CN103382853A - 用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统，隧道内的积水通过中心沟排出至隧道外，隧道外侧的突发涌水区域设置有集水池，集水池外侧设有缓冲池，集水池与缓冲池之间通过泄水通道连接，缓冲池与中心沟之间通过排水管连接，排水管上安装有阀门，缓冲池内设有排水泵，排水泵的出水口与排水管的入水口连接。本发明还公开一种用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统的控制方法，根据中心沟内与缓冲池对应位置的水高，开启或关闭排水泵和排水管上的阀门，使缓冲池内的水尽可能清空，同时使中心沟内的水量保持在中心沟的最大流量值内。本发明利用缓冲池的临时屯水功能实现隧道局部突发涌水的及时收集和排放，实现安全泄压，利于隧道安全。

Description

用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种隧道内的辅助排水系统，尤其涉及一种用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统及控制方法。

背景技术

由于隧道构筑于地表之下，地层岩溶中的涌水时刻对隧道进行侵蚀，造成隧道的渗漏水。隧道的渗漏水不仅极大降低隧道内各种设施的使用寿命和功能，同时对于隧道安全行车的运营环境造成极大影响，为保障隧道安全及正常运营，需做好隧道的防排水。在地表突降暴雨等引起隧道局部突发涌水的区域，如隧道内排水能力不足易导致隧道内出现积水，此外，如局部突发涌水不能及时排走，隧道围岩外的水压也会对隧道结构造成很大压力，对于隧道结构安全及正常运营带来隐患。

在现有隧道的排水设计中，针对于隧道常规涌水，采用环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、中心排水沟（下称中心沟）构成的系统来解决隧道排水问题。涌水的流程为：围岩→环向排水盲管→纵向排水管→横向排水盲管→中心沟→洞外出水口，每隔一定距离沿洞周环向铺设环向排水盲管，环向排水盲管下端与纵向排水管相连，纵向排水管每隔10－20m留有一出水口，通过横向排水管与纵向排水管和中心沟相连，经中心沟排出；围岩渗水进入环向排水盲管，纵向排水管汇集环向排水盲管的水，通过横向排水管排入中心沟，中心沟的水最后通过洞外排出口排出。“环向排水盲管—纵向排水管—横向排水管—中心沟”组成的这一系统可以解决隧道运营期间的常规涌水问题。

针对地表突降暴雨等引起隧道局部突发涌水，一方面，隧道围岩外的涌水水压会对隧道结构造成很大的压力，这是现有隧道设计中未成考虑的，另一方面，由于局部突发涌水，由环向排水盲管收集的涌水量会增加，汇入中心沟的涌水量会增加，这会在某种程度上增加中心沟的排水压力，易造成中心沟排水能力不足，当隧道涌水通过中心沟溢流至隧道表面，这就对于隧道内的各种设施使用和行车安全带来一定的安全隐患，现有的隧道设计中同样未能考虑到此种情况的出现。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统，所述隧道内的积水通过中心沟排出至隧道外，所述隧道外侧的突发涌水区域（隧道在施工勘察阶段，突发涌水区域即能确定，突发涌水流量根据实际勘测确定）设置有集水池，所述集水池外侧设有缓冲池，所述集水池与所述缓冲池之间通过泄水通道连接，所述缓冲池与所述中心沟之间通过排水管连接，所述排水管上安装有阀门，所述缓冲池内设有排水泵，所述排水泵的出水口与所述排水管的入水口连接。突发涌水区域只要出现涌水，则在其涌水压力作用下通过泄水通道流入缓冲池，实现即时排水；涌水后，缓冲池内的水由排水管直接排入中心沟，为下次涌水作准备。

为了实现自动控制，所述阀门为电控阀门，所述中心沟内与所述缓冲池对应位置的区域内安装有水位检测仪，所述缓冲池内的顶部和底部分别安装有顶部水位传感器和底部水位传感器，所述水位检测仪的信号输出端、所述顶部水位传感器的信号输出端和所述底部水位传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述电控阀门的控制输入端和所述排水泵的控制输入端连接。

本发明所述缓冲系统的控制方法为：设中心沟的高度为h，当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.8h以上时，关闭排水泵和排水管上的阀门；当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.3h～0.8h时，如果预计下段时间上游水量不会增加，则开启排水泵和排水管上的阀门，如果预计下段时间上游水量会增加，则关闭排水泵和排水管上的阀门；当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.3h以下时，开启排水泵和排水管上的阀门，直至缓冲池内的水排完，再关闭排水泵和排水管上的阀门。

本发明的有益效果在于：

本发明利用缓冲池的临时屯水功能实现隧道局部突发涌水的及时收集，避免涌水区域的水渗透到地面，减缓了涌水对隧道壁的冲击和挤压，起到泄压作用，同时，当部分突发涌水泄入缓冲池时，隧道内中心沟的水量也会减少，保障了中心沟排水的安全；涌水后，根据中心沟内的水高，通过排水管实现分时安全排放，最终实现安全泄压，利于隧道安全；本缓冲系统可设于隧道内任何涌水区域，建设和使用都很方便。

附图说明

图1是本发明所述缓冲系统的俯视结构示意图；

图2是图1中C-C方向的断面结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述：

如图1和图2所示，本发明所述缓冲系统应用于隧道排水系统，在隧道排水系统中，环向排水盲管（图中未示出）将水排入纵向排水管1，纵向排水管1的水依次汇入横向排水管（图中未示出），横向排水管的流量依次汇入中心沟2，中心沟2内的水排出到隧道外。图1中，断面A为隧道人字坡排水起点，断面B为泄水洞起点。

如图1和图2所示，本发明所述缓冲系统中，隧道外侧的突发涌水区域Z（隧道在施工勘察阶段，突发涌水区域Z即能确定，突发涌水流量根据实际勘测确定）设置有集水池3，集水池3的外侧设有缓冲池5，集水池3与缓冲池6之间通过泄水通道4连接，缓冲池5与中心沟2之间通过排水管8连接，排水管8上安装有阀门9，缓冲池5内设有排水泵11，排水泵11的出水口与排水管8的入水口连接。突发涌水区域Z只要出现涌水，则在其涌水压力作用下通过泄水通道4流入缓冲池5，实现即时排水；涌水后，缓冲池5内的水由排水管8直接排入中心沟2，为下次涌水作准备。

根据实际应用情况，对阀门9和排水泵11的控制分为手动控制和自动控制两种，若为手动控制，阀门9和排水泵11则采用手动阀门和手控排水泵；若采用自动控制，阀门9和排水泵11则采用电控阀门和电控排水泵，且还需增加水位检测仪7、顶部水位传感器10、底部水位传感器12和控制器（图中未示出），用于检测水位的水位检测仪7安装于中心沟2内与缓冲池5对应位置的区域内，顶部水位传感器10和底部水位传感器12分别安装于缓冲池5内的顶部和底部，水位检测仪7的信号输出端、顶部水位传感器10的信号输出端和底部水位传感器12的信号输出端分别与控制器的信号输入端连接，控制器的控制输出端分别与阀门9的控制输入端和排水泵11的控制输入端连接。

结合图1和图2，本发明所述缓冲系统采用以下方法控制：设中心沟2的高度为h，当中心沟2内与缓冲池5对应位置的水高为0.8h以上时，关闭排水泵11和排水管8上的阀门9；当中心沟2内与缓冲池5对应位置的水高为0.3h～0.8h时，如果预计下段时间上游水量不会增加，则开启排水泵11和排水管8上的阀门9，如果预计下段时间上游水量会增加，则关闭排水泵11和排水管8上的阀门9；当中心沟2内与缓冲池5对应位置的水高为0.3h以下时，开启排水泵11和排水管8上的阀门9，直至缓冲池5内的水排完，再关闭排水泵11和排水管8上的阀门9。上述控制方法对每一个缓冲单元（包括与突发涌水区域Z对应的集水池3、泄水通道4、缓冲池5、排水泵11、排水管8和阀门9，本例中为一个缓冲单元，实际应用中有多个缓冲单元）均适用。具体的控制过程中，可以采用上述的手动或自动控制，具体过程不再赘述。

Claims (3)

1.一种用于解决隧道局部突发涌水的缓冲系统，所述隧道内的积水通过中心沟排出至隧道外，其特征在于：所述隧道外侧的突发涌水区域设置有集水池，所述集水池外侧设有缓冲池，所述集水池与所述缓冲池之间通过泄水通道连接，所述缓冲池与所述中心沟之间通过排水管连接，所述排水管上安装有阀门，所述缓冲池内设有排水泵，所述排水泵的出水口与所述排水管的入水口连接。

2.根据权利要求1所述的缓冲系统，其特征在于：所述阀门为电控阀门，所述中心沟内与所述缓冲池对应位置的区域内安装有水位检测仪，所述缓冲池内的顶部和底部分别安装有顶部水位传感器和底部水位传感器，所述水位检测仪的信号输出端、所述顶部水位传感器的信号输出端和所述底部水位传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述电控阀门的控制输入端和所述排水泵的控制输入端连接。

3.一种如权利要求1或2所述的缓冲系统的控制方法，其特征在于：设中心沟的高度为h，当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.8h以上时，关闭排水泵和排水管上的阀门；当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.3h～0.8h时，如果预计下段时间上游水量不会增加，则开启排水泵和排水管上的阀门，如果预计下段时间上游水量会增加，则关闭排水泵和排水管上的阀门；当中心沟内与缓冲池对应位置的水高为0.3h以下时，开启排水泵和排水管上的阀门，直至缓冲池内的水排完，再关闭排水泵和排水管上的阀门。

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