CN110206586A - 一种隧道反坡排水施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道反坡排水施工方法，临时水泵和除污设备位于隧道的反坡段，临时水泵和除污设备随隧道的掌子面移动，临时水泵将掌子面的涌水通过临时排水管抽到除污设备，除污设备清除涌水的杂质后经排水通道排放到洞口。本发明的除污设备实时清除涌水杂质，清理干净的水通过排水通道排放到洞口，既不需要开挖集水坑，又不需要安装大量水泵，随着掌子面的移动，只需要在洞口不断接续排水管道，具有排水工艺简单的优点。

Description

一种隧道反坡排水施工方法

技术领域

本发明涉及隧道反坡施工领域，尤其涉及一种隧道反坡排水施工方法。

背景技术

隧道施工中，排水是一项重要的工作，尤其是线路沿下坡方向施工时，排水显得尤为重要，同时也给施工增加了难度。

现有的反坡排水，一般是根据隧道长度，每间隔一段距离，在隧道设置一口排水井，每个排水井由一口沉淀池和一口泵池组成，排水经沉淀池沉淀过滤后经导流槽到达泵池，然后开启水泵排至上一级排水井，最后逐级排至洞外。

在长大隧道中采用现有的方式反坡排水既要投入相当数量的水泵又要消耗电能，这些投入无形中在增加成本。

有鉴于此，有必要提出一种新的隧道反坡排水施工方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种隧道反坡排水施工方法，将掌子面区域涌出的水先使用反坡段的除污设备除污后直接抽至洞口，不需要开挖并填埋集水坑，也不需要大量的水泵，具有施工工艺简单、节约成本的优点。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种隧道反坡排水施工方法，临时水泵和除污设备位于隧道的反坡段，临时水泵和除污设备随隧道的掌子面移动，临时水泵将掌子面的涌水通过临时排水管抽到除污设备，除污设备清除涌水的杂质后经排水通道排放到洞口。本发明的除污设备实时清除涌水杂质，清理干净的水通过排水通道排放到洞口，既不需要开挖集水坑，又不需要安装大量水泵，随着掌子面的移动，只需要在洞口不断接续排水管道，具有排水工艺简单的优点。

作为本发明的进一步改进，所述排水通道为金属管道，随着除污设备内移，洞口不断接续新的金属管道。

作为本发明的进一步改进，所述除污设备包括：过滤水存储箱、固设在过滤水存储箱内且高速旋转的离心筒，所述离心筒的周壁设有若干过滤孔，临时排水管将涌水引入离心筒内，过滤水存储箱的内腔与排水通道连通。

作为本发明的进一步改进，所述离心筒的底端从过滤水存储箱的底面穿出，所述离心筒的底端设有可打开或闭合的开口，所述离心筒的正下方设置清污装置，该清污装置清除离心筒内的污泥。本发明的涌水从离心筒的顶端进入，高速旋转的离心筒将清水从过滤孔甩入过滤水存储箱，过滤水存储箱内的清水经排水通道排出，离心筒底端的杂质积累到一定程度，打开离心筒底端的开口，杂质进入清污装置。过滤与清污交替进行，把掌子面的涌水抽到洞口。

作为本发明的进一步改进，所述过滤水存储箱内设有抽水泵，抽水泵与金属管道连通。

作为本发明的进一步改进，所述金属管道由若干段连接管拼接而成，每段连接管的周壁上设有防堵口。当连接管堵塞后，打开防堵口用疏通装置伸入金属管道内，疏通金属管道。

作为本发明的进一步改进，所述金属管道上设有至少一个输送泵。随着掌子面移动，金属管道上的输送泵不断增加。

作为本发明的进一步改进，所述输送泵为变频泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将掌子面区域涌出的水先使用反坡段的除污设备除污后直接抽至洞口，不需要开挖并填埋集水坑，也不需要大量的水泵，具有施工工艺简单、节约成本的优点。

附图说明

图1为隧道反坡排水施工流程图；

图2为隧道反坡排水示意图；

图3为包含顺坡段、反坡段和斜井段的排水系统示意图；

图4为除污设备的示意图；

图5为刮污结构的示意图；

图中：1、顺坡段；2、反坡段；3、斜井段；4、掌子面；10、临时 水泵；101、第一临时水泵；102、第二临时水泵；103、第三时水泵；104、 第四临时水泵；105、第五临时水泵；106、第六临时水泵；107、第七临时 水泵；108、第八临时水泵；109、第九临时水泵；201、第一施工横通道； 202、第二施工横通道；203、第三施工横通道；204、第四施工横通道；205、 第五施工横通道；206、第六施工横通道；3011、第一永久横通道；3014、 第二永久横通道；304、第三永久横通道；40、除污设备；41、过滤水存储 箱；42、离心筒；421、过滤孔；43、高速旋转电机；44、清污装置；441、 排污通道；442、伸缩杆；443、刮板；401、第一除污设备；402、第二除污 设备；403、第三除污设备；404、第四除污设备；405、第五除污设备；406、 第六除污设备；407、第七除污设备；408、第八除污设备；409、第九除污 设备；501、第一斜井水仓；502、第二斜井水仓；503、第三斜井水仓；504、 第四斜井水仓；505、第五斜井水仓；60、临时排水管；70、排水通道；80、 输送泵；90、洞口；a、顶(上)；b、底(下)。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于图4所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1和图2，本实施例公开了一种隧道反坡排水施工方法，临时水泵10和除污设备40位于隧道的反坡段2，临时水泵10和除污设备40随隧道的掌子面4移动，临时水泵10将掌子面4的涌水通过临时排水管60抽到除污设备40，除污设备40清除涌水的杂质后经排水通道70排放到洞口90。本实施例的除污设备40实时清除涌水杂质，清理干净的水通过排水通道70排放到洞口90，既不需要开挖集水坑，又不需要安装大量水泵，随着掌子面4的移动，只需要在洞口90不断接续排水管道，具有排水工艺简单的优点。

临时水泵10与掌子面4应保持50～70m的距离，保证掌子面4在突发涌水的时候积水线不超过掌子面4后退50m的距离，同时在掌子面4爆破时也可以减少对水管和水泵的损坏。

优选排水通道70为金属管道，随着除污设备40内移，洞口90不断接续新的金属管道。

如图4所示，除污设备40包括：过滤水存储箱41、固设在过滤水存储箱41内且高速旋转的离心筒42，离心筒42的周壁设有若干过滤孔421，临时排水管60将涌水引入离心筒42内，过滤水存储箱41的内腔与排水通道70连通。离心筒42的底端从过滤水存储箱41的底面穿出，离心筒42的底端设有可打开或闭合的开口，离心筒42的正下方设置清污装置44，该清污装置44清除离心筒42内的污泥。本实施例的涌水从离心筒42的顶端进入，高速旋转的离心筒42将清水从过滤孔421甩入过滤水存储箱41，过滤水存储箱41内的清水经排水通道70排出，离心筒42底端的杂质积累到一定程度，打开离心筒42底端的开口，杂质进入清污装置44。过滤与清污交替进行，把掌子面4的涌水抽到洞口90。过滤水存储箱41内设有抽水泵，抽水泵与金属管道连通。

考虑到随隧道掌子面4的移动，金属管道需要不断增长，金属管道由若干段连接管拼接而成、为了防止金属管道长久使用后堵塞的问题，本实施例在每段连接管的周壁上设有防堵口。当连接管堵塞后，打开防堵口用疏通装置伸入金属管道内，疏通金属管道。

为了提高输送效率，本实施例在金属管道上设有至少一个输送泵80。随着掌子面4移动，金属管道上的输送泵80不断增加。优选输送泵80为变频泵。

实施例2：

在实施例1公开方案的基础上，本实施例详细描述除污设备40。

除污设备40包括：过滤水存储箱41、固设在过滤水存储箱41内且高速旋转的离心筒42，离心筒42的周壁设有若干过滤孔421，临时排水管60将涌水引入离心筒42内，过滤水存储箱41的内腔与排水通道70连通。离心筒42包括一级筒、二级筒和连接部，一级筒套设在二级筒内，一级筒和二级筒通过连接部固定连接，一级筒和二级筒均贯穿过滤水存储箱41。

其中，一级筒具有若干滤孔，若干滤孔具体为在一级筒的周壁上贯穿的通孔，若干滤孔均匀分布于一级筒上。

二级筒套于一级筒外周，二级筒具有敞开式型腔，二级筒与一级筒同步高速旋转，二级筒上也具有若干滤孔，二级筒上的滤孔与一级筒上的滤孔轴线不重合。

连接部安装于一级筒和二级筒之间，且连接部具有至少两个固定爪，用于驱动并引导全部固定爪相对于一级筒沿径向选择性伸缩直至与二级筒的内壁相抵，使一级筒相对于二级筒固定，进而使一级筒固定于二级筒上。

连接部能够固定爪实现伸缩，意味着连接部能够适应于内径在一定范围内变化的二级筒；由于固定爪抵持在一级筒的内部，使一级筒能够适用于多种内侧面结构的二级筒。

连接部包括导向部、伸缩部和按压部。导向部具有至少两个沿轴向延伸的导引槽，具体地，导向部呈圆柱状，且导向部的侧壁设有三个在其周壁上贯穿的导引槽，导引槽的数量与固定爪的数量相同固定爪。每个导引槽呈圆弧状，相邻两个导引槽之间的夹角呈120°。导向部垂直铰接于一级筒顶部，且导向部与一级筒同轴设置。一级筒的顶部固设有在轴向上延伸的延伸套，导向部安装于延伸套内，使导向部能够相对于延伸套转动。

伸缩部包括至少两个，但需保证伸缩部的数量与固定爪的数量相同，具体可依据固定爪的数量做出相应的调整。优选伸缩部具体包括三组，每组伸缩部的结构相同。每组伸缩部的第一端卡接于对应的导引槽内，也即三组伸缩部的第一端分别一一对应地卡接于三个导引槽内。每组伸缩部的第二端与对应的固定爪相固连，在该具体实施例中，固定爪的数量具体包括三个，三个卡爪分别一一对应地与三组伸缩部的第二端对应固连。

鉴于二级筒的内侧面优选圆柱状结构，相应地，在该具体实施例，固定爪呈圆弧状，以便于二级筒的内侧面充分相抵，当然，固定爪的结构具体可依据二级筒的内侧面结构做出相应的调整，在此不作具体限定。

一级筒的顶部设有至少两个径向导向槽，径向导向槽的数量同样与固定爪的数量相同，具体可依据固定爪的数量做出相应的调整。在该具体实施例中，一级筒的顶部具体设有三个径向导向槽，每个径向槽之间夹角呈120°。为防止伸缩部发生歪斜，三个导引槽与三个径向导向槽一一对应设置。当每组伸缩部的第一端沿所在的导引槽沿轴向移动时，每组伸缩组件沿对应的径向导向槽伸缩，以便每组伸缩部带动对应的固定爪靠近或远离外筒体的内壁，从而使一级筒与二级筒对应实现固定或分离。

按压部安装于导向部远离一级筒的一端，当沿轴向相对于导向部下压伸缩部的第一端时，按压部驱动伸缩部沿径向导向槽伸缩。优选地，在该具体实施例中，伸缩部包括连接杆、伸缩杆442和伸缩臂。其中，连接杆的一端设有与导引槽相卡接的卡接块，以便卡接块带动连接杆沿导引槽滑动。具体地，鉴于导向部的内侧面呈圆柱状，卡接块优选焊接于连接杆靠近导向部一端的圆弧状卡接块，以便卡接块的外周面沿导向套的内壁滑动。为防止卡接块在滑动过程中从导引槽内脱出，卡接块的宽度大于导引槽的宽度。按压部的底部边沿能够与每个卡接块相抵，以便通过卡接块下压全部连接杆。连接杆的一端通过卡接块与导向部相连，另一端与安装于径向导向槽内的伸缩杆442相铰接，伸缩杆442的第一端与连接杆远离导引槽的一端相铰接，以便伸缩杆442与连接杆之间的夹角随连接杆的移动做出相应的调整。伸缩杆442的第二端与对应的固定爪相固连，伸缩杆442的第二端优选与对应的固定爪焊接固连为一体。伸缩臂安装于对应的径向导向槽内，且伸缩臂具有用于引导伸缩杆442移动的U型导槽。当按压连接杆时，连接杆推动伸缩杆442相对于伸缩臂沿U型导槽移动至目标位置；当继续下压连接杆时，连接杆继续推动伸缩杆442，使伸缩杆442拉动伸缩臂沿径向导向槽移动至目标位置，从而实现伸缩。

实施例3：

在实施例1和实施例2公开方案的基础上，本实施例公开了清污装置44的结构。

清污装置44包括刮污结构、用于安装刮污结构的安装座，安装座与过滤水存储箱41固定连接，刮污结构包括伸缩杆442和刮板443，伸缩杆442的顶部连接安装座，伸缩杆442的底部通过锁紧件连接刮板443，刮板443和伸缩杆442的结构如图5所示。

锁紧件包括凸起物与固定件，固定件为盒状，凸起物活动连接在固定件的外侧，固定件的顶部设有轴承，轴承的内圈设有支承组件，支承组件包括两个角度固定的支承杆及固定圆环，固定件的内腔设有拉簧，拉簧的一端固定在凸起物上，另一端固定在支承杆的拉环上，拉环是固定连接在支承杆上，在受到外部向下的作用力时拉簧向下延展，在弹力作用下，将凸起物向下拉伸，外部受到作用力凸起物收到挤压向固定件靠拢，在向下运动到凹槽时，凸起物进入凹槽卡死，简单便捷的完成刮水扒的按安装。

当需要是使用该结构时，首先将吸水海绵固定在滚动杆上，将滚动杆的两侧固定轴承，轴承连接旋转开关，旋转旋转开关将吸水海绵固定在刮板443上，刮板443的外部依靠固定架将吸水胶条固定在刮板443上，然后外部伸缩杆442给出向下的压力，固定件的内腔部的拉簧在受到外部向下的作用力向下延展，在弹力作用下，将凸起物向下拉伸，外部受到作用力凸起物收到挤压向固定件靠拢，在向下运动到凹槽时，凸起物进入凹槽卡死，完成刮水扒的安装。

结束工作时，伸缩杆442给出适当的向下的压力使得凸起物脱离凹槽，此时操作人员将刮板443取下即可。

实施例4：

在实施例1、实施例2和实施例3公开方案的基础上，本实施例详细描述图3的方案。

图3所示的隧道包括顺坡段1、反坡段2和斜井段3，反坡段2依次为-23‰、-13‰的单面下坡。具有6个施工横通道和3个永久横通道，具有9个临时水泵10和9条临时排水管60，对应设置有9个清污装置44。

斜井段3的排水方式分为两个阶段。第一阶段为初始阶段，在没有形成下一个固定的水仓和泵站前的排水；第二阶段为形成固定的水仓和泵站后的排水。

第一阶段，在未形成下一个固定水仓、泵站前的排水。此阶段排水比较困难特别是在坡度大、涌水量大的情况下，如何组织这个阶段的排水工作将直接影响到前方掌子面4的施工安全及施工进度。

第一阶段主要采用临时水泵10和临时排水管60。临时排水管60数量应根据设计最大涌水量及现场的实际情况决定，并配以临时水泵10随掌子面4移动。水管和邻时水泵与掌子面4应保持50～70m的距离，保证掌子面4在突发涌水的时候积水线不超过掌子面4后退50m的距离，同时在掌子面4爆破时也可以减少对水管和水泵的损坏。如果洞口90或变坡点到水泵之间的裂隙水或散水较大且距离过长，则需要挖出临时水沟，设置一个小型的临时集水坑，把水引流汇集到临时集水坑，在临时集水坑安装水泵，把水由临时集水坑的水泵抽到洞口90或顺坡水沟，尽量减少流到前方施工掌子面4的水量，同时掌子面4的水也可抽到临时积水坑，从临时集水坑统一抽到洞口90或顺坡水沟。为方便施工与引流临时排水管60应与临时水沟应设在同一侧。

第二阶段为形成固定水仓和泵站之后的排水。此阶段的排水可以分为两个过程。第一个过程为施工掌子面4到水仓泵站的排水，第二个过程为泵站到上一个泵站、洞口90或顺坡水沟的排水。

第一个过程的排水与未形成固定的水仓和泵站前的排水方法相同。第二个过程就是水仓泵站建成以后，具有一定的积水能力，把掌子面4的积水抽到固定的水仓，后方的散水和裂隙水也可经水沟引流到水仓，当水仓的容量达到安全警戒线时再由水泵经正式排水管排到洞口90或顺坡水沟。正式排水管应根据现场的实际情况安装，要满足排水的要求且不能影响正常的施工及运输，最好设在临时排水管60的对面与掌子面4有一定的距离后即可进行安装。等到水仓和泵站形成后，立刻进行水泵的安装、与排水管连接，形成排水能力。所有的正常使用、备用、检修水泵要配备相应的独立管路。正式排水管必须连接牢固，避免漏水。考虑到排水管所受的自重及水的压力和重力，正式排水管应尽量使用钢管，每节钢管下设置基座，用焊接的方法连接牢固排水管坡度应和隧道的施工坡度相同。正式排水管的数量根据设计最大涌水量及实际的情况进行安装，各级泵站之间呈递减形式，即离洞口90或顺坡水沟最近的泵站配置的排水管最多、最远的最少。当固定水仓和泵站形成工作能力后，临时排水管60及临时水泵10可以拆除，随着掌子面4前移。

第二阶段的排水流程为：临时排水管60或临时积水坑将水排到固定水仓，再由固定水仓将水抽到上一个固定水仓，如此接力，最终将水排到洞口90或反坡点，达到排水目的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种隧道反坡排水施工方法，其特征在于，临时水泵和除污设备位于隧道的反坡段，临时水泵和除污设备随隧道的掌子面移动，临时水泵将掌子面的涌水通过临时排水管抽到除污设备，除污设备清除涌水的杂质后经排水通道排放到洞口。

2.根据权利要求1所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述排水通道为金属管道，随着除污设备内移，洞口不断接续新的金属管道。

3.根据权利要求1所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述除污设备包括：过滤水存储箱、固设在过滤水存储箱内且高速旋转的离心筒，所述离心筒的周壁设有若干过滤孔，临时排水管将涌水引入离心筒内，过滤水存储箱的内腔与排水通道连通。

4.根据权利要求3所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述离心筒的底端从过滤水存储箱的底面穿出，所述离心筒的底端设有可打开或闭合的开口，所述离心筒的正下方设置清污装置，该清污装置清除离心筒内的污泥。

5.根据权利要求3或4所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述过滤水存储箱内设有抽水泵，抽水泵与金属管道连通。

6.根据权利要求2所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述金属管道由若干段连接管拼接而成，每段连接管的周壁上设有防堵口。

7.根据权利要求6所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述金属管道上设有至少一个输送泵；随着掌子面移动，金属管道上的输送泵不断增加。

8.根据权利要求7所述的隧道反坡排水施工方法，其特征在于，所述输送泵为变频泵。