采用钢筋及抗腐蚀混凝土构成；所述混凝土水泥由火山灰硅酸盐水泥、矿物掺合料和混凝土外加剂制备而成，所述火山灰硅酸盐水泥为火山灰硅酸盐水泥；矿物掺合料为火山灰和粉煤灰；所述混凝土外加剂选自减水剂、引气剂和膨胀剂。
11.上述适用于膏盐地层的隧道结构施工方法，包括以下步骤：
12.a.采用台阶法进行隧道断面开挖，开挖拱圈后，施工支护层上部；紧贴支护层上部
施工环向排水系统的上部；
13.b.采用台阶法开挖隧道仰拱；
14.c.开挖洞外排水系统空间，施做混凝土底座，安装排水管并使开孔曲面朝上，
15.d.采用土工布包裹排水管，防止碎石、砂砾堵塞孔口；施工碎石填充层，完成洞外排水系统；
16.e.完成洞外排水系统后，依次施工环向排水系统下部、支护层下部；
17.f.在拱圈部位施工变形层；
18.g.全环施工防水层，防水层由外侧土工布和内侧防水板组成；
19.h.采用模铸方式施做抗腐衬砌，养护成型；
20.i.循环上述步骤，直至隧道穿越膏盐地层。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型通过变形层tbs泡沫板增加了隧道结构的可变形度，克服了膏盐地层膨胀时对隧道带来的危害；通过洞外排水系统和环向排水系统有效排水、降低了隧道周围整体水头，使洞外水不进入隧道直接排走，降低了隧道主体结构被腐蚀的可能；通过抗腐衬砌进一步增强了隧道主体结构的抗腐蚀性；利用本实用新型可以有效克服隧道混凝土开裂、腐蚀疏松、剥落掉块等问题，规避了隧道结构因被挤压、腐蚀导致的垮塌风险。
附图说明
23.图1为本实用新型适用于膏盐地层的隧道结构示意图；
24.图例说明：
25.1：支护层；2：变形层；3：防水层；4：抗腐衬砌；5：洞外排水系统；51：排水管；52：混凝土底座；53：碎石填充层；6：环向排水系统。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
27.如图1所示的适用于膏盐地层的隧道结构，它由外至内依次包括支护层1、防水层3和抗腐衬砌4；支护层1沿开挖后的围岩铺设，支护层1与防水层3之间设置有变形层2，且变形层2只沿拱圈布设，仰拱处不设变形层，支护层1底部中央外侧设置有洞外排水系统5；
28.支护层1和变形层2之间设环向排水系统6，环向排水系统6下部从支护层1和变形层2之间伸出并沿支护层1底部外壁布置接至洞外排水系统5；
29.洞外排水系统5包括上层的碎石填充层53和下层的混凝土底座52，碎石填充层53和混凝土底座52组合中间形成圆形通道，所述圆形通道内布置有排水管51；排水管51采用钢筋混凝土预制管，排水管51内径为60cm，壁厚为8cm；排水管51上半部进行开孔处理且排水管51孔口呈梅花形布置，排水管51孔口的直径为3cm。
30.变形层2采用eps泡沫板，变形层2厚度为20cm。
31.抗腐衬砌4采用钢筋及抗腐蚀混凝土构成；混凝土水泥由火山灰硅酸盐水泥、矿物掺合料和混凝土外加剂制备而成，火山灰硅酸盐水泥为火山灰硅酸盐水泥；矿物掺合料为火山灰和粉煤灰；混凝土外加剂选自减水剂、引气剂和膨胀剂。
32.上述适用于膏盐地层的隧道结构施工方法，包括以下步骤：
33.a.采用台阶法进行隧道断面开挖，开挖拱圈后，施工支护层1上部；紧贴支护层1上部施工环向排水系统6的上部；
34.b.采用台阶法开挖隧道仰拱；
35.c.开挖洞外排水系统5空间，施做混凝土底座52，安装排水管51并使开孔曲面朝上，
36.d.采用土工布包裹排水管51，防止碎石、砂砾堵塞孔口；施工碎石填充层53，完成洞外排水系统5；
37.e.完成洞外排水系统5后，依次施工环向排水系统6下部、支护层1下部；
38.f.在拱圈部位施工变形层2；
39.g.全环施工防水层3，防水层3由外侧土工布和内侧防水板组成；
40.h.采用模铸方式施做抗腐衬砌4，养护成型；
41.i.循环上述步骤，直至隧道穿越膏盐地层。
42.其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。


技术特征：
1.一种适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：它由外至内依次包括支护层(1)、防水层(3)和抗腐衬砌(4)；所述支护层(1)沿开挖后的围岩铺设，所述支护层(1)与防水层(3)之间设置有变形层(2)，且变形层(2)只沿拱圈布设，所述支护层(1)底部中央外侧设置有洞外排水系统(5)。2.根据权利要求1所述适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：所述支护层(1)和变形层(2)之间设环向排水系统(6)，所述环向排水系统(6)下部从支护层(1)和变形层(2)之间伸出并沿支护层(1)底部外壁布置接至洞外排水系统(5)。3.根据权利要求1或2所述适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：所述洞外排水系统(5)包括上层的碎石填充层(53)和下层的混凝土底座(52)，所述碎石填充层(53)和混凝土底座(52)组合中间形成圆形通道，所述圆形通道内布置有排水管(51)。4.根据权利要求3所述适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：所述排水管(51)采用钢筋混凝土预制管，所述排水管(51)内径为50～60cm，壁厚为5～8cm；所述排水管(51)上半部进行开孔处理且排水管(51)孔口呈梅花形布置，排水管(51)孔口的直径为1～3cm。5.根据权利要求1或2所述适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：所述变形层(2)采用eps泡沫板，所述变形层(2)厚度为12～20cm。6.根据权利要求1或2所述适用于膏盐地层的隧道结构，其特征在于：所述抗腐衬砌(4)采用钢筋及抗腐蚀混凝土构成。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于膏盐地层的隧道结构，它由外至内依次包括支护层、防水层和抗腐衬砌；所述支护层沿开挖后的围岩铺设，所述支护层与防水层之间设置有变形层，且变形层只沿拱圈布设，仰拱处不设变形层，所述支护层底部中央外侧设置有洞外排水系统。本实用新型克服了膏盐地层膨胀时对隧道带来的危害；通过洞外排水系统和环向排水系统有效排水、降低了隧道周围整体水头，使洞外水不进入隧道直接排走，降低了隧道主体结构被腐蚀的可能；通过抗腐衬砌进一步增强了隧道主体结构的抗腐蚀性；利用本实用新型可以有效克服隧道混凝土开裂、腐蚀疏松、剥落掉块等问题，规避了隧道结构因被挤压、腐蚀导致的垮塌风险。腐蚀导致的垮塌风险。腐蚀导致的垮塌风险。


技术研发人员：陈寿堂 陈容文 张峥 姚劲松 张勇 罗欣宇 彭朋 魏莱
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：2021.06.08
技术公布日：2022/2/11