基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法与流程

1.本发明涉及山岭隧道排水技术领域，具体地，涉及一种基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法。


背景技术：

2.隧道工程中，需要在隧道内埋设环向排水通道和纵向排水通道，一般环向排水通道连通到纵向排水通道，使隧道衬砌背后的地下水由纵向排水通道排出到隧道两侧的边沟内，减少衬砌结构背后水压力。
3.隧道经过长时间运营，特别是富水地层中的隧道，排水通道由于结晶或其他原因容易堵塞，导致二衬背后地下水压力增加，造成二衬渗漏水、开裂、掉块等问题，因此，需要将二衬背后的地下水进行泄压排放。经过检索发现：
4.申请公开号为cn104061017a的中国发明专利，公开了一种用于富水地层的隧道可维护式减压排水方法及装置，步骤：a、沿隧道衬砌变形缝环向设置排水槽；b、在槽内向围岩方向施做引水孔；c、用射钉将半圆管固定在排水槽内，形成排水通道；d、在半圆管底部预留集水槽，通过波纹管将水引入排水边沟内。在电缆沟盖板上设置排水槽，在排水槽内设置半圆管，在排水槽内一侧等距离施做引水孔，将半圆管外裹带无纺布的防水板，防水板两边通过射钉将半圆管固定在排水槽壁上；集水槽通过波纹管连接半圆管，排水管与集水槽相连。
5.申请公开号为cn110630325a的中国发明专利，公开了一种利用水平定向钻进行长距离隧道的泄水方法，第一步，在靠近平导出口段掌子面设置第一挡水墙，第一挡水墙的下部未封底形成出水口，对围岩进行锚杆加固，设置第二挡水墙和第三挡水墙；在第一挡水墙与第二挡水墙之间的隧道段的左右两侧、在横洞的左右两侧设置排水沟，在横洞的出口修建与自然河沟连接的排水渠；第二步，进行现场勘测、场地布置、导向线设计及测量放线；第三步，钻机就位及钻机试钻；第四步，钻机钻孔；第五步，快速进行现场清理及恢复。
6.但是上述专利中的方法和装置还存在以下问题：
7.1、主要在隧道变形缝或沉降缝处利用环向方向进行减压排水，由于隧道沿纵向方向较长，仅考虑环向方向排水的情况下，减压排水效果有限；
8.2、该类用于富水地层的隧道减压排水方法，需要向隧道围岩内施作引水孔，对隧道二衬结构会有一定程度的破坏；
9.3、利用水平定向钻进行长距离隧道泄水方法的专利专用于尚未贯通的隧道，无法解决已建成的隧道的排水问题。
10.为此，有必要提供一种基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的排水方法，以解决上述技术问题中的至少之一。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法。
12.根据本发明的一个方面，提供一种基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法，包括：
13.对已建成的既有隧道，在所述隧道的围岩中利用超长距离水平定向钻铺设排水管；
14.其中，所述排水管为水平打孔波纹管，通过所述排水管将隧道围岩地下水排泄。
15.可选地，在所述隧道的围岩中采用超长距离水平定向钻成孔，利用水平定向钻扩孔器扩孔回拖并铺设排水管，采用外接排水管将围岩内地下水引入隧道边沟进行排放。
16.可选地，水平定向钻在钻机导向系统的作用下，可以适应隧道直线段或曲线段，在隧道围岩内实现可控制角度和方向的钻孔穿越。
17.可选地，水平定向钻成孔的竖向数量(排数)根据现场富水地层的实际出水量而定，可以是1排、2排或者3排；最下排水平定向钻成孔的高度根据实际水平定向钻钻机所需的操作高度而定。
18.可选地，若隧道长度小于1000m，为中长隧道或短隧道，可以在隧道洞门处采用超长距离水平定向钻成孔；若隧道长度大于或等于1000m，为长隧道，可以在隧道的紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙处采用超长距离水平定向钻成孔。
19.可选地，所述排水管采用打孔波纹管，外接排水管采用pvc排水管。所述水平定向钻的钻孔为直径110-130mm的水平孔，打孔波纹管的直径为100-120mm。
20.可选地，所述排水管堵塞时，采用高压水冲洗的方式进行疏通。
21.与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
22.1、本发明针对已建成的隧道，利用超长距离水平钻孔铺设排水管，能够有效将二衬背后的地下水进行泄压排放，施工简单方便；本发明所提供的泄压排水方法在解决排水问题的同时不破坏主洞二衬结构，有利于隧道结构安全；
23.2、本发明在实施钻孔过程中，在紧急停车带内、车行横洞内或者隧道洞门外侧进行作业，同时，实施钻孔铺设排水管后，采用外接排水管，地下水在隧道中不散排漫流，作业过程及作业完成后均不影响行车安全；
24.3、本发明采用的钻孔方法一次性成孔，利用水平定向钻扩孔器扩孔回拖并铺设排水管，具有实施效率高的优点。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本发明一实施例中超长距离水平定向钻孔的平面布置示意图；
27.图2为本发明一实施例中超长距离水平定向钻孔的横断面布置示意图(位于隧道内)；
28.图3为本发明一实施例中超长距离水平定向钻孔的横断面布置示意图(位于隧道外)；
29.图4为本发明一实施例中在隧道中回拖铺设排水管的布置示意图；
30.图5为本发明一实施例中的外接排水管的结构示意图。
31.图中：1为隧道，2为紧急停车带，3为车行横洞，4为水平钻孔，5为钻孔位置，6为隧
道洞门，7为水平定向钻钻机，8为钻杆，9为扩孔器，10为打孔波纹管，11为外接排水管，12为边沟。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
33.本发明实施实例提供一种基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法，该方法包括：
34.对已建成的既有隧道，在隧道的围岩中利用超长距离水平定向钻铺设排水管；排水管为水平打孔波纹管，通过排水管将隧道围岩的地下水排泄。
35.在一些实施方式中，在隧道的围岩中采用超长距离水平定向钻成孔，利用水平定向钻扩孔器扩孔回拖并铺设排水管，采用外接排水管将围岩内地下水引入隧道边沟进行排放。实施钻孔铺设排水管后，采用外接排水管，地下水在隧道中不散排漫流，能够保证作业完成后不影响行车安全。其中，水平定向钻成孔的竖向数量(排数)根据现场富水地层的实际出水量而定，可以是1排、2排或者3排；最下排水平定向钻成孔的高度根据实际水平定向钻钻机所需的操作高度而定。
36.上述隧道排水方法，采用的钻孔方法一次性成孔，利用水平定向钻扩孔器扩孔回拖并铺设排水管，具有实施效率高的优点。
37.在一些优选的实施方式中，水平定向钻在钻机导向系统的作用下，可以适应隧道直线段或曲线段，在隧道围岩内实现可控制角度和方向的钻孔穿越。
38.对于长度小于1000m的隧道，即中长隧道或短隧道，可以在隧道洞门处采用超长距离水平定向钻成孔；对于长度大于或等于1000m的隧道，即长隧道，可以在隧道的紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙处采用超长距离水平定向钻成孔。在实施钻孔过程中，在紧急停车带内、车行横洞内或者隧道洞门外侧进行作业，作业过程中不影响行车安全。
39.在一些实施方式中，排水管采用打孔波纹管，外接排水管采用pvc排水管。水平定向钻的钻孔为直径110-130mm的水平孔，水平打孔波纹管的直径为100-120mm。排水管堵塞时，采用高压水冲洗的方式进行疏通。
40.上述实施例中的隧道排水方法，针对已建成的隧道，利用超长距离水平钻孔铺设排水管，能够有效将二衬背后的地下水进行泄压排放，施工简单方便；本发明所提供的泄压排水方法在解决排水问题的同时不破坏主洞二衬结构，有利于隧道结构安全。
41.下面结合施工步骤对本发明进行更加具体地描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
42.本发明实施实例提供的基于超长距离水平定向钻孔铺设排水管的隧道排水方法，其包括以下步骤：
43.s1、根据现场病害情况(二衬渗漏水、开裂、掉块等)，选取需要处理的隧道段落，布设水平钻孔；
44.具体地，参照图1，在已建成的隧道1内(长隧道)，对于出现较多病害(二衬渗漏水、开裂、掉块等)的范围，说明该段范围内隧道围岩地下水丰富，且已建成的隧道排水管道设施排水不畅，在该段范围内选取两侧紧急停车带2和车行横洞3作为实施超长距离水平定向钻水平钻孔4的作业场地，具体地，在隧道的紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙处进行水平钻孔4的作业。特别地，参照图3，对于长度小于1000m的隧道1(中长及短隧道)，如果出现类似病害(二衬渗漏水、开裂、掉块等)情况，可以在隧道洞门6处进行水平钻孔4的作业。
45.s2、水平定向钻钻进成孔；
46.具体地，参照图2，在做好场地布置、钻机架设及调试、测量放线等相关准备工作后，从钻孔位置5进行水平定向钻孔，钻孔位置5包括紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙，即从紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙一侧采用超长距离水平定向钻成孔(直径110-130mm)，成孔位置与隧道二衬保持一定距离，对于隧道直线或曲线段，在水平定向钻的导向系统作用下，可控制角度和方向，钻孔穿越至紧急停车带挡头墙、车行横洞侧墙的另外一侧，完成水平钻孔4作业。为了后期排水顺畅，水平钻孔角度与隧道纵坡保持一致。对于长度小于1000m的隧道1(中长及短隧道)，从隧道洞门6一侧采用超长距离水平定向钻成孔(直径110-130mm)，对于隧道直线或曲线段，在水平定向钻的导向系统作用下，可控制角度和方向，钻孔穿越至隧道洞门6的另外一侧，完成水平钻孔4作业。特别地，水平钻孔4成孔的竖向数量(排数)可以根据现场富水地层的实际出量而定，可以是1排、2排或者3排，同时，最下排水平钻孔4成孔的高度根据实际水平定向钻钻机所需的操作高度而定。
47.s3、水平定向钻钻机回拖铺设打孔波纹管；
48.具体地，参照图4，对于长隧道，从钻孔位置5(紧急停车带挡头墙和车行横洞侧墙)利用水平定向钻钻机7的钻杆8成孔后，为了给打孔波纹管10(直径为100-120mm)铺设提供拖进空间以及减少阻力，采用扩孔器9回拖扩孔，扩孔器前端接上打孔波纹管10，从水平钻孔4成孔的终点位置回拖至起点位置，直至打孔波纹管10在整个水平钻孔4中铺设完毕。中长及短隧道的钻孔位置为隧道门洞6，从隧道洞门6利用水平定向钻钻机7的钻杆8成孔，其他实施方式均与长隧道的实施方式相同。
49.s4、外接排水管，将围岩内地下水引入隧道边沟进行排放；
50.具体地，参照图5，为了将打孔波纹10两端流出的地下水接入隧道排水系统中，需要配置一定数量的弯头和直管段pvc排水管，外接排水管11采用pvc排水管，采用外接排水管11顺接打孔波纹10至隧道两侧的边沟12中进行排放，地下水排放不会漫流至路面，使用过程中不会影响路面行车安全。特别地，后期运营中，若发现该段打孔波纹管10有堵塞现象，由于是水平纵向铺设，可以采用高压水进行疏通，以满足排水需要。
51.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。