[发明专利]隧道渗水兼有害气体排放结构及半封闭充冰钻孔施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道渗水兼有害气体排放结构及半封闭充冰钻孔施工方法，结构包含透水管，所述透水管设于钻孔的透水段内，所述钻孔包含透水段与注浆段，所述钻孔从隧道的侧壁钻设，所述透水段与注浆段之间设有止水构件，所述透水管内填充有冰块，所述透水段内设有排水管的进水口，所述排水管进水口的高程高于所述排水管出水口的高程，所述排水管的扬程小于大气压对应的水柱高度。本结构能够在排水环节中有效排出围岩中的有害气体，减少有害气体逸出或在围岩中大量集聚，降低安全风险，注浆时能够有效支撑止水构件，有利于提高注浆压力，提升透水段的负压效果，有利于保证持续性排水、排气效果，对解决隧道渗水、瓦斯泄漏的治理问题具有重大意义。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种隧道渗水兼有害气体排放结构及半封闭充冰钻孔施工方法。

背景技术

隧道的防水层或衬砌结构存在缺陷时，会产生局部地下水渗出。尤其是富水性隧道，渗水更加严重，洞壁渗水进入隧道内，会对隧道安全运营产生不利影响，甚至还会破坏隧道衬砌混凝土及围岩内部结构，降低隧道结构耐久性，缩短隧道的使用寿命。目前常用的隧道渗水治理方法：对于小面积渗水，常用速凝材料注浆堵水，采用加密横向、环向引排水孔，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。但注浆堵水会导致围岩地下水沿防水层流动；同时渗水处置技术方法的工序复杂、施工工期长，严重影响隧道的正常使用。

中国专利公开号CN107237650A提出了一种隧道渗水负压排水技术，其核心思想是向注浆封闭钻孔的注浆段并预留透水段，排水作用使透水段内形成负压，迫使隧道围岩的地下水快速流向钻孔并排出地表。透水段与外界大气隔绝，排水过程发生前，孔内压力会随地下水的入渗而逐步增高，促使地下水自然流出孔口，当排水过程发生后，由于排水管的排水能力大于地下水入渗到透水钻孔段的空腔内的流量，透水管内会形成空腔，空腔的气压小于大气压（即负压），因而透水管周围的水会流向透水管。同时，由于透水管内存在负压，透水管周围各个方向的水都会流向透水管，因而，排水范围会增大，排水范围增大更有利于排出隧道围岩中的地下水。

然而，隧道渗水负压排水技术在现场施工过程中，钻孔的下半部分为透水钻孔段，需要保持透水效果，注浆封闭钻孔段的注浆不能进入透水钻孔段，如果注浆压力大，往往会冲破膨胀橡胶止水环等隔挡结构，浆体进入透水钻孔段，导致钻孔失效；如果注浆压力小，则起不到封堵封闭钻孔段的效果，形成不了负压的效果。因此，需要新的注浆技术来解决上述问题。

另外，对于瓦斯隧道，隧道渗水往往混杂有燃烧性和爆炸性的瓦斯等有害气体，其逸出进入隧道会对隧道运营安全构成威胁。瓦斯、一氧化碳等有害气体富集的隧道内，有害气体的防治主要采用封堵结合隧道内通风的方式进行。但衬砌背后的瓦斯气体，仅有极其微量的部分会通过渗透以及现有隧道的排水结构逸出，大量的瓦斯实际在衬砌背后集聚，引起衬砌背后水压和瓦斯压力回升，导致侵入隧道正常运营空间产生安全隐患甚至事故。而通过现有隧道排水结构逸出的瓦斯，在排水结构中发生水气混合，在隧道底部沿盲沟全纵向进行流通，虽然仅为微量，但也实际增加了瓦斯逸出的风险，尽管现有工程常常利用水气分离装置对水和瓦斯气体实施分离，然而该装置结构复杂，在使用过程中会存在施工不完善的问题，使装置产生缺陷而失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中隧道渗水通过负压排水的方案，存在注浆问题，导致负压形成效果不理想，同时沿排水结构逸出的有害气体难以与水分离，分离成本高，施工复杂，运营安全风险大等上述不足，提供一种隧道渗水兼有害气体排放结构及半封闭充冰钻孔施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种隧道渗水兼有害气体排放结构，包含透水管，所述透水管设于钻孔的透水段内，所述钻孔包含透水段与注浆段，所述钻孔从隧道的侧壁钻设，所述透水段与注浆段之间设有止水构件，所述透水管内填充有冰块，所述透水段内设有排水管的进水口，所述排水管进水口的高程高于所述排水管出水口的高程，所述排水管的扬程小于大气压对应的水柱高度。