(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210927798.9 (22)申请日 2022.08.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114991811 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 交通运输部公路科 学研究所 地址 100088 北京市海淀区西土城路8号院 专利权人 中交一公局厦门工程有限公司 (72)发明人 张翾　谢艺伟　李开军　李雪峰　 冯春蕾　李欣　陈俊典　甘恭锞　 (74)专利代理 机构 北京德崇智捷知识产权代理 有限公司 1 1467 专利代理师 王金双 (51)Int.Cl. E21D 11/00(2006.01)E21D 11/10(2006.01) E21D 11/38(2006.01) E21F 16/02(2006.01) G06F 30/13(2020.01) E02B 5/00(2006.01) (56)对比文件 CN 106759778 A,2017.0 5.31 JP 2009102945 A,20 09.05.14 CN 109518789 A,2019.0 3.26 CN 105256876 A,2016.01.20 US 2022106879 A1,202 2.04.07 CN 207419675 U,2018.0 5.29 AU 2008201960 A1,2009.11.19 US 2022120183 A1,202 2.04.21 CN 114017040 A,202 2.02.08 审查员 马琳 (54)发明名称 一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与 防排水方法 (57)摘要 一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与 防排水方法， 包括以下步骤： 确认隧道洞内横穿 或斜穿暗河的走向、 规模、 高程、 流量及围岩状 况； 对隧道穿越暗河区段纵向分区设防； 调整暗 河交叉段的暗河水路， 设置倒虹吸排水结构； 采 取多道防线、 层层设防的方法对抗水压加固段进 行衬砌结构加固设计； 采取衬砌监测预警、 限压 限量排放方法进行防排水结构设计。 本发明的岩 溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 适用于隧道横穿或斜穿暗河及富水溶腔， 可以为 隧道的长期结构安全与地下水生态环境提供保 障， 对隧道运营安全 有着重要的现实意 义。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114991811 B 2022.10.28 CN 114991811 B 1.一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 确认隧道洞内横穿或斜 穿暗河的走向、 规模、 高程、 流 量及围岩状况； 对隧道穿越暗河区段纵向分区设防； 调整暗河交叉 段的暗河水路， 设置倒虹吸排水 结构； 采取多道防线、 层 层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计； 采取衬砌监测预警、 限压限量 排放方法进行防排水 结构设计； 所述调整暗河交叉段的暗河水路， 设置倒虹吸排水结构的步骤， 包括， 隧道两侧临水面 设置堵水墙； 以维持暗河原水路为主， 设置集水井、 过水管涵连接暗河上游及暗河下游； 衬 砌结构与过 水管涵之间设置加固底座； 隧道衬砌结构两侧设置检修 通道； 所述采取多道防线、 层层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计的步骤， 包括， 由外 至内依次设计注浆堵水层、 滞水缓冲层、 衬砌结构； 所述采取衬砌监测预警、 限压限量排放方法进行防排水结构设计的步骤， 包括， 隧道穿 越暗河区段衬砌结构内预埋渗压计传感器进 行长期水压监测； 在暗河交叉段预埋应急排水 管， 通过法兰连接至抗水压加固段； 抗水压加固段预留洞室， 预留洞室内设置控压装置， 应 急排水管通过预留洞室连接隧道中心排水沟。 2.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 其特征在 于， 所述确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、 规模、 高程、 流量及围岩状况的步骤， 包括， 采用地质调查、 测量手段进 行暗河调查， 确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、 规模、 高程、 流量及围岩状况， 并绘制暗河地形平面图与典型剖面图。 3.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 其特征在 于， 所述对隧道穿越暗河区段纵向分区设防的步骤， 包括， 将隧道 穿越暗河区段进 行纵向分 为暗河交叉段、 抗水压加固段、 一般衬砌段三个区段； 针对不同区段防水特点， 采取分区防 排水的设计措施， 将水控制在暗河交叉 段以及抗水压加固段。 4.根据权利要求3所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 其特征在 于， 所述暗河交叉段为暗河与隧道直接交叉段落； 所述抗水压加固段为暗河交叉段两侧邻 接各40~60米长度范围； 所述 一般衬砌段为隧道其它段落。 5.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 其特征在 于， 所述集水井宽度、 深度设计应考虑砂和淤泥容量， 并在集水井侧壁设置人行爬梯； 所述 过水管涵断面设计应充分考虑雨季暗河水路最大排水量， 并且需要大于暗河原水路最小过 水断面； 所述加固底座应根据暗河达最大排水量时过水管涵的水压进行确定； 所述检修通 道应便于隧道长期运营 过程中人员进出检修及清淤工作。 6.根据权利要求1所述的岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方法， 其特征在 于， 所述注浆堵水层， 还包括在隧道衬砌外围设置的注浆堵水圈； 所述滞水缓冲层， 包括轻 骨料、 在隧道拱脚处纵向每隔一段距离设置的连接滞水缓冲层与隧道两侧边沟的横向盲 管； 所述衬砌结构， 采用防水钢筋混凝土， 根据暗河区段预测最大水压力， 采用荷载结构法 进行衬砌结构内力计算和验算， 提出衬砌结构厚度与配筋。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114991811 B 2一种岩溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方 法 技术领域 [0001]本发明涉及隧道结构设计与防排水技术领域， 特别是涉及一种岩溶隧道穿越暗河 区段的结构设计与防排水 方法。 背景技术 [0002]我国岩溶地貌分布广泛， 区域地下岩溶管道、 暗河水系十分发达， 对于大量已建成 岩溶隧道而言， 在持续降雨条件 下， 隧址区地下水位快速升高， 尤其是穿越暗河区段隧道涌 水量显著增大， 容易造成衬砌结构变形、 开裂、 渗漏水， 甚至引发大面积结构垮塌， 严重影响 隧道运营安全。 [0003]岩溶隧道水文地质条件复杂， 暗河水系补径排规律难以探测， 目前对于隧道穿越 暗河区段通常采用增大衬砌结构的刚度以及增设泄水洞排水的处治方法， 然而增大钢筋混 凝土衬砌的刚度在一定程度上能够提高结构抗水压能力， 但这种做法会造成建设成本过高 且无法适应极端强降雨条件下暗河水系变化， 同时过多的地下水通过泄水洞排出隧道会对 隧址区生态环境造成灾难性影响。 因此需要一种新的符合工程实际同时更加安全可靠的结 构设计与防排水 方法。 发明内容 [0004]为了解决现有技术存在的不足， 本发明的目的在于提供一种岩溶隧道穿越暗河区 段的结构设计与防排水方法， 通过暗河地质调查、 纵向分区设防、 调整水路 （抬高或降低过 水通道高程） 、 抗水压结构加固设计、 监测及限压排放等进行综合处治， 为隧道的长期结构 安全与地下 水生态环境提供保障。 [0005]为了实现上述目的， 本发明提供的岩 溶隧道穿越暗河区段的结构设计与防排水方 法， 包括以下步骤： [0006]确认隧道洞内横穿或斜 穿暗河的走向、 规模、 高程、 流 量及围岩状况； [0007]对隧道穿越暗河区段纵向分区设防； [0008]调整暗河交叉 段的暗河水路， 设置倒虹吸排水 结构； [0009]采取多道防线、 层 层设防的方法对抗水压加固段进行衬砌结构加固设计； [0010]采取衬砌监测预警、 限压限量 排放方法。 [0011]进一步地， 所述确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的走向、 规模、 高程、 流量及围岩状 况的步骤， 包括， 采用地质调查、 测量手段进行暗河调查， 确认隧道洞内横穿或斜穿暗河的 走向、 规模、 高程、 流 量及围岩状况， 并绘制暗河地形平面图与典型剖面图。 [0012]进一步地， 所述对隧道穿越暗河区段纵向分区设防的步骤， 包括， 将隧道穿越暗河 区段进行纵向分为暗河交叉段、 抗水压加固段、 一般衬砌段三个区段； 针对不同区段防水特 点， 采取分区防排水的设计措施， 将水控制在暗河交叉 段以及抗水压加固段。 [0013]进一步地， 所述暗河交叉段为暗河与隧道直接交叉段落； 所述抗水压加固段为暗 河交叉段两侧邻接各40~60米长度范围； 所述 一般衬砌段为隧道其它段落。说　明　书 1/4 页 3 CN 114991811 B 3