本发明涉及隧道施工，具体地，涉及一种装配式衬砌的防排水结构及其施工方法。
背景技术：
隧道工程施工过程中的复杂性及风险性要求隧道工程衬砌结构的安全性即施工性较高，当隧道穿越富水地层时，对隧道的防排水涉及提出更高的要求。
在隧道施工过程中，隧道防排水通常以混凝土结构的自防为主，在迎水面加柔性防水层，加强疏导管路建立起来的防水体系。隧道施工的防排水工作应遵循“综合治理、因地制宜，着眼于防、排、堵、截”这一基本原则，其中“防”主要是指通过附加防水层、浇筑防水混凝土的方式强化隧道防水，以缓解渗水压力，以免发生冻害以及积水情况；“堵”则是通过注浆等方法封堵围岩裂隙以及隧道自身出现的渗漏水路径；“截”则是通过设置截水沟将可能汇入隧道区域的水流截断。除此之外还应结合工程施工要求、性质以及是施工方法加强防排水施工控制，山岭隧道防排水应遵循以排为主，截、堵为辅的原则；而常年处于地下水位以下的隧道，则应设置多道防水措施，形成高效的密封防水层；应尽量结合永久性防水措施开展隧道施工。隧道出现渗漏水问题不仅会弱化周围软弱围岩轻度，导致碰到性围岩处于膨胀状态，对隧道结构安全造成威胁，同时也会导致隧道内部雾气增加、底面过于湿滑，且能见度第，增加安全隐患。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种装配式衬砌的防排水结构及其施工方法。
根据本发明第一个方面，提供一种装配式衬砌的防排水结构，包括防水层、纵向排水管、横向引水管、环向排水管以及ψ型弹簧排水管；
其中，所述防水层设置于初期支护与装配式衬砌之间；
所述纵向排水管设置于全隧道两侧，预埋在隧道的边墙脚内，并位于所述防水层与所述初期支护之间；
沿所述隧道纵向间隔设置若干个所述环向排水管，所述环向排水管环向铺设于所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；
所述ψ型弹簧排水管设置于围岩外层与所述初期支护之间，所述ψ型弹簧排水管沿隧道环向铺设，所述ψ型弹簧排水管通过所述三通管连接入所述纵向排水管；
沿所述隧道纵向间隔设置若干个横向引水管；所述横向引水管的一端与所述纵向排水管的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片的预留孔位与暗沟连接；所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。
优选地，沿所述隧道纵向间隔设置若干个所述ψ型弹簧排水管。
优选地，所述防水层包括一层土工布和一层防水板，所述防水板设置于靠近所述初期支护的一侧，所述土工布设置于靠近所述装配式衬砌的一侧。
优选地，所述环向排水管采用软式透水管。
优选地，每隔五环装配式衬砌管片设置一道所述横向引水管。
优选地，所述横向引水管包括软管和波纹管，所述软管的一端连接所述纵向排水管出水口，另一端与所述波纹管的一端连接，所述波纹管的另一端与暗沟连接。
根据本发明第二个方面，提供一种装配式衬砌的防排水结构的施工方法,包括：
在初期支护与装配式衬砌间设置防水层；
全隧道两侧埋设纵向排水管，所述纵向排水管预埋在隧道的边墙脚内，纵向坡度与隧道坡度相同，所述纵向排水管位于所述防水层与所述初期支护之间；
沿所述隧道纵向间隔铺设若干个所述环向排水管，所述环向排水管环向铺设于所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；
在围岩外层与所述初期支护之间，沿隧道环向铺设ψ型弹簧排水管，所述ψ型弹簧排水管通过所述三通管连接入所述纵向排水管；
所述横向引水管沿所述隧道纵向间隔设置，所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。
优选地，所述横向引水管分为软管和波纹管两种规格，在装配式衬砌管片拼装前，通过所述三通管将所述软管与所述纵向排水管连接，在装配式衬砌管片安装后，将所述软管拉出至孔外，与所述波纹管连接后排入侧式盲沟。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：
本发明上述结构，由纵向排水管、环向排水管、ψ型弹簧排水管以及横向引水管，形成多方位的立体排水结构；结构简单，便于施工。
本发明上述施工方法中，进行防排水施作，在岩壁和喷砼表面渗漏水集中处铺设ψ型弹簧排水管，可直接收集渗漏水，ψ型弹簧排水管通过塑料三通管连接入纵向排水管，通过横向引水管排出盲沟，解决了渗漏水的问题，同时起到泄水降压的作用，保证了衬砌结构的安全。ψ型弹簧排水管，具有耐酸碱、无渗透等特性、弹性柔软以及可任意弯曲等优点；且能适应不平整围岩表面和各种形状裂缝的需要、能适应围岩逐渐变形的特点、能承受喷射混凝土的冲击力而不损坏、不变形、能避免围岩泥沙直接流入造成堵塞；以及能消除隧道外围水压力作用，改善衬砌结构受力状况。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一优选实施例中的结构示意图；
图2是图1中a处局部放大示意图；
图3是本发明一优选实施例中装配式衬砌管片预留孔位示意图；
图中标记分别表示为：1为装配式衬砌、2为防水层、3为初期支护、4为环向排水管、5为纵向排水管、6为横向引水管、7为弹簧排水管、8为暗沟、9为装配式衬砌管片、10为底梁、11为预留孔位、201为土工布、202为防水板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1-3所示为本发明一实施例装配式衬砌的防排水结构的结构示意图，图中包括防水层2、纵向排水管5、横向引水管6、环向排水管4以及ψ型弹簧排水管7；其中，参照图1所示，防水层2设置于初期支护3与装配式衬砌1之间；纵向排水管5设置于全隧道两侧，预埋在隧道的边墙脚内，并位于防水层2与初期支护3之间。纵向排水管5可以采用pe管。沿隧道纵向间隔设置若干个环向排水管4，在防水层2与初期支护3之间，沿隧道环向铺设环向排水管4，环向排水管4与预埋在边墙角内的纵向排水管5连接通过三通管连接；环向排水管4可以采用软式透水管。在围岩外层与初期支护3之间，将ψ型弹簧排水管7沿隧道环向铺设，ψ型弹簧排水管7通过塑料三通管连接入纵向排水管5，不可漏水。沿隧道纵向间隔设置若干个横向引水管6。将横向引水管6沿隧道横向铺设，横向引水管6的一端与纵向排水管5的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片9的预留孔位与暗沟8连接；纵向排水管5通过横向引水管6与暗沟8连接实现排水。
ψ型弹簧排水管7用于隧道无压防排水后，能确保遂道结构内部排水保持畅通，使隧道衬砌结构外围成为无水压力的环境，保证隧道在使用期内不渗漏水。ψ型弹簧排水管7具有耐酸碱、无渗透等特性，弹性柔软，可任意弯曲；能适应不平整围岩表面和各种形状裂缝的需要；能适应围岩逐渐变形的特点；能承受喷射混凝土的冲击力而不损坏、不变形；能避免围岩泥沙直接流入造成堵塞；能消除隧道外围水压力作用，改善衬砌结构受力状况。
在部分优选实施例中，沿隧道纵向间隔设置若干个ψ型弹簧排水管7。ψ型弹簧排水管7适用范围，在岩壁和喷砼表面的渗漏水集中处铺设，装配式衬砌1试验段间距为10m。施工中可根据实际滴漏水情况作适当调整。
在部分优选实施例中，参照图2所示，防水层2包括一层土工布201和一层防水板202，防水板可以采用厚度约1.2mm的eva板，防水板202设置于靠近初期支护3的一侧，土工布201设置于靠近装配式衬砌1的一侧)。在具体实施时，参照图2所示，先用土工布201将纵向排水管5的外壁包裹，再用土工布和防水板的端部绕纵向排水管5的多半圈将纵向排水管5外壁包裹，可防止ψ型弹簧排水管7、环向排水管4与纵向排水管5的三通连接处漏水。
在部分优选实施例中，每隔五环装配式衬砌管片9设置一道横向引水管6。
在部分优选实施例中，横向引水管6包括软管和波纹管，软管的一端连接纵向排水管5出水口，另一端与波纹管的一端连接，波纹管的另一端与暗沟8连接。
本实施例另一方面，提供一种装配式衬砌的防排水结构的施工方法，包括：
在初期支护3与装配式衬砌1间设置防水层2；
全隧道两侧埋设纵向排水管5，纵向排水管5预埋在隧道的边墙脚内纵向坡度与隧道坡度相同，纵向排水管5位于防水层2与初期支护3之间；
沿隧道纵向间隔铺设若干个环向排水管4，环向排水管4环向铺设于防水层2与初期支护3之间，环向排水管4通过三通管与纵向排水管5连接；
在围岩外层与初期支护3之间，沿隧道环向铺设ψ型弹簧排水管7，ψ型弹簧排水管通过三通管连接入纵向排水管5；
参照图3所示，图3为装配式衬砌的纵向剖视图，图中包括装配式衬砌管片9和底梁10，装配式衬砌管片9上设有预留孔位11。横向引水管6沿隧道纵向间隔设置，每隔五环装配式衬砌管片9设置一道横向引水管6。横向引水管6沿隧道横向铺设，横向引水管6的一端与纵向排水管5的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片9的预留孔位11与暗沟8连接，纵向排水管5通过横向引水管6与暗沟8连接实现排水。横向引水管6分为软管和波纹管两种规格，在装配式衬砌管片9拼装前，通过三通管将软管与纵向排水管5连接，在装配式衬砌管片9安装后，将软管由装配式衬砌管片9的预留孔位11拉出至孔外，与波纹管连接后排入侧式盲沟。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
1.一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：包括防水层、纵向排水管、横向引水管、环向排水管以及ψ型弹簧排水管；
其中，所述防水层设置于初期支护与装配式衬砌之间；
所述纵向排水管设置于全隧道两侧，预埋在隧道的边墙脚内，并位于所述防水层与所述初期支护之间；
沿所述隧道纵向间隔设置若干个所述环向排水管，所述环向排水管环向铺设于所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；
所述ψ型弹簧排水管设置于围岩外层与所述初期支护之间，所述ψ型弹簧排水管沿隧道环向铺设，所述ψ型弹簧排水管通过所述三通管连接入所述纵向排水管；
沿所述隧道纵向间隔设置若干个横向引水管；所述横向引水管的一端与所述纵向排水管的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片的预留孔位与暗沟连接；所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。
2.根据权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：沿所述隧道纵向间隔设置若干个所述ψ型弹簧排水管。
3.根据权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：所述防水层包括一层土工布和一层防水板，所述防水板设置于靠近所述初期支护的一侧，所述土工布设置于靠近所述装配式衬砌的一侧。
4.根据权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：所述环向排水管采用软式透水管。
5.根据权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：每隔五环所述装配式衬砌管片设置一道所述横向引水管。
6.根据权利要求5所述的一种装配式衬砌的防排水结构，其特征在于：所述横向引水管包括软管和波纹管，所述软管的一端连接所述纵向排水管出水口，另一端与所述波纹管的一端连接，所述波纹管的另一端与暗沟连接。
7.一种权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构的施工方法，其特征在于：包括：
在初期支护与装配式衬砌间设置防水层；
全隧道两侧埋设纵向排水管，所述纵向排水管预埋在隧道的边墙脚内，纵向坡度与隧道坡度相同，所述纵向排水管位于所述防水层与所述初期支护之间；
沿所述隧道纵向间隔铺设若干个所述环向排水管，所述环向排水管环向铺设于所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；
在围岩外层与所述初期支护之间，沿隧道环向铺设ψ型弹簧排水管，所述ψ型弹簧排水管通过所述三通管连接入所述纵向排水管；
所述横向引水管沿所述隧道纵向间隔设置，所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。
8.一种权利要求1所述的一种装配式衬砌的防排水结构的施工方法，其特征在于：所述横向引水管分为软管和波纹管两种规格，在装配式衬砌管片拼装前，通过所述三通管将所述软管与所述纵向排水管连接，在装配式衬砌管片安装后，将所述软管拉出至孔外，与所述波纹管连接后排入侧式盲沟。
技术总结