本技術涉及隧道施工，具體涉及一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構。

背景技術：

1、隧道建設過程中，涌水已問題成為影響施工工期、造成重大的人員傷亡及經濟損失和嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞的重要難題，特別是在富水斷層破碎帶的隧道施工中，隧道開挖前，隧址區(qū)地下水的補給和排泄呈動態(tài)平衡狀態(tài)，隧道施工過程中，地下水在水壓作用下涌入隧道，造成地下水位下降和地下水資源流失等不良環(huán)境影響，隧道涌水現象的發(fā)生不僅會造成隧址區(qū)地下水位下降，地表綠化環(huán)境遭受破壞，嚴重地還會造成人員傷亡。

2、現有技術中如專利號為cn216866728u實用新型專利，公開了礦山法隧道初期支護構造，包括二次襯砌層和整體固化層，所述整體固化層包括從內向外依次疊置的結晶阻垢層、滲透封閉層和整體固化層，泄水孔貫穿所述整體固化層、所述滲透封閉層和所述結晶阻垢層，在所述結晶阻垢層與所述二次襯砌層之間設置排水管組件雖然設計有排水系統。

3、雖然上述現有技術具備排水系統，但該排水系統無法對排水能力做出調整，如果排水系統的排水能力不夠強大，會導致隧道滲水、滴漏，破壞施工環(huán)境，嚴重時會發(fā)生隧道涌水、突水，造成安全事故。而如果排水系統的排水能力過于強大或長時間保持在高排水量狀態(tài)，可能會從隧道周圍地層中抽走過多的地下水，而地下水是地下土壤或巖石結構中的重要支撐力，當地下水被大量抽走后，這些結構可能會因為缺乏足夠的水壓支持而發(fā)生沉降，導致地面不均勻下沉，這對于地面建筑物、道路等基礎設施的穩(wěn)定性是一大威脅。另外，過度排水還會影響到區(qū)域內的水文地質平衡，改變地下水流向和速度，且很多植物的生長依賴于一定深度的地下水，地下水位的下降可能會導致周邊植被干枯、生態(tài)環(huán)境惡化。

4、基于此，研究一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構是必要的。

技術實現思路

1、鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，可以有效地解決現有初期支護結構的排水系統不能調整排水能力的問題。

2、為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

3、一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，包括整體固化層、支護基礎、鋼拱架和二次襯砌層，還包括滲透層、排水管和水壓安全閥；

4、所述支護基礎設置在隧道內的兩側，支護基礎上沿隧道長度方向設置有排水管；

5、所述整體固化層設置在圍巖的內表面，所述滲透層設置在整體固化層的內表面；

6、所述整體固化層上開設有若干個連通圍巖和滲透層的泄水孔，

7、所述滲透層的內表面沿隧道長度方向間隔開設有集水道；

8、所述集水道均通過水壓安全閥與排水管連接，水壓安全閥在水壓超出閾值時連通集水道和排水管；

9、所述鋼拱架設置在支護基礎上并分布在滲透層的內表面，所述二次襯砌層設置在滲透層的外表面。

10、進一步的，所述水壓安全閥包括閥體、閥芯、復位桿、彈簧座和復位彈簧；

11、所述閥體具有一個漏斗狀的排水腔，排水腔的小口與集水道連通，排水腔的大口與排水管連通，大口與小口之間形成錐形的漏斗面；

12、所述彈簧座通過連接件設置在排水腔中，連接件具有過水孔；

13、所述復位桿滑動套裝在彈簧座中；

14、所述閥芯為圓臺狀，其上臺面為迎水面，其下臺面為背水面，背水面的直徑大于迎水面的直徑，背水面與復位桿固定連接；閥芯的側壁為與漏斗面形狀適配的封水面；

15、所述復位彈簧套裝在復位桿上，并分布在背水面與彈簧座之間；

16、當水壓小于閾值時，復位彈簧復位，封水面抵靠在漏斗面上以封堵排水腔；

17、當水壓超出閾值時，閥芯向下移動，復位彈簧被壓縮，封水面與漏斗面之間形成通水間隙。

18、進一步的，所述連接件為支撐桿，支撐桿設置有多組，支撐桿的一端均間隔垂直固定在排水腔的大口處的側壁上，相鄰兩支撐桿之間形成過水孔，支撐桿的另一端均與彈簧座固定連接，彈簧座、復位桿和排水腔同軸設置。

19、進一步的，還包括隔水層，所述隔水層設置在滲透層與二次襯砌層之間。

20、進一步的，還包括過濾層，所述過濾層設置在整體固化層和滲透層之間。

21、上述技術方案的有益效果是：

22、(1)本實用新型在整體固化層和二次襯砌層之間設置滲透層，并在整體固化層上開設泄水孔，使圍巖中的積水能夠從泄水孔流入滲透層中，滲透層具備滲水效果，滲透層中沿隧道長度方向設置有集水道，滲透層中的積水會流入集水道中，集水道與排水管之間通過水壓安全閥連通，當積水產生的水壓超出閾值時，水壓安全閥打開，使積水排出到排水管中，直至水壓低于閾值，水壓安全閥關閉，使得圍巖中的積水能夠留存在周圍地層中，避免從隧道周圍地層中抽走過多的地下水；而當發(fā)生涌水、突水時，又能夠快速進行排水，提高施工安全性。

23、(2)本實用新型中的水壓安全閥的閥芯通過復位彈簧提供初始彈力，來將封堵排水腔進行封堵，彈簧的初始彈力即為水壓安全閥的閾值，當水壓超出該閾值時，閥芯向下移動，復位彈簧被壓縮，封水面與漏斗面之間形成通水間隙，水壓超出閾值的量越大，復位彈簧的壓縮量越大，通水間隙越大，排水效率越高，能夠有效應對突發(fā)的涌水、突水等問題，適合富水帶施工，而在水壓降低時，通水間隙會隨之減小，直至重新關閉，避免從隧道周圍地層中抽走過多的地下水，降低破碎帶沉降的風險，施工安全系數高。

技術特征：

1.一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，包括整體固化層（1）、支護基礎（2）、鋼拱架（3）和二次襯砌層（4），其特征在于：還包括滲透層（5）、排水管（6）和水壓安全閥（7）；

2.根據權利要求1所述的一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，其特征在于：所述水壓安全閥（7）包括閥體（701）、閥芯（702）、復位桿（703）、彈簧座（704）和復位彈簧（705）；

3.根據權利要求2所述的一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，其特征在于：所述連接件為支撐桿（706），支撐桿（706）設置有多組，支撐桿（706）的一端均間隔垂直固定在排水腔（7011）的大口處的側壁上，相鄰兩支撐桿（706）之間形成過水孔（707），支撐桿（706）的另一端均與彈簧座（704）固定連接，彈簧座（704）、復位桿（703）和排水腔（7011）同軸設置。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，其特征在于：還包括隔水層（9），所述隔水層（9）設置在滲透層（5）與二次襯砌層（4）之間。

5.根據權利要求1-3任一項所述的一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，其特征在于：還包括過濾層（10），所述過濾層（10）設置在整體固化層（1）和滲透層（5）之間。

技術總結
本技術涉及一種隧道穿越富水斷層破碎帶施工的排水結構，包括整體固化層、支護基礎、鋼拱架和二次襯砌層，還包括滲透層、排水管和水壓安全閥；支護基礎設置在隧道內的兩側，支護基礎上沿隧道長度方向設置有排水管；整體固化層設置在圍巖的內表面，滲透層設置在整體固化層的內表面；整體固化層上開設有泄水孔；滲透層間隔開設有集水道；集水道均通過水壓安全閥與排水管連接，水壓安全閥在水壓超出閾值時連通集水道和排水管；鋼拱架設置在支護基礎上并分布在滲透層的內表面，二次襯砌層設置在滲透層的外表面。本技術能夠針對水壓對排水效率進行調節(jié)，避免從隧道周圍地層中抽走過多的地下水，降低破碎帶沉降的風險，施工安全系數高。

技術研發(fā)人員：郜現磊,姜艷超,黃小凡,蘭悅悅,張亞東,李大廣
受保護的技術使用者：中國建筑第七工程局有限公司
技術研發(fā)日：20240325
技術公布日：2024/12/10