一种适用于岩溶地区的隧道系统的制作方法

1.本实用新型涉及隧道领域，尤其涉及一种适用于岩溶地区的隧道系统。


背景技术：

2.隧道在开挖施工过程中常常会面临各种复杂多变的地形地势，其中，岩溶地区不仅会对隧道的施工造成了相对大的难度，还会在后期的运行过程中对隧道造成岩溶水害。
3.当今，国内对隧道岩溶水害还不够重视，导致隧道运营之后涌水现象频发，造成人员伤亡、阻断交通等情况的发生。虽然部分隧道设置了泄水洞，但是，泄水洞排泄出来的水量有限，泄水洞的作用没有最大限度发挥出来，仅设置泄水洞无法应对岩溶地区的水害，因此，导致在实际运行中仍旧经常出现隧道涌水病害。
4.鉴于此，有必要提供一种适用于岩溶地区的隧道系统，以解决或至少缓解上述岩溶地区隧道水害治理困难的技术缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提供一种适用于岩溶地区的隧道系统，旨在解决现有技术中岩溶地区隧道水害治理困难的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种适用于岩溶地区的隧道系统，包括与岩溶通道相邻的隧道主洞；
7.所述隧道主洞的下方开设有泄水主洞，所述泄水主洞与所述岩溶通道之间开设有泄水横洞组和泄水孔组；所述泄水横洞组包括至少一个泄水横洞，所述泄水孔组包括至少一个泄水孔；
8.所述泄水孔的进水口和所述岩溶通道连通设置；所述泄水孔的出水口和所述泄水横洞的进水口连通设置，且单个所述泄水横洞与至少一个所述泄水孔连通设置；所述泄水横洞的出水口与所述泄水主洞的进水口连通设置；
9.其中，所述泄水孔的进水口高于所述泄水横洞的进水口，所述泄水横洞的进水口高于所述泄水主洞的进水口。
10.进一步地，所述隧道主洞包括在横向上位于所述岩溶通道一侧的第一隧道洞，以及在横向上位于所述岩溶通道另一侧的第二隧道洞；
11.所述泄水主洞在横向上位于所述第一隧道洞和所述第二隧道洞之间。
12.进一步地，所述泄水横洞组中的泄水横洞包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分均具有至少一个所述泄水横洞，所述第一部分的所述泄水横洞自所述泄水主洞的进水口处向所述第一隧道洞的方向延伸设置，所述第二部分的所述泄水横洞自所述泄水主洞的进水口处向所述第二隧道洞的方向延伸设置；
13.所述泄水孔组包括多个所述泄水孔，一部分所述泄水孔自所述第一部分的所述泄水横洞的进水口处向与所述第一隧道洞相邻的所述岩溶通道延伸设置，另一部分所述泄水孔自所述第二部分的所述泄水横洞的进水口处向与所述第二隧道洞相邻的所述岩溶通道
延伸设置。
14.进一步地，所述泄水横洞包括依次连通设置的集水段和泄水段，其中，所述集水段远离所述泄水主洞设置，所述泄水段靠近所述泄水主洞设置；
15.所述泄水横洞的进水口开设于所述集水段，所述集水段的内轮廓在面积上大于所述泄水段的内轮廓。
16.进一步地，所述集水段的长度不小于5m，所述集水段的内轮廓在面积上不大于所述泄水主洞的内轮廓。
17.进一步地，所述泄水主洞上开设有至少一个第一引水孔；
18.所述第一引水孔的进水口延伸至所述泄水主洞的外部，所述第一引水孔的出水口延伸至所述泄水主洞的内侧，所述第一引水孔的进水口高于所述第一引水孔的出水口。
19.进一步地，所述泄水横洞上开设有至少一个第二引水孔；
20.所述第二引水孔的进水口延伸至所述泄水横洞的外部，所述第二引水孔的出水口延伸至所述泄水横洞的内侧，所述第二引水孔的进水口高于所述第二引水孔的出水口。
21.进一步地，所述泄水主洞在长度延伸方向上依次开设有多个所述第一引水孔，所述泄水横洞在长度延伸方向上依次开设有多个所述第二引水孔；
22.所述第一引水孔的出水口开设于所述泄水主洞的上部，所述第二引水孔的出水口开设于所述泄水横洞的上部。
23.进一步地，所述泄水横洞的仰角小于10
°
。
24.进一步地，所述泄水主洞和所述隧道主洞的直线距离、以及所述泄水横洞和所述隧道主洞的直线距离均不小于30m。
25.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
26.本实用新型提供了一种适用于岩溶地区的隧道系统，能够避免岩溶地区的隧道水害，保证隧道的正常施工和运行。具体地，通过开设泄水主洞，为岩溶地区的泄水提供了基础；通过开设泄水横洞，能够将所述泄水主洞的泄水范围横向扩大，从而增加所述泄水主洞的泄水范围；通过开设所述泄水孔，能够自所述泄水横洞处向周边辐射，从而构建岩溶地区的隧道泄水体系；通过将泄水孔的进水口和岩溶通道连通设置，可以将复杂无序的岩溶通道体系化地引流至泄水主洞，达到充分利用泄水主洞的效果；在泄水孔的进水口与岩溶通道连通的同时，由于泄水孔的进水口高于所述泄水横洞的进水口，泄水横洞的进水口高于所述泄水主洞的进水口，可以保证本实用新型中隧道体系的正常开展，使得岩溶通道内的水顺利排至泄水主洞，从而降低隧道主洞的水害风险。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
28.图1为本实用新型一实施例中隧道系统的结构示意图；
29.图2为本实用新型一实施例中泄水主洞的结构示意图；
30.图3为本实用新型一实施例中泄水横洞的结构示意图。
31.附图标号说明：1、岩溶通道、2、泄水主洞、3、泄水横洞、4、泄水孔；5、第一隧道洞、6、第二隧道洞、7、第一引水孔；8、第二引水孔。
32.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
36.并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
37.需了解的是，岩溶是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。在岩溶地区，岩体内具有岩溶水，水系发育，其流动性较大，有大量赋水通道，且赋水通道互相连通，本实用新型中，将此类通道统称为岩溶通道1。岩溶水的治理是长期的过程，并非简单地设置泄水洞就能解决所有的问题，如何充分利用泄水洞来泄水是目前需要解决的问题。
38.为此，参照图1-3所示，本实用新型提供了一种适用于岩溶地区的隧道系统，包括与岩溶通道1相邻的隧道主洞。
39.其中，“与岩溶通道1相邻的隧道主洞”主要是指：所述隧道主洞位于岩溶地区，所述隧道主洞附近具有岩溶通道1。
40.为了保证水体的排出，所述隧道主洞的下方开设有泄水主洞2；为了避免对所述隧道主洞产生影响，所述泄水主洞2和所述隧道主洞的直线距离、以及所述泄水横洞3和所述隧道主洞的直线距离均不小于30m，所述直线距离具体可以为洞与洞的外轮廓线之间的最短直线距离。
41.进一步地，所述泄水主洞2可以为一个，所述泄水主洞2可以与所述隧道主洞在整体上具有相同的延伸方向，也可以根据现场情况进行设置；所述泄水主洞2可以具有坡度，此处的坡度指代所述泄水主洞2的倾斜度，具体可以具有5
°
左右的坡度，即所述泄水主洞2自洞内向洞口延伸时，可以向下倾斜5
°
左右，以将所述泄水主洞2内的水体排至所述泄水主洞2的洞口。其中，此处的洞内可以指代所述泄水主洞2的最深处，或所述泄水主洞2的进水口处，当然，在能够将水体排出的情况下，也可根据现场情况实际设置。
42.所述泄水主洞2与所述岩溶通道1之间开设有泄水横洞组和泄水孔组；所述泄水横洞组包括至少一个泄水横洞3，所述泄水孔组包括至少一个泄水孔4。
43.作为示例，所述泄水孔4的直径可以为16cm；所述泄水横洞3的外轮廓的宽可以为2.6m，高可以为3m，所述泄水横洞3的内轮廓的宽可以为1.78m，高可以为2.34m。所述泄水主洞2的外轮廓的宽可以为4.5m，高可以为4.5m，所述泄水主洞2的内轮廓的宽可以为3.5m，高可以为3.7m。
44.需知晓的是，所述泄水孔4的进水口和所述岩溶通道1连通设置，可以将所述岩溶通道1内的水体引入所述泄水孔4内，从而避免所述沿溶通道内的水体涌入所述隧道主洞。所述泄水孔4来源于潜孔钻钻孔，其数量、长度、角度和大小可以根据水害程度、及所述岩溶通道1和所述泄水横洞3的相对位置进行调整。
45.需注意的是，所述泄水孔4的进水口可以与所述隧道主洞较为相邻或最为的岩溶通道1连通设置。优选地，当所述岩溶通道1延伸至所述隧道主洞的下方时，所述泄水孔4的进水口最好与位于所述隧道主洞下方的所述岩溶通道1连通设置，当然，该连通处需要高于所述泄水孔4的出水口。在设置多个所述泄水孔4时，部分所述泄水孔4也可以与其他岩溶通道1连通设置，此处的其他岩溶通道1是指不与所述隧道主洞最相邻的或不位于所述隧道主洞下方的所述岩溶通道1。
46.需说明的是，虽然所述岩溶通道1具有大量相互连通的赋水通道，但是，本实用新型中，在赋水通道相互连通时，“与所述隧道主洞较为相邻或最为的岩溶通道1连通”是指：与所述隧道主洞较为邻近或最为邻近的岩溶通道1的某一段或某几段；“位于所述隧道主洞下方的所述岩溶通道1”是指：位于所述隧道主洞下方的所述岩溶通道1的某一段或某几段。
47.所述泄水孔4的出水口和所述泄水横洞3的进水口连通设置，以将所述岩溶通道1内的水体引入所述泄水横洞3内。所述泄水洞的进水口通常远离所述泄水主洞2的进水口，且尽量靠近邻近所述隧道主洞的岩溶通道1。
48.需了解的是，仅将泄水孔4与所述泄水主洞2搭配或仅将泄水横洞3与所述泄水主洞2搭配，并不能将所述赋水通道内的水体有效排出。如果仅设置泄水孔4，由于所述泄水主洞2与所述隧道主洞不能过于靠近，且所述赋水通道的水系复杂、导致泄水孔4的开设并不实际，而且，仅靠泄水孔4，也无法有效及时地排出所述赋水通道内的水体。如果仅设置泄水横洞3，由于泄水横洞3的成本高、施工复杂，且所述泄水横洞3不可能过长，也不可能在岩溶地区具有较大的仰角，因此，单靠泄水横洞3不可能完成所述赋水通道内水体的排出。
49.还需了解的是，为了保证每个所述泄水横洞3都能有效集水，单个所述泄水横洞3需与至少一个所述泄水孔4连通设置(包括与一个或多个所述泄水孔4连通)。另外，所述泄水横洞3的出水口需与所述泄水主洞2的进水口连通设置，即每一个泄水横洞3中的水体均汇流至所述泄水主洞2，所述泄水主洞2的进水口通常开设于所述泄水主洞2的下部，且该进水口的下端与所述泄水主洞2的底面位于同一高度；所述泄水主洞2至少具有一个洞口，且所述泄水主洞2与外界连通，从而将汇聚至所述泄水主洞2的水体排出。
50.需知晓的是，通过所述泄水孔4、所述泄水横洞3和所述泄水主洞2的开设，可以将所述岩溶通道1、所述泄水孔4、所述泄水横洞3和所述泄水主洞2构成一个整体的水网，从而将复杂无序的岩溶通道1内的水体有序地排出。
51.为了保证所述赋水通道内的水体能够顺利进入所述泄水主洞2，所述泄水孔4的进
水口需高于所述泄水横洞3的进水口，所述泄水横洞3的进水口需高于所述泄水主洞2的进水口。其中，所述泄水孔4的进水口可以开设于所述泄水孔4的其中一个端口处，该端口延伸至所述岩溶通道1，所述泄水横洞3的进水口可以开设于所述泄水横洞3的侧壁上部，所述泄水主洞2的进水口可以开设于所述泄水主洞2的侧壁下部；为保证上述各进水口的高度要求，所述泄水孔4和所述泄水横洞3在整体上可以向下倾斜设置。
52.需了解的是，虽然所述泄水横洞3的进水口需要高于所述泄水主洞2的进水口，但是，为了便捷施工，所述泄水横洞3的仰角最好小于10
°
。还需了解的是，理论上，所述泄水孔4、所述泄水横洞3和所述泄水主洞2的延伸形成了各自的水流通路，并以此实现了脉络式排水。
53.在具体的工作过程中，所述赋水通道内的水进入所述泄水孔4内，所述泄水孔4内的水体进入所述泄水横洞3内，所述泄水横洞3内的水体进入所述泄水主洞2内，并自所述泄水主洞2向外排出。当所述泄水孔4为多个时，单个所述泄水主洞2可以与多个所述泄水孔4连通设置，还可以将所述赋水通道各处的水充分排流至所述泄水主洞2。
54.需注意的是，在上述实施方式中，虽然所述泄水孔4的进水口与所述岩溶通道1连通设置，能够缓解所述隧道主洞的水害。但是，在实际过程中，所述泄水孔4的进水口可以低于所述隧道主洞的最低处，从而进一步降低所述隧道主洞内水害的发生率。即，所述泄水孔4、所述泄水横洞3和所述泄水主洞2均从整体上低于所述隧道主洞。
55.作为上述实施方式的进一步方案，所述隧道主洞包括在横向上位于所述岩溶通道1一侧的第一隧道洞5，以及在横向上位于所述岩溶通道1另一侧的第二隧道洞6。从常规意义上讲，所述第一隧道洞5可以理解为左洞，所述第二隧道洞6可以理解为右洞。
56.需了解的是，此处的岩溶通道1也可以为所述岩溶通道1的某一段，除了施工原因外，将所述第一隧道洞5和所述第二隧道洞6设置于所述岩溶通道1的两侧，还可以便于对两个隧道洞的水害进行同时治理。
57.当然，作为另一选择，所述第一隧道洞5和第二隧道洞6之间也可以不位于所述岩溶通道1的两侧，可以根据地形情况因地制宜地进行开设。
58.为了便于同时降低所述第一隧道洞5和所述第二隧道洞6的水害，所述泄水主洞2在横向上位于所述第一隧道洞5和所述第二隧道洞6之间，从而通过一个所述泄水主洞2收集两个隧道洞附近的水体；具体地，所述泄水主洞2可以位于所述第一隧道洞5和所述第二隧道洞6的中间下方。
59.进一步地，所述泄水横洞组包括多个所述泄水横洞3，所述泄水横洞组中的泄水横洞3至少可以分为第一部分和第二部分，即所述第一部分的所述泄水横洞3和所述第二部分的所述泄水横洞3。所述第一部分和所述第二部分均具有至少一个所述泄水横洞3，所述第一部分的所述泄水横洞3自所述泄水主洞2的进水口处向所述第一隧道洞5的方向延伸设置，所述第二部分的所述泄水横洞3自所述泄水主洞2的进水口处向所述第二隧道洞6的方向延伸设置。另外，作为补充，后期隧道运行过程中如果出现涌水病害，也可根据勘探出的岩溶，在相应位置设置所述泄水横洞3，达到充分利用所述泄水主洞2的目的。
60.具体地，所述泄水横洞3可以为两个，所述泄水主洞2的左侧和右侧分别开设有一个进水口，其中一个所述泄水横洞3的出水口和所述泄水主洞2左侧的进水口连通设置，另一个所述泄水横洞3的出水口和所述泄水主洞2右侧的进水口连通设置。另外，所述泄水主
洞2左侧的进水口和右侧的进水口可以交错设置，以避免进入所述泄水主洞2的水流相互影响，并且，所述泄水主洞2的进水口可以为斜口，使之向所述泄水主洞2的洞口倾斜。
61.所述泄水孔组包括多个所述泄水孔4，其中，一部分所述泄水孔4(含至少一个所述泄水孔4)自所述第一部分的所述泄水横洞3的进水口处向与所述第一隧道洞5相邻的所述岩溶通道1延伸设置，另一部分(含至少一个所述泄水孔4)所述泄水孔4自所述第二部分的所述泄水横洞3的进水口处向与所述第二隧道洞6相邻的所述岩溶通道1延伸设置。具体地，每个所述泄水横洞3上可以开设多个进水口，所述泄水横洞3上的每个进水口可以与一个所述泄水孔4的出水口连通设置。
62.作为对所述泄水横洞3的进一步说明，所述泄水横洞3包括依次连通设置的集水段和泄水段，所述集水段主要用于收集所述泄水孔4内流入的水，所述泄水段主要用于将水体排流至所述泄水主洞2。
63.其中，为了便于收集邻近所述隧道主洞的岩溶通道1内的水体，所述集水段远离所述泄水主洞2设置，所述泄水段靠近所述泄水主洞2设置；同时，所述泄水横洞3的进水口开设于所述集水段，具体可以开设于所述集水段的侧壁上部。另外，为了便于集水和对所述泄水孔4的施工，所述集水段的内轮廓在面积上可以大于所述泄水段的内轮廓。
64.示例性地，所述集水段的长度不小于5m，具体可以为5m。并且，所述集水段的内轮廓在面积上不大于所述泄水主洞2的内轮廓，通常情况下，所述集水段的内轮廓可以和所述泄水主洞2的内轮廓在尺寸上保持一致。
65.为了充分泄水，所述泄水主洞2上可以开设至少一个第一引水孔7；所述第一引水孔7的进水口延伸至所述泄水主洞2的外部，所述第一引水孔7的出水口延伸至所述泄水主洞2的内侧，即，所述第一引水孔7穿过所述泄水主洞2的洞壁，且向外继续延伸；另外，所述第一引水孔7的进水口高于所述第一引水孔7的出水口。
66.进一步地，所述泄水横洞3上可以开设至少一个第二引水孔8；所述第二引水孔8的进水口延伸至所述泄水横洞3的外部，所述第二引水孔8的出水口延伸至所述泄水横洞3的内侧，即，所述第二引水孔8穿过所述泄水横洞3的洞壁，且向外继续延伸；另外，所述第二引水孔8的进水口高于所述第二引水孔8的出水口。
67.除了岩溶通道1，其它围岩里面可能也存在裂隙水，通过设置所述第一引水孔7和所述第二引水孔8，可以将围岩裂隙水尽量引至所述泄水主洞2或泄水横洞3内。
68.优选地，所述泄水主洞2在长度延伸方向上依次开设有多个所述第一引水孔7，所述泄水横洞3在长度延伸方向上依次开设有多个所述第二引水孔8；所述第一引水孔7的出水口开设于所述泄水主洞2的上部，所述第二引水孔8的出水口开设于所述泄水横洞3的上部。
69.作为对所述第一引水孔7和所述第二引水孔8的具体示例，所述所述泄水主洞2的左侧具有一排所述第一引水孔7，所述泄水主洞2的右侧具有一排所述第一引水孔7；所述所述泄水横洞3的左侧具有一排所述第二引水孔8，所述泄水主洞2的右侧具有一排所述第二引水孔8。所述第一引水孔7和所述第二引水孔8的直径可以为5cm，所述第一引水孔7和所述第二引水孔8可以由pvc管构成，以便于所述第一引水孔7和所述第二引水孔8向外延伸，同时也能便于施工；在每排所述第一引水孔7中，所述第一引水孔7的间距可以为2m；在每排所述第二引水孔8中，所述第二引水孔8的间距可以为2m。
70.本实用新型的上述技术方案中，以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。