一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法

本发明涉及隧道，尤其涉及一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法。

背景技术：

1、西部地区多山脉沟谷，岩溶、断层发育，隧道建设过程中不断面临突水突泥的威胁。隧道突水突泥主要由于隧道工作面(掌子面和开挖轮廓线)与致灾构造间的隔离岩盘厚度过小，在施工扰动下隔离岩盘突然破裂，导致大规模的泥水混合物突然涌出；长时间泥水涌出还会带来其他诱发性灾害，围岩软化、失稳；出现地下空腔，地表塌陷；地下水枯竭，地表植被破坏等。

2、由于隧道突水突泥致灾成因和赋存条件复杂，现有的理论分析和数值模拟难以模拟出真实的隧道环境和突水突泥发生过程，而现场采用的超前地质预报，如地震波反射法、地质雷达法、超前钻孔法等，受到环境干扰和人员经验的影响较大，难以对掌子面前方突水突泥构造进行精准判识，施工中不可避免地面临突水突泥问题。目前，关于突水突泥的处治方案多为“注浆固结，衬砌加强”。但是对于高压富水隧道，浆液凝结前被高压水冲散，导致注浆效果差，因此，需要提出一种能够对现有技术不足的改进方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法，用于解决背景技术中提出的技术问题。

2、为了解决上述的技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，包括

4、预制混凝土板，所述预制混凝土板内开设有排水管安装孔、孔隙水压计安装孔、排水套管定位孔和注浆定位孔，所述排水管安装孔位于预制混凝土板中心位置，所述孔隙水压计安装孔位于排水管安装孔的底部，所述注浆定位孔位于排水管安装孔的外侧，所述排水套管定位孔位于预制混凝土板四个端角的内部；

5、排水套管，位于排水套管定位孔的内侧；

6、排水管，位于排水管安装孔内侧；

7、橡胶密封圈，位于置于排水管安装孔和孔隙水压计安装孔内部；

8、孔隙水压计，位于孔隙水压计安装孔内侧；

9、读数仪，通过数据线与孔隙水压计连接；

10、止浆塞，用于塞入注浆定位孔内侧；

11、双层钢筋网，位于预制混凝土板的内部。

12、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的一种优选实施方式，所述预制混凝土板为方形结构或异形结构。

13、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的一种优选实施方式，所述预制混凝土板为方形结构，位于掌子面中间部位。

14、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的一种优选实施方式，所述预制混凝土板为异形结构，位于掌子面边缘部位。

15、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的一种优选实施方式，所述排水套管的管尾伸出排水套管定位孔，所述排水套管的一端依次安装有垫板、垫圈和螺母。

16、一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法，用于如上任意一项，步骤如下：

17、s1：隧道发生突水突泥后，在突水突泥位置周边进行初喷混凝土找平，形成喷射混凝土找平层，让预制混凝土板与围岩紧密贴合；

18、s2：喷射混凝土找平后，在突水突泥位置周边采用超前水平地质钻机钻孔，钻孔时采用排水套管同步跟进的方式，钻孔方向与掌子面外法线方向平行，钻孔间距与预制混凝土板中的排水套管定位孔间距一致；

19、s3：将s2步骤中最后一节排水套管的管尾伸出排水套管定位孔；

20、s4：当s3步骤中排水套管安装完成后，搁置后进行排水；

21、s5：当s4步骤中，突水突泥喷出的水压、水量减小后，将预制混凝土板用机械臂吊起，让预制混凝土板通过排水套管定位孔位于排水套管外侧，然后压紧预制混凝土板，贴紧喷射混凝土找平层；

22、将垫板套在排水套管外侧并与预制混凝土板贴合紧密，然后放置垫圈、螺母，使用风动扳手拧紧螺母，完成预制混凝土板安装；

23、s6：将橡胶密封圈放入预制混凝土板的排水管安装孔内部，将排水管旋入对应的橡胶密封圈内，对突水突泥点的水进行排放；

24、s7：将橡胶密封圈放入预制混凝土板的孔隙水压计安装孔，将孔隙水压计旋入对应的橡胶密封圈内，若与孔隙水压计对应的橡胶密封圈周边无水渗出则表示密封良好，进行下一步操作，否则拆下孔隙水压计和橡胶密封圈重新安装；

25、s8：将孔隙水压计的数据线引出，将数据线接口与读数仪连接，通过读数值的数值判断突水突泥对预制混凝土板产生的水压力；

26、s9：在预留的注浆定位孔中使用超前水平地质钻机钻孔；

27、s10：当s9步骤中钻孔完成后，在预留注浆定位孔上安装止浆塞，插入注浆管进行掌子面超前注浆，待注浆压力达到设计压力并保持一段时间稳定后停止注浆，封堵注浆定位孔；重复操作直到全部注浆完成；

28、s11：当孔隙水压计安装完成后，不间断对预制混凝土板背后水压力进行监测，若在掌子面超前注浆完成后，水压力减少，并达到安全值，则突水突泥处治完成；

29、s12：突水突泥处治后，拆下预制混凝土板，通过机械拔出排水套管，进行下一步施工。

30、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法的使用方法的一种优选实施方式，所述s5步骤中，预制混凝土板内设置有双层钢筋网。

31、作为本发明提供的所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法的使用方法的一种优选实施方式，所述s12步骤中，若使用多块预制混凝土板拼装，按照“先上后下、先周边后中心”原则进行拆卸。

32、可以毫无疑义的看出，通过本申请的上述的技术方案，必然可以解决本申请要解决的技术问题。

33、同时，通过以上技术方案，本发明至少具备以下有益效果：

34、本发明提供的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法，利用深处排水套管，实现对围岩深处高压水进行排放，进行深部截流，阻断突水突泥补给；利用预制混凝土板快速将突水突泥位置封堵，多余的水将通过预留的排水孔排出，无需对掌子面进行喷射混凝土封闭，减少围岩暴露时间，和避免人员面对高压水冲击；利用注浆定位孔，对突水突泥位置进行掌子面超前注浆封堵，加固围岩；利用孔隙水压力计对预制混凝土板背后的水压力进行监测，评估突水突泥处治情况，为后续研究和施工提供指导；同时实现了“快速封堵，注浆加固，监控量测”的一体化功能；突水突泥堵排装配式结构可以循环使用，且构件尺寸合理，无需大型调装设备，现场装配和折除便捷，极大的节约了突水突泥使用成本和处治时间；突水突泥堵排处治完成后，局部或整体拆卸预制混凝土板，进行正常施工，施工安全得到了极大保障。

技术特征：

1.一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其特征在于，所述预制混凝土板(1)为方形结构或异形结构。

3.根据权利要求2所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其特征在于，所述预制混凝土板(1)为方形结构，位于掌子面中间部位。

4.根据权利要求2所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其特征在于，所述预制混凝土板(1)为异形结构，位于掌子面边缘部位。

5.根据权利要求1所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其特征在于，所述排水套管(2)的管尾伸出排水套管定位孔(13)，所述排水套管(2)的一端依次安装有垫板(3)、垫圈(4)和螺母(5)。

6.一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法，用于权利要求1-5任意一项的所述一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构，其安全施工方法特征在于，步骤如下：

7.根据权利要求6所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法，其特征在于，所述s5步骤中，预制混凝土板(1)内设置有双层钢筋网(15)。

8.根据权利要求6所述的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构的安全施工方法，其特征在于，所述s12步骤中，若使用多块预制混凝土板(1)拼装，按照“先上后下、先周边后中心”原则进行拆卸。

技术总结本发明涉及隧道技术领域，尤其涉及一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法。包括预制混凝土板，预制混凝土板内开设有排水管安装孔、孔隙水压计安装孔、排水套管定位孔和注浆定位孔，排水管安装孔位于预制混凝土板中心位置，孔隙水压计安装孔位于排水管安装孔底部，注浆定位孔位于排水管安装孔外侧。本发明提供的一种富水隧道突水突泥堵排装配式结构及安全施工方法，利用深处排水套管，实现对围岩深处高压水进行排放，进行深部截流，阻断突水突泥补给；利用预制混凝土板快速将突水突泥位置封堵，多余的水将通过预留的排水孔排出，无需对掌子面进行喷射混凝土封闭，减少围岩暴露时间，同时避免人员面对高压水冲击，现场装配和拆卸便捷。技术研发人员：王君楼,姜浩,严健,张文强,申玉生,姜家斌,田单,蒲守东,肖四文,段军军,张志强,杨文波,韦远圳,金文睿受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15