[发明专利]一种用于处理隧道洞壁渗水的钻孔虹吸负压排水系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于处理隧道洞壁渗水的钻孔虹吸负压排水系统及方法，所述系统包括钻孔、透水管、排水管、遇水膨胀橡胶止水环，在隧道侧壁渗水点的位置钻探形成钻孔，钻孔划分为位于孔底的透水钻孔段和位于孔口的注浆封闭钻孔段，透水钻孔段内安装有透水管，透水钻孔段和注浆封闭钻孔段之间设有遇水膨胀橡胶止水环，遇水膨胀橡胶止水环中间设有孔洞，排水管的进水口穿过遇水膨胀橡胶止水环的孔洞后插入透水管内，排水管的出水口置于隧道的边沟中，在遇水膨胀橡胶止水环以上的孔段灌注水泥砂浆，确保注浆过程中水泥砂浆不进入透水钻孔段。本发明系统具有实时高效地排出围岩中的地下水和无需经常性后期维护等优点。

技术领域

本发明属于隧道洞壁渗水处置技术领域。具体涉及一种排出隧道围岩地下水的系统及方法，本发明适用于控制隧道围岩地下水压力上升幅度的需要，尤其适用于解决隧道衬砌防水层破损后的排水需要。

背景技术

隧道在混凝土衬砌完成后，周围裂隙水被封闭于混凝土衬砌之外，当防水层或衬砌混凝土存在缺陷时，会产生局部地下水渗出。洞壁渗水进入隧道内，会对隧道安全运营产生不利影响：渗水流向路面引起积水、结冰，会导致车辆在行驶中打滑；渗水侵蚀衬砌内表面，降低隧道内照明亮度和能见度；渗水破坏隧道衬砌混凝土及围岩内部结构，缩短隧道的使用寿命。

目前常用的隧道渗水处治方法：对于一般渗水点，常用速凝材料注浆堵水，采用加密横向竖向引排水孔，并加设纵向盲沟进行引排，或采用打排水管孔插管排水；对于大面积渗水，一般对渗水段采用注浆堵水的办法处理。存在的主要问题：注浆堵水会导致围岩地下水沿防水层流动；渗水处置技术方法的工序复杂、施工工期长，影响隧道的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有隧道洞壁渗水处理技术的不足，提供一种不影响衬砌防水层的隧道洞壁渗水处置系统及方法。本发明系统不仅能够实时高效地排出围岩中的地下水，而且无需经常性后期维护。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于处理隧道洞壁渗水的钻孔虹吸负压排水系统，包括钻孔、透水管、排水管、遇水膨胀橡胶止水环，在隧道侧壁渗水点的位置钻探形成钻孔，渗水点附近围岩地下水自然渗流到钻孔内，钻孔划分为位于孔底的透水钻孔段和位于孔口的注浆封闭钻孔段，透水钻孔段内安装有透水管，透水管可阻挡孔周粗砂碎石等大颗粒进入管内，地下水可以顺利入渗，位于孔底的透水钻孔段用于收集围岩中的地下水，位于孔口的注浆封闭钻孔段用于隔离孔底段与洞壁的水气联系，透水钻孔段和注浆封闭钻孔段之间设有遇水膨胀橡胶止水环，遇水膨胀橡胶止水环中间设有孔洞，排水管的进水口穿过遇水膨胀橡胶止水环的孔洞后插入透水管内，排水管的出水口置于隧道的边沟中，灌注水泥砂浆封闭遇水膨胀橡胶止水环以上的孔段，遇水膨胀橡胶止水环用于分割透水钻孔段和注浆封闭钻孔段，确保孔口段注浆过程中的水泥砂浆不进入透水钻孔段，保持透水钻孔段为透水结构。

进一步地，所述钻孔向下倾斜，倾角为5～10°，钻孔的孔径大于70mm，可以在隧道边墙洞壁不同位置打设，根据洞壁渗水点特征与位置确定。

进一步地，所述排水管采用内径为4～6mm的PU管。

进一步地，所述透水钻孔段长度为5～10m，所述注浆封闭钻孔段的长度宜与隧道衬砌混凝土的厚度相同；隧道衬砌混凝土的厚度不确定时，注浆封闭钻孔段的长度取0.5m。

进一步地，所述透水管采用外织滤布、内撑HDPE的打孔波纹管。

当入渗地下水引起孔底段空腔内水压力上升的水头高于钻孔孔口高程时，孔内地下水从排水管中自然流出孔口，排水过程发生，虹吸作用会引起透水钻孔段产生负压，使围岩内的地下水加速流向透水钻孔段的空腔内，排干围岩及钻孔空腔内的地下水时，排水管的进水口会进入空气，一次排水过程结束；随着降雨入渗的循环发生，排水过程循环进行。

本发明的有益效果主要表现在：

1、可实现隧道围岩地下水的有效疏排，解决隧道洞壁渗水问题；