[发明专利]一种高海拔严寒富水隧道永临结合的防冻排水结构及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及土木工程行业的隧道和地下工程技术领域，具体涉及一种高海拔严寒富水隧道的防冻排水结构及方法。

【背景技术】

我国及欧美日本等国寒冷地区的铁路、公路隧道的使用情况调查表明，寒冷地区修建隧道的主要难点是隧道的防冻抗冻问题。日本道路公团和日本铁道综合技术研究所最近的统计表明，日本全国3800座铁路隧道中有1100座因冻害原因，在冬季运营期间危及到行车安全；公路隧道中，仅北海道地区的302座大型公路隧道中发生严重冻害的就达104座，为消除侧墙壁冰和拱部冰柱，作为整治措施之一，在较多隧道设置了电加热装置，投入的整治费用十分惊人。寒冷地区隧道而形成冻害原因除了地质条件、施工影响和结构类型因素外，其前提条件是负温和水。如果隧道排水系统不通畅，衬砌背后有水就会产生冻胀。水在发生相变时(由水变成冰)体积要增大9%，当体积膨胀受到约束时将产生强大的冻胀力，从资料上来看，冻胀力数值可以大的惊人，因而寒区隧道的冻害主要是排水防冻问题，如能将衬砌背后围岩中的地下水排除，则冻害要大减轻或消除。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高海拔严寒富水隧道永临结合的防冻排水结构及方法，以解决高海拔严寒富水长隧道冬季因排水系统不通畅，衬砌背后积水造成冻胀而影响使用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高海拔严寒富水隧道永临结合的防冻排水结构，在低于隧道洞身段的旁侧设有平行导坑，平行导坑通过若干横通道连通隧道；隧道洞口段全断面注浆形成超细水泥全断面注浆封堵固结圈；封堵固结圈之外低于洞口位置两侧设有两个倾斜的泄水孔；平行导坑的至少一端通过一个倾斜设置的泄水洞连通隧道外部。

本发明进一步的改进在于，封堵固结圈的厚度为3-5m。

本发明进一步的改进在于，泄水孔、横通道、泄水洞与水平面的夹角均大于千分之十二度。

本发明进一步的改进在于，平行导坑设置在隧道动身段水流上游且低于隧道正线的位置；平行导坑的直径小于隧道的直径。

本发明进一步的改进在于，隧道洞身段纵向设有若干倒V形纵向排水管，所述倒V形纵向排水管连通若干环形盲管；倒V形纵向排水管的最低点采用垂直孔同隧道底部横向泄水孔相连，所述横向泄水孔倾斜连通所述平行导坑。

本发明进一步的改进在于，泄水洞一端连接平行导坑端部的V型变断面落水坑，另一端连通隧道外部；所述泄水洞的直径小于平行导坑的直径。

本发明进一步的改进在于，平行导坑中的水保持正温。

本发明进一步的改进在于，隧道全长采用人字型纵坡。

本发明进一步的改进在于，平行导坑全长采用人字型纵坡。

本发明进一步的改进在于，隧道洞口向内300m为洞口段。

一种高海拔严寒富水隧道永临结合的防冻排水方法，包括：隧道施工中，在低于隧道洞身段的旁侧开设平行导坑，平行导坑通过若干横通道连通隧道；隧道内的积水通过若干横通道快速排入平行导坑，平行导坑利用隧道围岩裂隙水正温特性，避免了隧道洞身段排水中因隧道风洞导致的排水过程中水温下降而造成冻结现象；在隧道洞口段全断面注浆形成超细水泥全断面注浆封堵固结圈；在封堵固结圈之外低于洞口位置两侧设置两个倾斜的泄水孔，用于快速将封堵固结圈之外围岩中的地下水排泄排出至隧道外，减小封堵固结圈上的水压力；在平行导坑的至少一端开设一个倾斜设置的泄水洞连通隧道外部，泄水洞直径小于平行导坑；平行导坑中的水通过泄水洞排出至隧道外。

本发明进一步的改进在于，封堵固结圈的厚度为3-5m。

本发明进一步的改进在于，泄水孔、横通道、泄水洞与水平面的夹角均大于千分之十二度。

本发明进一步的改进在于，平行导坑设置在隧道动身段水流上游且低于隧道正线的位置；平行导坑的直径小于隧道的直径。

本发明进一步的改进在于，泄水洞一端连接平行导坑端部的V型变断面落水坑，另一端连通隧道外部。

本发明进一步的改进在于，隧道全长采用人字型纵坡；平行导坑全长采用人字型纵坡。

本发明进一步的改进在于，隧道洞口向内300m为洞口段。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：