一种隧道渗漏水的治理方法与流程

本发明涉及一种隧道渗漏治理领域，尤其涉及一种隧道渗漏水的治理方法。

背景技术：

1、防水是建筑物的基本功能之一。但是防水问题始终存在，且防水渗漏事故时有发生，一般的建筑物的地下室等发生渗漏，造成的损失一般不大，但是一旦地铁隧道、铁路隧道和公路隧道发生渗漏，危及的是行车安全，涉及人民的生命财产安全。多年来，全国科研机构、高等院校、施工单位等相关机构为了解决防水渗漏问题，采用了很多新材料、新工艺、新技术，改善了地铁隧道、铁路隧道和公路隧道防水的效果。

2、但是当前大家关注的防水方法都是在防水材料、防水构造上着手，没有关注地下水的渗漏机理，导致防水设计和施工大多依赖防水材料、防水构造和施工经验，缺乏理论依据，防水效果不佳。

3、1856年，法国工程师达西给出了达西定律，为渗流理论的发展莫定了理论基础。裘布伊根据达西定律，推导出地下水单向及平面径向稳定流公式，对地下水水力学的发展起到了重要作用。

4、本发明就是采用地下水水力学的理论，对地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏进行治理的一种方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过渗透机理进行渗漏治理的隧道渗漏水的治理方法。

2、本发明是通过如下措施实现的：

3、一种隧道渗漏水的治理方法，具体步骤包括

4、s1、测定未进行治理时的渗漏点实际渗漏量q0；

5、s2、根据工程地质勘察报告绘制渗漏区域的纵横向地质剖面图，纵向地质剖面图应覆盖所有地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点；横向剖面图过渗漏量最大的区域；

6、若无工程地质勘察报告，则采用电测深法或电剖面法进行地层电阻率测试，测试深度过渗漏点以下5米；根据测试结果，计算电测剖面上土壤的含水量及地下水位标高，并标注于电测剖面图上；

7、s3、根据s2中的相关数据绘制相应的渗漏流网图一并根据地下水水力学相关理论计算未进行治理时的渗漏点理论渗流量ql，并对比q0和ql的数值，通过q0和ql对比确定本治理方法计算的正确性；

8、本步骤中应用到的地下水水力学相关理论为达西定律，具体为：

9、

10、计算渗流量如下：

11、

12、式中：

13、q——渗流量；

14、k——地铁隧道壁的综合渗透系数(综合考虑各层衬砌和结构的渗透系数)；b——渗漏点最宽处的裂缝宽度；

15、l——渗漏点裂缝总长度。

16、考虑渗漏处裂缝的形状一般为中间宽、两条窄，故渗漏面积为

17、δh——地下水位到渗漏点的竖向距离，可以由步骤s2中的剖面图确定；δl——渗漏点的构造厚度，包括衬砌及结构的总厚度；

18、v——流速；

19、s——渗透路径；

20、h——水头高度(m)。

21、或采用渗流量计算公式：

22、

23、式中：

24、q——渗流量(立方米)；

25、k——地铁隧道壁的综合渗透系数(综合考虑各层衬砌和结构的渗透系数)b——渗漏点最宽处的裂缝宽度(m)；

26、l——渗漏点裂缝总长度(m)；

27、考虑渗漏处裂缝的形状一般为中间宽、两条窄，故渗漏面积为

28、g——重力加速度9.8m/s2；

29、h——渗漏点到地下水位的高度(m)。

30、最终渗流量以公式2和公式3计算结果与实际测量的渗漏量接近的为设计依据。

31、绘制渗漏流网图一并应用上述公式2、公式3，进行如下计算：

32、未设置止水帷幕及暗渠时，水力坡度

33、

34、渗漏点理论渗流量ql：

35、

36、式中，

37、k-土的渗透系数；

38、a-渗漏点的面积；

39、h-自由水面至隔水边界之间的垂直距离；

40、h0-未设置止水帷幕及暗渠时，渗漏点水面至隔水边界之间的垂直距离；

41、δl-渗漏点位置的壁厚。

42、s4、设计治理隧道渗漏的隔水和排水边界，即所述渗漏治理设备，所述渗漏治理设备具体为止水帷幕或暗渠或止水帷幕和暗渠的组合，并绘制假定设置有渗漏治理设备的渗漏流网图二，即绘制设置有止水帷幕及暗渠后的流网；

43、s5、根据所述渗漏流网图二和地下水水力学相关理论计算设置有渗漏治理设备的渗漏点渗流量qx，即计算设置有止水帷幕及暗渠后的水力坡度降低值及渗漏点的渗漏量qx，应用到的地下水水力学相关理论包括达西定律和浸润曲线方程；

44、设置止水帷幕及暗渠后，经过一段时间排水后，暗渠中水深h1将保持恒定，近似形成无压恒定渐变渗流，两侧浸润曲线形状、位置基本保持不变，在垂直于暗渠轴线各过水断面上情况一致；

45、以隔水边界为基准面，在距离暗渠右侧边界x处，地下水位为z。水力坡度断面平均流速暗渠右侧单位长度上的渗漏量为qh,

46、暗渠右侧浸润曲线方程为：

47、

48、当z等于含水层厚度h(即地下水位到隔水边界的距离)时，x＝r，r为暗渠的影响半径，暗渠右侧单位长度上的渗漏量公式:

49、

50、式中，qh-当z＝h时暗渠右侧单位长度上的渗流量；

51、r-暗渠的影响半径，与地质条件有关，应通过抽水试验确定，或是近似地由浸润曲线的平均水力坡度jave进行估算，即令

52、jave＝h/r

53、则r＝h/jave

54、jave值可依据土壤性质参考下表选用。

55、 土壤类别 <![cdata[j_ave值]]> 粗砂 3/1000～1/200 砂土 1/200～3/200 微弱黏性砂土 3/100 粉质黏土 1/20～1/10 粘土 3/20

56、设暗渠右边界至渗漏点水平距离为x0，由公式6可求得x0处自由水面高度

57、

58、故相应的水力坡降为：jx＝(z0-h0)/δl；

59、相应的水力坡降变化为：δj＝jx-j0＝(z0-h)/δl；

60、渗漏点的渗流量为：qx＝kajx＝ka(z0-h0)/δl；

61、相应的渗流量变化：δq＝qx-q0＝ka(z0-h)/δl。

62、s6、qx与q0进行数值比较，确定qx是否达到要求；若qx未达到要求，则调整步骤s2中所述渗漏治理设备的假定位置，重新计算qx直到qx达到要求，即重复上述步骤直到治理后的渗漏点渗漏量qx小于计算得到的室内水分蒸发量，此时的止水帷幕及暗渠的深度和位置即为最终设计；

63、s7、根据达到渗漏治理要求的所述渗漏治理设备的假定位置进行实际施工，具体为：施工止水帷幕；采用定向钻孔、顶管等方法施工暗渠，通过暗渠排除地下水，因地下水位降低，地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点渗漏量降低、渗水压力减小或消失；

64、采用注浆、封闭等常规堵漏方法，对地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点进行封堵。地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点得到治理。

65、本发明的具体特点还有：

66、所述渗漏治理设备为止水帷幕或暗渠，所述暗渠采用定向钻孔、顶管等方法施工，因地下水位降低，地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点渗漏量降低、渗水压力减小或消失，之后采用注浆、封闭等常规堵漏方法，对地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点进行封堵，地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏点得到治理。

67、绘制所述渗漏流网图一和所述渗漏流网图二的原则为：

68、以地下水位高度为等水头面，隔水边界为等水头面，对渗透系数k值相等或非常接近的各土层，流线和等势线互相垂直，组成的流网是一系列矩形网格；

69、若上下两层土的渗透系数k值不相等，流线通过土层界面按折射现象绘制，流线平行于隔水边界如止水帷幕等，流线垂直于湖泊等等水头边界，对河流等边界应具体结合水的补给或排泄绘制流网；

70、流网中的流线始于地下水位高度，止于地下结构的渗漏点；

71、将地下水位高度到地下结构的渗漏点的垂直距离分为n等分，n＝5～10，绘出对应的水平线，水平线与流线的交点为等水头点，根据等水头点绘制等势线，等势线与流线垂直，必要时调整流线方向。

72、本发明的有益效果为：本发明通过地下水的渗漏机理，提出了一种对地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏进行治理的方法，防水效果较佳。本发明通过地下水的渗漏机理，提出了一种对地铁隧道、铁路隧道和公路隧道的渗漏进行治理的方法，治理渗漏效果较佳。随着近年来我国夏季降雨的不稳定性加剧，传统的防水方法解决隧道渗漏点数量增加和渗透压力增大的渗漏问题效率低下，而本发明能够普遍解决隧道全线渗漏问题，并且对新增渗漏点有较好地事前预防效果。较传统施工技术“以堵治漏”的方法而言，提出了“以排为主、排堵结合”的渗漏解决方案，避免了因隧道壁缺陷带来的“此堵彼漏”的现象，能够比较彻底地解决隧道渗漏的问题。