CN107956893A - 一种隧道锚后锚室排水阀、利用该排水阀的排水系统及排水方法 - Google Patents
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Abstract
一种隧道锚后锚室排水阀、利用该排水阀的排水系统及排水方法，所述隧道锚后锚室排水阀包括阀体管、杠杆和与杠杆连接的上套管；杠杆前端连接有浮球，杠杆后端铰接有竖直设置的支撑杆，支撑杆末端与阀体管连接；阀体管前部设有朝上设置的排水口，排水口上配合设有橡胶材质的阀球，阀球上连接有下套管，下套管的上部滑动设置于上套管中。本发明所述的排水阀结构简单，适用于隧道锚后锚室内潮湿、复杂的环境，不会因为洞内老鼠等生物造成损坏，可以实现排水管的间歇排水，利用极速流动的水对排水管进行冲洗，减少排水管内结晶体的沉淀。
Description
技术领域
本发明属于隧道锚工程技术领域，尤其涉及一种隧道锚后锚室排水阀、利用该排水阀的排水系统及排水方法。
背景技术
隧道锚工程采用地下管道自然排水，施工的时候，采用机械成孔，钻孔方向由内向外，利用洞内空间作为作业平台；成孔后安装排水管，并对排水管与钻孔之间进行注浆填充，成孔速度快，减少工期占用；避免了爆破施工对民房的影响；避免后锚室与大截面排水导硐连接，利于结构安全。
在机械成孔后隧道锚周围地下水通过排水管道自然排出山体外，后锚室比较干燥，使用起来效果良好。解决了以往隧道锚用水泵抽排积水运营维护困难的问题，利用排水管排水的过程存在以下问题：排水管经过长时间的使用，由于隧道锚锚固区地下水中往往钙化物含量超标，容易在管壁中逐渐沉淀存积从而形成白色结晶体，最终造成管道堵塞，影响管道使用寿命，增加后期维护成本。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单，使用效果好的隧道锚后锚室排水阀、利用该排水阀的隧道锚后锚室排水系统及排水方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种隧道锚后锚室排水阀，包括阀体管、杠杆和与杠杆连接的上套管；杠杆前端连接有浮球，杠杆后端铰接有竖直设置的支撑杆，支撑杆末端与阀体管连接；阀体管前部设有朝上设置的排水口，排水口上配合设有橡胶材质的阀球，阀球上连接有下套管，下套管的上部滑动设置于上套管中。
在上套管的下部设有末端封闭的位移补偿槽，下套管滑动设置于位移补偿槽中。
阀体管后部设有转接管，转接管与阀体管连通。
阀体管上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆，限位杆末端设有限位体，限位杆前端滑动穿设于位于阀体管上的限位块中，在限位体和限位块之间设限位弹簧；下套管的外壁上配合限位体设限位槽。
限位体呈半球形，限位槽配合限位体设置。
转接管上连通有竖直向上设置的应急管。
一种利用上述排水阀的隧道锚后锚室排水系统，包括设于隧道锚后锚室底部的集水井，集水井上设有排水孔，排水孔上装设有排水管，排水管和排水孔之间设有混凝土层；排水管前端位于集水井内，排水管末端位于集水井外侧；排水管前端连接隧道锚后锚室排水阀；隧道锚后锚室排水阀包括阀体管、杠杆、转接管和与杠杆连接的上套管，阀体管连通有转接管，转接管与排水管前端连通，阀体管前部设有朝上设置的排水口；杠杆前端连接有浮球，杠杆后端铰接有支撑杆，支撑杆末端与阀体管连接；排水口上配合设有橡胶材质的阀球，阀球上连接有下套管，下套管的上部滑动设置于上套管中；在上套管的下部设有末端封闭的位移补偿槽，下套管滑动设置于位移补偿槽中。
阀体管上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆，限位杆末端设有呈半球形的限位体，限位杆前端滑动穿设于位于转接管上的限位块中，在限位体和限位块之间设限位弹簧；下套管的外壁上配合限位体设限位槽。
转接管上连通有竖直向上设置的应急管。
一种利用上述排水阀进行的隧道锚后锚室排水方法依次包括如下步骤：
（1）隧道锚后锚室内的水进入位于隧道锚后锚室下部的集水井中，并在集水井内汇集；
（2）随着集水井内液位的升高，浮球带动杠杆前端上升，杠杆带动上套管，上套管在位移补偿槽的作用下相对于下套管向上滑动；下套管保持静止，限位块在限位弹簧作用下抵在下套管的侧部，阀球堵在排水口上；
（3）当液面到达上限时，位移补偿槽的末端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续向上升，带动下套管向上升，限位块在限位弹簧作用下进入到限位槽中，保证阀球与排水口处于脱离状态，集水井中的液体瞬时通过排水口进入到排水管，冲刷排水管上的结晶体，最终从排水管中流出；
（4）随着集水井中液体的流出，集水井液位下降，浮球带动杠杆前端下降，上套管随着杠杆的下降而下降，上套管在位移补偿槽作用下相对于下套管向下滑动，下套管保持静止，此时阀球依然与排水口脱离，水从排水管中流出；
（5）当液面到达下限时，位移补偿槽的顶端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续下降，压动下套管向下降，限位块克服限位弹簧的弹力，从限位槽中出来，下套管随着上套管继续下降直至阀球堵在排水口上；
（6）重复步骤（1）。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：
本发明所述的排水阀结构简单，适用于隧道锚后锚室内潮湿、复杂的环境，不会因为洞内老鼠等生物造成损坏，可以实现排水管的间歇排水，利用极速流动的水对排水管进行冲洗，减少排水管内结晶体的沉淀。
本发明所述的排水系统，适用于隧道锚后锚室内潮湿、复杂的环境，不会因为洞内老鼠等生物造成损坏，通过排水阀实现了排水管的间歇排水，利用极速流动的水对排水管进行冲洗，减少排水管内结晶体的沉淀。
本发明所述的方法实施方便，通过排水管的间歇排水，利用极速流动的水对排水管进行冲洗，减少排水管内结晶体的沉淀，延长了排水管的使用寿命，降低了排水管的使用成本。
附图说明
图1为本发明集水井内液位上升时排水阀的结构示意图；
图2为图1中A部放大图；
图3为本发明集水井内液位达到上限时排水阀的结构示意图；
图4为本发明集水井内排水时排水阀的结构示意图；
图5为本发明集水井内液位达到下限时排水阀的结构示意图。
具体实施方式
一种隧道锚后锚室排水阀，在隧道锚后锚室的集水井1上连接有排水管15，通过排水管15将集水井1内的液体排出。
本排水阀如图1~5所示，包括阀体管16、转接管14、杠杆3、下套管6和与杠杆3连接的上套管4，在上套管4的下部设有顶端和末端均封闭的位移补偿槽5。
阀体管16后端与转接管14连通，转接管14与排水管15的前端连通，转接管14和排水管15通过螺接的方式链接即可，通过转接管14实现了阀体管16和排水管15的连接实现方便。
在阀体管16上设有朝上设置的排水口12，排水口12上配合设有橡胶材质的阀球11，阀球11与下套管6连接，下套管6的上部滑动设置于上套管4的位移补偿槽5中，从而使得上套管4可以相对于下套管6有一定的位移量。
杠杆3前端连接浮球2，浮球2位于集水井1中，在杠杆3后端铰接有竖直设置的支撑杆8，杠杆3后端可以相对于支撑杆8转动，支撑杆8末端与阀体管16连接。
为了保证阀球11使用过程中的稳定性，在阀体管16上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆17，限位杆17末端设有限位体9，限位杆17前端滑动穿设于限位块7中，限位块7位于阀体管16上。
在限位体9和限位块7之间设限位弹簧10，下套管6的外壁上配合限位体9设限位槽18，从而在集水井1中的液位达到上限时，限位体9滑入到限位槽18中，保证阀球11始终处于与排水口12脱离的状态；在集水井1中的液位在上限以下时，限位体9抵在下套管6上，利用摩擦力保证下套管6的静止，进而使得阀球11在排水口12上。
其中，限位体9呈半球形，限位槽18配合限位体9设置，从而便于限位体9在上套管4作用下进入到限位槽18中或从限位槽18中出来。当然也可以将限位体9相对于限位杆17转动设置，从而便于限位体9进入到限位槽18中以及在外力作用下从限位槽18中出来。
为了防止本排水阀出现意外无法将集水井1内的液体排出，在转接管14上连通有竖直向上设置的应急管13，应急管13位于集水井1内，当集水井1内的液体到达应急管13顶端时，集水井1内的液体会进入到应急管13内，通过应急管13进入到转接管14，并通过排水管15排出集水井1。
作为辅助功能，当隧道锚后锚室内具备装设电缆的条件时，在集水井1内设置液位传感器，液位传感器为DLK201投入式液位传感器，液位传感器的信号输出端通过电缆连接位于监控室内的显示检测仪。该液位传感器可以直接将水压信号反馈到显示监测仪，最终换算成液面高度数据，该液位传感器不同于浮漂式液位传感器，该传感器没有浮漂等运动件，避免了表面结晶造成浮漂失效等风险，只需投入集水井1底部，即可检测水压信号进行实时反馈，精度高，抗干扰能力强。
工作的时候，当集水井1内液位位于上限以下时，阀球11堵在排水口12上，仅当集水井1内液位达到上限时，阀球11才从排水口12上移开，由于此时集水井1内液位比较高，水压大，在高水压作用下将排水管15内的结晶冲刷掉，有效减缓排水管15的结晶现象，保证排水管15的使用寿命。
本发明所述的排水阀结构简单，适用于隧道锚后锚室内潮湿、复杂的环境，不会因为洞内老鼠等生物造成损坏，可以实现排水管15的间歇排水，利用极速流动的水对排水管15进行冲洗，减少排水管15内结晶体的沉淀。
本发明还公开了一种利用上述排水阀的隧道锚后锚室排水系统，如图1~5所示，包括设于隧道锚后锚室底部的集水井1，集水井1上设有排水孔，排水孔上装设有排水管15，排水管15和排水孔之间设有混凝土层，保证两者连接处的密封性。
排水管15位于集水井1内，排水管15末端位于集水井1外侧。排水管15前端连接隧道锚后锚室排水阀。
其中，隧道锚后锚室排水阀包括阀体管16、转接管14、杠杆3、下套管6和与杠杆3连接的上套管4，在上套管4的下部设有顶端和末端均封闭的位移补偿槽5。
阀体管16后端与转接管14连通，转接管14与排水管15的前端连通，转接管14和排水管15通过螺接的方式链接即可，通过转接管14实现了阀体管16和排水管15的连接实现方便。
在阀体管16上设有朝上设置的排水口12，排水口12上配合设有橡胶材质的阀球11，阀球11与下套管6连接，下套管6的上部滑动设置于上套管4的位移补偿槽5中，从而使得上套管4可以相对于下套管6有一定的位移量。
杠杆3前端连接浮球2，浮球2位于集水井1中，在杠杆3后端铰接有竖直设置的支撑杆8，杠杆3后端可以相对于支撑杆8转动，支撑杆8末端与阀体管16连接。
为了保证阀球11使用过程中的稳定性，在阀体管16上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆17，限位杆17末端设有限位体9，限位杆17前端滑动穿设于限位块7中，限位块7位于阀体管16上。
在限位体9和限位块7之间设限位弹簧10，下套管6的外壁上配合限位体9设限位槽18，从而在集水井1中的液位达到上限时，限位体9滑入到限位槽18中，保证阀球11始终处于与排水口12脱离的状态；在集水井1中的液位在上限以下时，限位体9抵在下套管6上，利用摩擦力保证下套管6的静止，进而使得阀球11在排水口12上。
其中，限位体9呈半球形，限位槽18配合限位体9设置，从而便于限位体9在上套管4作用下进入到限位槽18中或从限位槽18中出来。当然也可以将限位体9相对于限位杆17转动设置，从而便于限位体9进入到限位槽18中以及在外力作用下从限位槽18中出来。
为了防止本排水阀出现意外无法将集水井1内的液体排出，在转接管14上连通有竖直向上设置的应急管13，应急管13位于集水井1内，当集水井1内的液体到达应急管13顶端时，集水井1内的液体会进入到应急管13内，通过应急管13进入到转接管14，并通过排水管15排出集水井1。
作为辅助功能，当隧道锚后锚室内具备装设电缆的条件时，在集水井1内设置液位传感器，液位传感器为DLK201投入式液位传感器，液位传感器的信号输出端通过电缆连接位于监控室内的显示检测仪。该液位传感器可以直接将水压信号反馈到显示监测仪，最终换算成液面高度数据，该液位传感器不同于浮漂式液位传感器，该传感器没有浮漂等运动件，避免了表面结晶造成浮漂失效等风险，只需投入集水井1底部，即可检测水压信号进行实时反馈，精度高，抗干扰能力强。
工作的时候，当集水井1内液位位于上限以下时，阀球11堵在排水口12上，仅当集水井1内液位达到上限时，阀球11才从排水口12上移开，由于此时集水井1内液位比较高，水压大，在高水压作用下将排水管15内的结晶冲刷掉，有效减缓排水管15的结晶现象，保证排水管15的使用寿命。
本发明所述的排水系统，适用于隧道锚后锚室内潮湿、复杂的环境，不会因为洞内老鼠等生物造成损坏，通过排水阀实现了排水管15的间歇排水，利用极速流动的水对排水管15进行冲洗，减少排水管15内结晶体的沉淀。
本发明还公开了一种利用上述排水阀进行的隧道锚后锚室排水方法，依次包括如下步骤：
（1）隧道锚后锚室内的水进入位于隧道锚后锚室下部的集水井中，并在集水井内汇集；
（2）随着集水井内液位的升高，浮球带动杠杆前端上升，杠杆带动上套管，上套管在位移补偿槽的作用下相对于下套管向上滑动；下套管保持静止，限位块在限位弹簧作用下抵在下套管的侧部，阀球堵在排水口上；
（3）当液面到达上限时，位移补偿槽的末端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续向上升，带动下套管向上升，限位块在限位弹簧作用下进入到限位槽中，保证阀球与排水口处于脱离状态，集水井中的液体瞬时通过排水口进入到排水管，冲刷排水管上的结晶体，最终从排水管中流出；
（4）随着集水井中液体的流出，集水井液位下降，浮球带动杠杆前端下降，上套管随着杠杆的下降而下降，上套管在位移补偿槽作用下相对于下套管向下滑动，下套管保持静止，此时阀球依然与排水口脱离，水从排水管中流出；
（5）当液面到达下限时，位移补偿槽的顶端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续下降，压动下套管向下降，限位块克服限位弹簧的弹力，从限位槽中出来，下套管随着上套管继续下降直至阀球堵在排水口上；
（6）重复步骤（1）。
本发明所述的方法实施方便，通过排水管的间歇排水，利用极速流动的水对排水管进行冲洗，减少排水管内结晶体的沉淀，延长了排水管的使用寿命，降低了排水管的使用成本。
Claims (10)
1.一种隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：包括阀体管、杠杆和与杠杆连接的上套管；杠杆前端连接有浮球，杠杆后端铰接有竖直设置的支撑杆，支撑杆末端与阀体管连接；阀体管前部设有朝上设置的排水口，排水口上配合设有橡胶材质的阀球，阀球上连接有下套管，下套管的上部滑动设置于上套管中。
2.如权利要求1所述的隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：在上套管的下部设有末端封闭的位移补偿槽，下套管滑动设置于位移补偿槽中。
3.如权利要求2所述的隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：阀体管后部设有转接管，转接管与阀体管连通。
4.如权利要求3所述的隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：阀体管上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆，限位杆末端设有限位体，限位杆前端滑动穿设于位于阀体管上的限位块中，在限位体和限位块之间设限位弹簧；下套管的外壁上配合限位体设限位槽。
5.如权利要求4所述的隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：限位体呈半球形，限位槽配合限位体设置。
6.如权利要求5所述的隧道锚后锚室排水阀，其特征在于：转接管上连通有竖直向上设置的应急管。
7.一种利用权利要求1所述排水阀的隧道锚后锚室排水系统，其特征在于：包括设于隧道锚后锚室底部的集水井，集水井上设有排水孔，排水孔上装设有排水管，排水管和排水孔之间设有混凝土层；排水管前端位于集水井内，排水管末端位于集水井外侧；排水管前端连接隧道锚后锚室排水阀；隧道锚后锚室排水阀包括阀体管、杠杆、转接管和与杠杆连接的上套管，阀体管连通有转接管，转接管与排水管前端连通，阀体管前部设有朝上设置的排水口；杠杆前端连接有浮球，杠杆后端铰接有支撑杆，支撑杆末端与阀体管连接；排水口上配合设有橡胶材质的阀球，阀球上连接有下套管，下套管的上部滑动设置于上套管中；在上套管的下部设有末端封闭的位移补偿槽，下套管滑动设置于位移补偿槽中。
8.如权利要求7所述的隧道锚后锚室排水系统，其特征在于：阀体管上设有限位部，限位部包括水平设置的限位杆，限位杆末端设有呈半球形的限位体，限位杆前端滑动穿设于位于转接管上的限位块中，在限位体和限位块之间设限位弹簧；下套管的外壁上配合限位体设限位槽。
9.如权利要求8所述的隧道锚后锚室排水系统，其特征在于：转接管上连通有竖直向上设置的应急管。
10.一种利用权利要求1所述排水阀进行的隧道锚后锚室排水方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
（1）隧道锚后锚室内的水进入位于隧道锚后锚室下部的集水井中，并在集水井内汇集；
（2）随着集水井内液位的升高，浮球带动杠杆前端上升，杠杆带动上套管，上套管在位移补偿槽的作用下相对于下套管向上滑动；下套管保持静止，限位块在限位弹簧作用下抵在下套管的侧部，阀球堵在排水口上；
（3）当液面到达上限时，位移补偿槽的末端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续向上升，带动下套管向上升，限位块在限位弹簧作用下进入到限位槽中，保证阀球与排水口处于脱离状态，集水井中的液体瞬时通过排水口进入到排水管，冲刷排水管上的结晶体，最终从排水管中流出；
（4）随着集水井中液体的流出，集水井液位下降，浮球带动杠杆前端下降，上套管随着杠杆的下降而下降，上套管在位移补偿槽作用下相对于下套管向下滑动，下套管保持静止，此时阀球依然与排水口脱离，水从排水管中流出；
（5）当液面到达下限时，位移补偿槽的顶端滑到了下套管的顶端，在浮球作用下，上套管继续下降，压动下套管向下降，限位块克服限位弹簧的弹力，从限位槽中出来，下套管随着上套管继续下降直至阀球堵在排水口上；
（6）重复步骤（1）。
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