CN109707445B - 一种可疏通式隧道排水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可疏通式隧道排水系统，包括钻孔、虹吸管、边沟、虹吸疏通装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，虹吸疏通装置位于隧道外的路基边坡上，虹吸疏通装置包括水箱、排气管、排水管、球形塞、拉绳、拉环，水箱设置在路基坡面上，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的顶部，排水管安装在水箱的底部，球形塞放置在水箱内，拉绳的一端连接球形塞，拉绳的另一端与拉环连接，拉绳穿过排水管，拉环设置在排水管出水口处，球形塞的密度小于水，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度。

Description

一种可疏通式隧道排水系统及方法

技术领域

本发明属于隧道工程领域，适用于山体隧道的排水，尤其涉及一种可疏通式隧道排水系统及方法。

背景技术

受复杂地质环境和水文地质条件的影响，隧道的建设与运营过程目前仍面临很多工程病害问题。其中，隧道的渗漏水病害就是一个困扰隧道运营和养护的难题。隧道漏水长期作用下，会危害隧道结构的耐久性，衬砌冻胀开裂会产生路面积水、结冰等，隧道漏水也会减弱隧道内设施使用功能、降低使用寿命。排出隧道围岩内的地下水是一种有效的方法。

目前，隧道的排水方法主要是在隧道内设置排水设施和构造措施，衬砌背部、路面结构层下的积水排入隧道的侧沟，积水再从侧沟中流出隧道外，以此达到降低隧道围岩区地下水位的目的，减小衬砌背部的积水压力，然而排水管出现堵塞的状况，就会导致排水不顺畅，甚至断流，加之排水管设置在衬砌内部，很难对其进行修复，所以，隧道排水系统在隧道运营一段时间后便会失效，有学者提出隧道虹吸排水技术，隧道虹吸排水技术具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、工程建设速度快等优点，然而在使用隧道虹吸排水方法的工程中，虹吸管顶部需要保持一定的真空度，但是由于溶解在水中的气体在负压下会析出、外界空气渗入虹吸管等原因，部分虹吸管常常因为空气在管内累积而导致真空度下降，部分虹吸管会暂时处于停止工作状态，如果虹吸管长时间处于停流状态，会导致虹吸排水维护困难甚至整个虹吸排水系统中断，虹吸启动变得异常困难。另外，隧道虹吸排水技术一般使用直径4mm以下的虹吸管，虹吸管的管径较小，容易出现泥沙淤堵状况，同样会造成虹吸中断，中断后难以再启动。

发明内容

本发明针对现有隧道虹吸排水维护困难的技术缺陷，提供一种可疏通式隧道排水系统及方法，可在隧道虹吸排水系统使用中反复进行虹吸启动，解决虹吸排水使用过程中因管内空气积累而需要重启动虹吸的问题，也解决虹吸管泥沙淤堵的问题，满足隧道排水的需要，实时控制隧道围岩内地下水位上升。

本发明的技术方案是：一种可疏通式隧道排水系统，包括钻孔、虹吸管、边沟、虹吸疏通装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，虹吸疏通装置位于隧道外的路基边坡上，虹吸疏通装置包括水箱、排气管、排水管、球形塞、拉绳、拉环，水箱设置在路基边坡上，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的顶部，排水管安装在水箱的底部，球形塞放置在水箱内，拉绳的一端连接球形塞，拉绳的另一端与拉环连接，拉绳穿过排水管，拉环设置在排水管出水口处，球形塞的密度小于水的密度，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，所述的排水管的形状为蛇形弯曲型。

进一步地，所述的排气管设置1-3根，排气管的直径为4mm。

进一步地，所述的水箱中置入虹吸管的数量为50-100根。

一种可疏通式隧道排水方法，该方法包括：

（1）可疏通式隧道排水系统初次使用时，堵住排气管，向排水管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，停止排气管封堵；

（2）当有30%以上的虹吸管停止流动时，拉动拉环，拉绳带动球形塞，球形塞堵住排水管，水箱的水位上升，使水箱内的空气由排气管排出；

（3）当所有的排气管都有水流出时，松开拉环，使球形塞浮起，水箱内的水通过排水管泄出后，使水箱内形成负压，虹吸中断的虹吸管中的空气被排出，淤堵的虹吸管中的泥沙被排出。

本发明的有益效果体现如下：

1、本发明手动控制拉环与球形塞在水箱内制造负压来启动虹吸并疏通虹吸管，排出虹吸管内的空气和泥沙，不借助其他设备，简单可靠，适用于野外物资缺乏的环境。

2、本发明的虹吸疏通装置能同时启动多根虹吸管，快速高效启动虹吸。

3、本发明的排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，在水箱内形成负压后，排气管中的水不会被吸回水箱，也不会影响水箱的负压条件，确保了隧道排水系统的稳定性。

4、本发明的排水管弯曲设计可以防治排水管泄水时空气从排水管进入水箱，保证了水箱的负压的环境。

附图说明

图1为本发明的一种可疏通式隧道排水系统的整体结构示意图；

图2为本发明的一种可疏通式隧道排水系统的隧道横断面示意图；

图3为本发明的一种可疏通式隧道排水系统的球形塞堵住排水管时的结构示意图；

图4为本发明的一种可疏通式隧道排水系统的球形塞浮起时的结构示意图；

图中：钻孔1、虹吸管2、边沟4、隧道5、山体6、路基边坡7、虹吸疏通装置3、水箱31、排气管32、排水管33、球形塞34、拉绳35、拉环36。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例提供一种可疏通式隧道排水系统，包括钻孔1、虹吸管2、边沟4、虹吸疏通装置3，在隧道5围岩内需要排水的位置设置钻孔1，虹吸管2的进水口置于钻孔1内，虹吸管2的出水口置于密闭的水箱31中，水箱31顶部的高程低于钻孔1底部的高程，虹吸疏通装置3位于隧道外的路基边坡7上，虹吸疏通装置3包括水箱31、排气管32、排水管33、球形塞34、拉绳35、拉环36，水箱31设置在路基边坡7上，水箱31顶部的高程低于钻孔1底部的高程，排气管32安装在水箱31的顶部，排水管33安装在水箱31的底部，球形塞34放置在水箱31内，拉绳35的一端连接球形塞34，拉绳35的另一端与拉环36连接，拉绳35穿过排水管33，拉环36设置在排水管33出水口处，球形塞34的密度小于水的密度，排气管32入口到排气管32出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度。排气管32设置2根，排气管32的直径为4mm。水箱中置入虹吸管2的数量为50根，所述的排水管33的形状为蛇形弯曲型。

一种可疏通式隧道排水方法，该方法包括：

（1）可疏通式隧道排水系统初次使用时，堵住排气管32，向排水管33逆向灌水，排出虹吸管2中的气体后，停止逆向灌水，停止排气管32封堵，虹吸作用启动，隧道5围岩内地下水依次流经虹吸管2、水箱31、排水管33而排出隧道5外；

（2）当有30%以上的虹吸管2停止流动时，拉动拉环36，拉绳35带动球形塞34，球形塞34堵住排水管33，水箱31的水位上升，使水箱31内的空气由排气管32排出；

（3）当所有的排气管32都有水流出时，松开拉环36，使球形塞34浮起，水箱31内的水通过排水管33泄出后，使水箱31内形成负压，虹吸中断的虹吸管2中的空气被排出后，淤堵的虹吸管2中的泥沙被排出后，可疏通式隧道排水系统正常工作后。

Claims (3)

1.一种可疏通式隧道排水系统，其特征在于，包括钻孔、虹吸管、边沟、虹吸疏通装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，虹吸疏通装置位于隧道外的路基边坡上，虹吸疏通装置包括水箱、排气管、排水管、球形塞、拉绳、拉环，水箱设置在路基边坡上，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的顶部，排水管安装在水箱的底部，球形塞放置在水箱内，拉绳的一端连接球形塞，拉绳的另一端与拉环连接，拉绳穿过排水管，拉环设置在排水管出水口处，球形塞的密度小于水的密度，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，所述的排气管设置1-3根，排气管的直径为4mm，所述的水箱中置入虹吸管的数量为50-100根。

2.根据权利要求1所述的一种可疏通式隧道排水系统，其特征在于，所述的排水管的形状为蛇形弯曲型。

3.一种应用权利要求1-2任一项所述系统的可疏通式隧道排水方法，其特征在于，该方法包括：

（1）当有30%以上的虹吸管停止流动时，拉动拉环，拉绳带动球形塞，球形塞堵住排水管，水箱的水位上升，使水箱内的空气由排气管排出；

（2）当所有的排气管都有水流出时，松开拉环，使球形塞浮起，水箱内的水通过排水管泄出后，使水箱内形成负压，虹吸中断的虹吸管中的空气被排出，淤堵的虹吸管中的泥沙被排出。

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