一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造及其实施方法

摘要

本发明公开一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造及其实施方法，构造包括用于拼装的排水模块单元，所述排水模块单元均包括顶板和垂直固定在顶板两侧的侧壁，多个排水模块单元沿隧道环向拼装构成环向排水空间；所述侧壁上设有透水孔，侧壁底部设置有用于将排水模块单元固定在隧道初期支护基面上的翼缘。在初期支护表面确定环向排水构造的施作位置后，将排水模块单元沿着隧道初期支护表面确定的位置环向依次拼接固定，形成环向排水空间，并与隧道拱脚两侧的纵向排水设施连接；施作完毕后，进行后序施工。本发明安装便捷、接头易处理、对基面的适应性好、透水性能好，同时也便于运营期间对环向排水系统的清理、维修、更换，可维护性好。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道排水技术领域，具体为一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造及其实施方法。

背景技术

目前在隧道工程领域中通常采用“防排结合”的方式考虑复合式隧道衬砌结构防排水构造设计，需要在衬砌中形成完善的排水体系（包括环向排水盲管、纵向排水盲管、横向排水盲管、中心水沟等），其中沿着隧道初期支护表面纵向5～10 m铺设的环向排水管目前采用较多的为软式透水管。如《TZ 331—2009 铁路隧道防排水施工技术指南》（实施日期：2009年4月13日，第7章 衬砌背后排水系统）介绍了隧道环向盲管采用软式透水管的施工工艺；黄才斗公开的文献（《土工材料——软式透水管质量检测探讨》，《重庆建筑》，2005，第8期，第49-50页，2005年8月），介绍了软式透水管的基本构造和检测方法。软式透水管通常为厂内生产好的成卷产品，隧道施工现场根据隧道的断面周长进行截断或拼接，并用膨胀螺栓及绑扎丝固定在隧道初期支护表面，施工中易存在的问题为软式透水管的长度通常不能与隧道的断面周长一致，存在接头的问题不易妥善处理。

在隧道地层中由于地下水中可能含有泥沙或易结晶的物质，也会在隧道的排水系统中形成堵塞影响排水效果（尤其是在隧道的低部），如陈理公开的文献《铁路隧道施工中排水管堵塞问题探究》，《技术与市场》，2015年，第22卷第4期，第80页，2015年4月），指出隧道排水系统易受到泥沙、钙质结晶物的影响而形成堵塞。目前虽然也有一些针对排水系统进行维修、清理的方法，但通常只能是在排水管管口部位进行清淤，也不易对排水管本身的损坏部位进行更换和维修，效果有限。

因此，目前隧道环向排水盲管的施工便利性、运营期间的检查和维护问题尚未得到较好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高复合式隧道衬砌中排水系统中环向排水管的施工便捷性并解决其运营期间的可维护性问题的拼装式隧道衬砌背后环向排水构造及其实施方法。技术方案如下：

一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造，包括用于拼装的排水模块单元，所述排水模块单元均包括顶板和垂直固定在顶板两侧的侧壁，多个排水模块单元沿隧道环向拼装构成环向排水空间；所述侧壁上设有透水孔，侧壁底部设置有用于将排水模块单元固定在隧道初期支护基面上的翼缘。

进一步的，所述环向排水空间内插装有具有过滤和透水性能的材料。

更进一步的，所述具有过滤和透水性能的材料为条带状塑料排水盲沟材料。

更进一步的，所述翼缘为固定在侧壁底部外侧的板条，其上开设有安装孔，带有垫圈的射钉或膨胀螺栓穿过安装孔将排水模块单元固定。

更进一步的，相邻排水模块单元的拼接处通过粘接胶带封闭。

更进一步的，还包括设置在隧道二次衬砌的环向排水设施检查窗。

更进一步的，所述排水模块单元单排拼接安装或多排平行环向安装。

一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造的实施方法，包括以下步骤：

步骤1：隧道开挖且初期支护施作完毕后，在初期支护表面确定环向排水构造的施作位置；

步骤2：将排水模块单元沿着隧道初期支护表面确定的位置环向依次拼接固定，形成环向排水空间，并与隧道拱脚两侧的纵向排水设施连接；

步骤3：在相邻两个排水模块单元之间的接缝部位用胶粘带进行封闭；

步骤4：待一个区段的隧道环向排水设施施作完毕后，进行隧道衬砌无纺布及防水板铺设，并实施隧道二次衬砌。

进一步的，所述步骤之后还包括在所述环向排水空间中插入条带状的塑料排水盲沟材料。

更进一步的，在隧道二次衬砌中预留部分空间形成环向排水设施的检查窗。

本发明的有益效果是：本发明的复合式衬砌隧道中的环向排水空间通过排水模块单元拼装形成，安装便捷、接头易处理、对基面的适应性好、透水性能好，同时也便于运营期间对环向排水系统的清理、维修、更换，可维护性好。

附图说明

图1是本发明的排水模块单元及拼接组合示意图。

图2是本发明在复合式隧道衬砌中的剖面示意图。

图3是本发明在排水空间中放置塑料排水盲沟等排水材料的实施例的结构示意图。

图4是本发明在隧道二次衬砌中设有环向排水设施检查窗的实施例的结构示意图。

图5是本发明实施例的复合式衬砌隧道防排水体系（半包防水型）示意图。

图6是本发明实施例1的剖面布置示意图（图5中的1-1断面）。

图7是本发明实施例2的剖面布置示意图（图5中的1-1断面）。

图中：1-排水模块单元；2-翼缘；3-安装孔；4-侧壁；5-透水孔；6-接缝部位；7-胶粘带；8-塑料排水盲沟材料；21-初期支护；22-无纺布；23-防水板；24-二次衬砌；25-初支渗水点；26-带有垫圈的射钉或膨胀螺栓；27-检查窗。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步说明。如图1所示，一种拼装式隧道衬砌背后环向排水构造，其特征在于，包括用于拼装的排水模块单元1，所述排水模块单元1均包括顶板和垂直固定在顶板两侧的侧壁4，多个排水模块单元1沿隧道环向拼装构成环向排水空间；所述侧壁4上设有透水孔5，侧壁4底部设置有用于将排水模块单元1固定在隧道初期支护21基面上的翼缘2。

所述翼缘2为固定在侧壁4底部外侧的板条，其上开设有安装孔3，带有垫圈的射钉或膨胀螺栓26穿过安装孔3将排水模块单元1固定。

实施例1：可以在隧道复合式衬砌中（以图5所示的半包防水型式为例）实现一定间隔的全环或局部环向排水空间。

本实施例中的隧道衬砌背后环向排水构造型式为如图6所示：全环排水设施沿隧道纵向一定间距设置，沿隧道环向布置的范围为从一侧拱脚至另一侧拱脚的纵向排水设施部位；当隧道初期支护21表面局部出现较大渗水的部位，也可以铺设局部环向排水设施将渗水引排至同侧拱脚处的纵向排水设施；上述全环或局部环向排水设施，采用排水模块单元1沿隧道环向拼接构成，每个排水模块单元1用带有垫圈的射钉或膨胀螺栓26固定在隧道初期支护21表面；排水模块单元拼接缝部位6用粘结胶带7封闭；在排水模块单元1拼接形成的环向排水空间中，可以放置塑料排水盲沟等材料8以防止淤堵，本实施例所形成的排水构造具体如图2、图3所示。

其实施步骤如下：

步骤1：隧道开挖且初期支护21施作完毕后，在初期支护21表面确定全环及局部环向排水设施的施作位置。

步骤2：将排水模块单元1沿着隧道初期支护21表面确定的位置，用带有垫圈的射钉或膨胀螺栓26穿过其安装孔3固定在隧道初期支护21表面。

步骤3：将排水模块单元1沿着隧道初期支护21表面环向依次拼接固定并与隧道拱脚两侧的纵向排水设施连接，在本步骤中也可在逐步形成的环向排水空间中逐次插入条带状塑料排水盲沟材料8。

步骤4：排水模块单元1之间的接缝部位6用胶粘带7进行封闭。

步骤5：待一个区段的隧道环向排水设施施作完毕后，进行隧道施工的其他后续工序，如无纺布22及防水板23铺设、二次衬砌24的钢筋绑扎及混凝土浇筑，形成完整的隧道复合式衬砌结构。

实施例2：在隧道复合式衬砌中（以图5所示的半包防水型式为例）实现一定间隔的全环或局部环向排水空间，并能在运营期间对环向排水设施进行检查、清淤、更换。

本实施例中的隧道衬砌背后环向排水构造型式为如图7所示：全环排水设施沿隧道纵向一定间距设置，沿隧道环向布置的范围为从一侧拱脚至另一侧拱脚的纵向排水设施部位；当隧道初期支护21表面局部出现较大渗水的部位，也可以铺设局部环向排水设施将渗水引排至同侧拱脚处的纵向排水设施；上述全环或局部环向排水设施，采用排水模块单元1沿隧道环向拼接构成，每个排水模块单元1用带有垫圈的射钉或膨胀螺栓26固定在隧道初期支护21表面；排水模块单元拼接缝部位6用粘结胶带7封闭；在排水模块单元1拼接形成的环向排水空间中，可以放置塑料排水盲沟等材料8以防止淤堵；在隧道二次衬砌24上局部设有检查窗27，可以对环向排水设施进行检查和维护。本实施例所形成的排水构造具体如图4所示。

其实施步骤如下：

步骤1～步骤4：同实施例1。

步骤5：待一个区段的隧道环向排水设施施作完毕后，进行隧道衬砌无纺布22及防水板23铺设，在预留检查窗27部位的防水板23及无纺布22上设置可重复打开和封闭的装置如拉链式拉开和封闭装置。

步骤6：在隧道二次衬砌24的钢筋绑扎及混凝土浇筑中，在预留的排水设施检查窗27部位用木板或其他隔离材料留出检查窗的空间，避免钢筋绑扎和混凝土浇筑侵入检查窗27的预留空间。

隧道运营期间，定期通过打开检查窗部位的防水板23对该处的环向排水设施进行检查和清淤，并对损坏的排水模块单元1进行更换。当环向排水设施淤堵严重时，可卸掉部分排水模块单元1，抽出其中的塑料排水盲沟材料8，清理完毕或更换后再装回入环向排水设施内，并将卸掉的排水模块单元1装回。