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成果名称: 穿越多年冻土区与非冻土区的隧道排水系统的设置方法

成果登记号: 9612016Y0345

第一完成单位: 中交第一公路勘察设计研究院有限公司

联 系 人: 张晓旭

成果类型: 应用技术

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 水利、环境和公共设施管理业

成果简介:

   寒区隧道冻害现象普遍比较严重,常导致隧道内路面结冰,形成冰柱,衬砌结构破坏甚至报废,严重影响隧道的正常运行和安全,而水是寒区隧道产生冻害的根源,必须解决好寒区隧道的排水问题。当隧道既穿越多年冻土区又穿越非冻土区时,是最为复杂的一类隧道,在多年土段既要保护多年冻土,不被融化,防止季节融化层的冻融作用;在非冻土段应保温防冻,防止围岩被冻结以及冻融作用,防止地下水渗入。此类隧道的关键是要是排水系统畅通,防止寒季渗漏水并防止冻结,防止暖季多年冻土融化发生融沉。为了顺利排除寒区隧道的地下水,防止地下水冻结,一般在隧址最大冻结深度以下修建深埋中心水沟或防寒泄水洞,利用地温达到使水流不冻结的目的。当隧道既穿越多年冻土区又穿越非冻土区时,则需要在隧道非冻土段下修建深埋中心水沟或防寒泄水洞。为保证隧道排水沟(洞)的排水坡度,需在多年冻土段隧道下修建防寒泄水洞或深埋中心水沟,与非多年冻土段的深埋中心水沟相连接,将地下水排至洞外。以上排水系统布置方式存在的问题为首先在隧道多年冻土段下修建的防寒泄水洞或深埋中心水沟,施工扰动会成为一个热源,会使多年冻土区的冻土融化,可能导致地层融沉变形,给隧道的整体结构安全带来影响;第二,当防寒泄水洞和深埋中心水沟直接穿越多年冻土区时,需要采用相应的保温隔热措施来防止水流被冻结以及防止周围冻土融化,如果处理不当,冬季会导致水流冻结,失去排水功能;夏季出现水流渗漏会使泄水洞周围多年冻土融化,形成融化圈,可能使衬砌基础发生不均匀沉降;第三,在隧道多年冻土区下部修筑防寒泄水洞时,若防寒泄水洞先行,因其断面小,施工进度慢,会影响主洞的开挖进度,而若主洞先行,再修筑防寒泄水洞,则会影响主洞的结构安全。本发明涉及一种穿越多年冻土区与非冻土区的隧道排水系统及其设置方法。在多年冻土段隧道下方设置防寒泄水洞,防寒泄水洞施工扰动会使多年冻土发生融化,导致地层融沉及冻胀,影响隧道整体结构安全。本发明在与多年冻土相接非冻土段设置单层隔热层防冻,设置中心深埋水沟或防寒泄水洞排水;在多年冻土段设置内外双层隔热层防冻与防融化,设置双侧保温边沟排水。通过在多年冻土段与非冻土段交界处设导水洞将洞内非多年冻土段的地下水引至位于隧道下方以外的防寒泄水洞引至洞外,从而不需在多年冻土段隧道下方增加任何排水设施,减少了泄水洞施工对主洞结构安全和施工进度的影响,同时保护冻土的原始状态,利于隧道结构的稳定。