[实用新型]一种高外水深埋输水隧洞衬砌的全断面排水降压结构

说明书

本实用新型公开了一种高外水深埋输水隧洞衬砌的全断面排水降压结构，在输水隧洞洞内水面线以上衬砌顶部设置有径向毛细透排水管，在水面以下设置环向单层排水带，环向单层排水带端部连接环向双层排水带并延伸到水面以上，环向单层排水带和环向双层排水带布置在隧洞一次支护与衬砌之间，在衬砌外缘沿轴线方向埋设“Ω”型集排水管，沿着“Ω”型集排水管长度方向设置有与隧洞里侧相通的多个径向集排水管，“Ω”型集排水管和径向集排水管高出洞内水面线，将水通过“Ω”型集排水管和径向集排水管排入洞内。改善了衬砌结构整体受力条件，提高了衬砌结构的安全性。

技术领域

本实用新型涉及一种水工隧洞的排水结构，尤其是一种高外水深埋输水隧洞衬砌的全断面排水降压结构。

背景技术

深埋隧洞高外水问题是隧洞二次衬砌设计的难点问题，尤其是外水荷载超过150m的高压水洞段，外水压力是控制隧洞衬砌体型、配筋甚至灌浆设计的控制因素。为降低衬砌外的高外水压力，通常是在衬砌顶部一定范围内设置径向排水管，通过导排洞顶围岩内的裂隙水、孔隙水来降低衬砌外水压力，但这种排水降压措施存在以下局限性：

①为防止内水外渗，排水管仅能布设在洞内正常运行水位以上，其排水降压效果仅在衬砌上部区域发挥作用。

②排水管管径不宜过大，单个排水管排水能力有限，对于地下水补给充足的洞段，排水管的排水降压效果有限。

③采用加密排水管、加大排水管深度虽能提高排水系统的排水降压能力，但不能有效扩大排水降压范围，同时还易导致因地下水流失引发的生态问题。

④对于补给充分地层，仅在顶部布设排水管易导致衬砌外水压力呈“上小下大”不均匀分布，造成衬砌受力不均，给衬砌安全带来风险，甚至不能满足承载要求。

根据以上分析，对于地下水补给充分的高外水、承压水洞段，由于围岩渗透系数大，相应的衬砌外水压力折减系数也很大，仅在衬砌顶部布设排水管对衬砌底部外水压力降压效果不明显，不能达到均匀降低衬砌外水力压力的目标，导致衬砌承受不均匀外水压力，不利于衬砌结构的稳定安全运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种高外水深埋输水隧洞衬砌的全断面排水降压结构，能有效均匀地降低衬砌外侧的高外水压力。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高外水深埋输水隧洞衬砌的全断面排水降压结构，在输水隧洞洞内水面线以上衬砌顶部设置有径向毛细透排水管，在水面以下设置环向单层排水带，环向单层排水带端部连接环向双层排水带并延伸到水面以上，环向单层排水带和环向双层排水带布置在隧洞一次支护与衬砌之间，在衬砌外缘沿轴线方向埋设“Ω”型集排水管，沿着“Ω”型集排水管长度方向设置有与隧洞里侧相通的多个径向集排水管，“Ω”型集排水管和径向集排水管高出洞内水面线，环向双层排水带顶部与轴线方向“Ω”型集排水管采用锚钉固定并伸入“Ω”型集排水管中，将水通过“Ω”型集排水管和径向集排水管排入洞内。

所述径向毛细透排水管穿过隧洞衬砌深入洞外围岩一定深度，在洞轴线方向上根据设定排距按照矩形或梅花形布置。

所述环向双层排水带的透水侧相对布置，上部与一次支护间空隙采用水泥砂浆填塞，下部不透水侧与一次支护紧贴，双环向双层排水带深入“Ω”型集排水管内长度不小于2cm；环向单层排水带的透水侧紧贴一次支护布置。

所述“Ω”型集排水管在洞轴线方向上的分布根据环向排水带的宽度及排距设定，“Ω”型集排水管之间采用中空圆形排水管及PVC连接件进行连接，轴线方向排水管总长度根据衬砌浇筑段分缝情况调整。