用于瓦斯隧道的隧道結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及運營隧道的瓦斯防治領域，尤其是一種用于瓦斯隧道的隧道結構。
【背景技術】
[0002]當前的道路建設飛速發(fā)展，隧道比例大、瓦斯隧道越來越多。瓦斯是一種難溶于水、無色、無味的氣體，相對密度0.554，滲透能力是空氣的1.6倍，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，達到一定濃度時，能發(fā)生燃燒或爆炸。所謂瓦斯隧道也即穿過瓦斯地層的隧道，因此在瓦斯隧道的施工和運營過程中，如果管理和防治不當，很容易造成重大安全事故，其安全問題十分嚴峻。
[0003]目前，行業(yè)內對于瓦斯隧道的研宄均集中在瓦斯隧道施工過程中的管理和防治，而對于隧道建成營運后的瓦斯防治問題缺乏關注。當前對于運營隧道的瓦斯防治，主要采用封堵結合隧道內通風的方式，其措施包括:一、隧道襯砌采用防水層等卷材全環(huán)封閉止水、氣；二、提高襯砌混凝土抗?jié)B性能；三、在隧道內根據瓦斯?jié)舛葘嵤娭仆L。
[0004]但由于現有隧道主要采用堵的方式進行瓦斯防治，襯砌背后的瓦斯氣體，僅有極其微量的部分通過滲透以及現有隧道的排水結構引出，而大量的瓦斯實際在襯砌背后集聚，引起襯砌背后水壓和瓦斯壓力回升，侵入隧道正常運營空間產生安全隱患甚至事故。而通過現有隧道排水結構引出的瓦斯，在排水結構中水氣混合，在隧道底部全縱向進行流通，雖然僅為微量，但也實際增加了瓦斯逸出的風險。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于瓦斯隧道的隧道結構，解決隧道建成營運后的瓦斯防治問題，避免瓦斯在襯砌背后的集聚。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:用于瓦斯隧道的隧道結構，包括位于外層的初期支護和位于內層的二次襯砌以及隧道排水結構，在所述隧道的瓦斯設防段設置有水氣引排分離系統(tǒng)，所述水氣引排分離系統(tǒng)包括縱向排水管、瓦斯排放管和環(huán)向盲溝；所述瓦斯排放管沿隧道縱向設置于隧道瓦斯設防段的拱頂，所述瓦斯排放管與設置于所述隧道外部的瓦斯處理裝置相連通；所述縱向排水管分別沿隧道縱向設置于隧道瓦斯設防段兩側邊墻的底部并與所述隧道排水結構相連通；所述環(huán)向盲溝沿隧道縱向陣列且均埋設于隧道瓦斯設防段的初期支護內，各環(huán)向盲溝均呈拱形并沿隧道環(huán)向布置，各環(huán)向盲溝的上部與瓦斯排放管相連通、兩端分別與對應縱向排水管相連通，各環(huán)向盲溝的管壁上均開設有成組的水氣收集孔。
[0007]進一步的，所述瓦斯設防段的隧道結構沿隧道縱向具有坡度，所述瓦斯排放管按所述坡度傾斜設置，所述瓦斯排放管的高端與瓦斯處理裝置相連通、低端經對應管路與縱向排水管相連通。
[0008]最優(yōu)的，所述瓦斯排放管通過錨固扣件植入初期支護并位于拱頂頂部，各環(huán)向盲溝的頂部與瓦斯排放管相交并連通。
[0009]進一步的，所述隧道的瓦斯設防段的初期支護和二次襯砌均采用氣密性砼澆筑，所述初期支護和二次襯砌之間設有瓦斯隔離墊層，所述二次襯砌內部布設有鋼板止水氣帶。
[0010]進一步的，所述隧道的瓦斯設防段的縱向排水管的兩端及兩端之間均設置有U型水封，由所述間隔設置的U型水封將縱向排水管劃分為排水段和排氣段，所述排水段和排氣段依次間隔排列，各排氣段分別經埋設于初期支護的環(huán)向排氣管與瓦斯排放管相連通，各排水段分別與所述隧道排水結構相連通，所述各環(huán)向盲溝均與縱向排水管的排氣段相連通。
[0011]進一步的，所述各排水段的長度同連接排水段與隧道排水結構的管路外徑相適應；所述各排氣段的兩端均設置有環(huán)向排氣管。
[0012]進一步的，所述各相鄰環(huán)向排氣管之間、各相鄰環(huán)向盲溝之間以及相鄰的環(huán)向盲溝與環(huán)向排氣管之間均設置有傾斜布置的縱向連通管，所述縱向連通管上開設有成組的水氣收集孔。
[0013]最優(yōu)的，各相鄰環(huán)向盲溝之間以及相鄰的環(huán)向盲溝與環(huán)向排氣管之間的縱向連通管的兩端中接近環(huán)向排氣管的一端高于另一端；各相鄰環(huán)向排氣管之間的縱向連通管的兩端中接近瓦斯排放管高端的一端高于另一端。
[0014]進一步的，所述隧道瓦斯設防段的兩端分別設置有封閉幕墻。
[0015]具體的，所述隧道排水結構包括中央排水溝，所述中央縱向排水溝沿隧道縱向布置于仰拱中部并與隧道外部相連通，所述縱向排水管經橫向泄水管與中央排水溝相連通；所述瓦斯處理裝置采用瓦斯放散管。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過設置水氣引排分離系統(tǒng)，通過環(huán)向盲溝收集地下水和瓦斯氣體，其中，地下水通過縱向排水管經隧道排水結構排出，瓦斯氣體則通過瓦斯排放管排出，對水氣實施分離排放。因此，能有效避免瓦斯及地下水在襯砌背后的集聚，避免由于襯砌背后水壓和瓦斯壓力回升而引起的安全隱患甚至事故；其次，瓦斯經瓦斯排放管排出，能有效降低襯砌背后的瓦斯?jié)舛?，避免瓦斯氣體進入排水結構，有效降低瓦斯的逸出風險，因而，能夠有效保證隧道建成營運后的瓦斯防治。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的隧道橫截面示意圖；
[0018]圖2是圖1中A處的局部放大圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的隧道縱向立面示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明拱部管路流徑平面展布示意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明中封閉幕墻橫斷面布置圖。
[0022]附圖標記:1-初期支護，2- 二次襯砌，3-環(huán)向盲溝，4-瓦斯排放管，5-縱向排水管，6-U型水封，7-環(huán)向排氣管，8-縱向連通管，9-中央縱向排水溝，10-橫向泄水管，11-錨固扣件，12-瓦斯隔離墊層，13-鋼板止水氣帶，14-封閉幕墻，15-排氣段，16-排水段，17-瓦斯放散管，18-圍巖裂隙。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0024]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明公開的用于瓦斯隧道的隧道結構，包括位于外層的初期支護I和位于內層的二次襯砌2以及隧道排水結構，在所述隧道的瓦斯設防段設置有水氣引排分離系統(tǒng)，所述水氣引排分離系統(tǒng)包括縱向排水管5、瓦斯排放管4和環(huán)向盲溝3 ;所述瓦斯排放管4沿隧道縱向設置于隧道瓦斯設防段的拱頂，所述瓦斯排放管4與設置于所述隧道外部的瓦斯處理裝置相連通；所述縱向排水管5分別沿隧道縱向設置于隧道瓦斯設防段兩側邊墻的底部并與所述隧道排水結構相連通；所述環(huán)向盲溝3沿隧道縱向陣列且均埋設于隧道瓦斯設防段的初期支護I內，各環(huán)向盲溝3均呈拱形并沿隧道環(huán)向布置，各環(huán)向盲溝3的上部與瓦斯排放管4相連通、兩端分別與對應縱向排水管5相連通，各環(huán)向盲溝3的管壁上均開設有成組的水氣收集孔。
[0025]上述隧道的瓦斯設防段，是指隧道穿越瓦斯地層的部分，在隧道的此段部分，環(huán)向盲溝3埋設于初期支護I內，由圍巖及圍巖裂隙18滲入的水、氣，經環(huán)向盲溝3上的水氣收集孔進入水氣引排分離系統(tǒng)；而環(huán)向盲溝3呈拱形并沿隧道環(huán)向布置，且環(huán)向盲溝3的上部與瓦斯排放管4相連通、兩端分別與對應縱向排水管5相連通，同時，瓦斯排放管4設置于隧道拱頂，縱向排水管5設置于隧道邊墻底部，因此，水沿環(huán)向盲溝3向下流動進入縱向排水管5，然后經隧道排水結構排出；瓦斯氣體則沿環(huán)向盲溝3向上流動進入瓦斯排放管4并經瓦斯排放管4引出至隧道外部的瓦斯處理裝置，能有效保證地下水和瓦斯的分別匯集和排出，避免水、氣的相互干擾。
[0026]上述水氣收集孔的孔徑、數量和分布根據實際的瓦斯地層的滲漏狀況而定，可以為一組、也可以為多組，在如圖所示的實例中，水氣收集孔僅設置一組并均勻分布于環(huán)向盲溝3的上半部表面。
[0027]上述瓦斯排放管4與瓦斯處理裝置的連通方式，根據實際的地層情況確定，如可以在山體開設縱向通道連通、瓦斯排放管4 一端或兩端延伸至隧道外與瓦斯處理裝置相連通。在如圖所示的實例中，隧道具有一定坡度，兩端一端高一端低，因此，采用瓦斯排放管4僅一端延伸至隧道外部并與設置于所述隧道外部的瓦斯處理裝置相連通的方式，且瓦斯排放管4延伸至隧道外部位于隧道坡頂一端。
[0028]上述瓦斯排放管4可以嵌入圍巖內、埋設于襯砌內、懸掛安裝于拱頂，但嵌入圍巖內影響初期支護I的施工時間，影響隧道整體結構的受力；懸掛安裝于拱頂，瓦斯排放管4的位置位于隧道內、低于環(huán)向盲溝3的頂部，為保證水氣分離需要在兩者之間增加水氣分離結構，需要增加穿過襯砌的管路連通，因此，結構復雜，影響襯砌強度，增加泄漏風險。因此，最好的，瓦斯排放管4埋設于襯砌內。其次，瓦斯排放管4的數量可以是一根或多根，如僅設置于拱頂頂部、對稱設置于拱頂、沿拱頂設置多根等。其三，為保證水氣分離，所述瓦斯設防段的隧道結構沿隧道縱向具有坡度，所述瓦斯排放管4按所述坡度傾斜設置，同時瓦斯排放管4的高端與瓦斯處理裝置相連通、低端經對應管路與縱向排水管5相連通，從而通過水氣不同的流向實現瓦斯排放管4內徹底的水氣分離，尤其是當瓦斯排放管4并非設置于拱頂頂部時。
[0029]在如圖所示的實例中，隧道具有一定坡度，整體傾斜，因此，為了方便施工，所述瓦斯排放管4通過錨固扣件11植入初期支護I并位于拱頂頂部，各環(huán)向盲溝3的頂部與瓦斯排放管4相交并連通，也即將環(huán)向盲溝3、瓦斯排放管4、縱向排水管5以及后述的環(huán)向排氣管7