CN111878085A - 一种倒虹吸工程施工方法 - Google Patents

Abstract

一种倒虹吸工程施工方法，对倒虹吸隧洞进行施工，所述施工方法包括隧洞挖掘方法、衬砌浇注方法；所述隧洞包括出口池洞、进口池洞、水平段、斜管段；所述隧洞挖掘方法包括：开挖方法、爆破方法；所述开挖方法包括首先开挖出口池洞、然后开挖斜管段与水平段、最后开挖进口池洞；所述爆破方法包括在开挖之前对隧洞进行爆破，爆破步骤如下：步骤一、首先开挖导洞，以探明前方地质情况，所述导洞位于待挖掘隧洞的下方；步骤二、对导洞进行清渣处理，用运渣车将渣土运出导洞；步骤三、在待开挖面上钻出钻眼以填放爆破炸药，所述钻眼围成至少两个直径不同的圆，同时还包括水平排布的钻眼；步骤四、爆破后，用运渣车将渣土运出隧洞。

Description

一种倒虹吸工程施工方法

技术领域

本发明涉及倒虹吸工程领域，具体涉及一种倒虹吸工程施工方法。

背景技术

随着科学技术的进步，水源的分布不均问题凸显，对于干旱地区而言，修建了长距离水渠或水路尤为重要，将水从水源丰富地区调度到沿途的分水口及下游。当渠道遇到平面交叉的道路或河沟时，通常通过倒虹吸技术来解决，使水从路面或河沟下穿过。倒虹吸工程具有施工方便、成本低等优点。我国已经多地使用倒虹吸技术，安排了倒虹吸工程，通过直段、斜段的倒虹吸隧洞将水利资源进行传输。在倒虹吸工程中，常使用针梁式台车进行衬砌、浇注等作业。

现有技术倒虹吸工程中的不足如下：

1、现有技术的针梁式台车，针对混凝土浇注过程中的过量膨胀问题设置了泄压结构，然而泄压结构冗繁，所占体积大，带来的连锁反应就是还得额外设置支撑结构。

、现有技术的针梁式台车，针对混凝土浇注过程中的过量膨胀问题设置了泄压结构，然而只考虑了泄压，没有考虑泄压后的排放问题，往往导致随意排放污染台车。

、现有技术的针梁式台车，浇注喷头都是直接喷出混凝土，没有考虑混凝土喷出后的流向问题，无法精准控制混凝土的流向。

、现有技术的针梁式台车，浇注过程中会有阀对浇注进行控制，然而浇注物料往往残留在阀上，很快就会污染阀板影响阀板的进一步使用。

、现有技术的针梁式台车，浇注喷头体积较小，加工或者实现更多功能难度较大。

、现有技术的浇注阀，清洁时造成污水横流，难以有很好的清洁手段收集污水。

、现有技术倒虹吸工程施工中，开挖隧洞时直接开挖往往无法查明前方地质情况，且爆破效果不佳。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种倒虹吸工程施工方法，对倒虹吸隧洞进行施工，所述施工方法包括隧洞挖掘方法、衬砌浇注方法、通气方法；所述隧洞包括出口池洞、进口池洞、水平段、斜管段；所述通气方法包括钻机在隧洞上方向下钻孔连通隧洞与外界；

所述隧洞挖掘方法包括：开挖方法、爆破方法；所述开挖方法包括首先开挖出口池洞、然后开挖斜管段与水平段、最后开挖进口池洞；所述爆破方法包括在开挖之前对隧洞进行爆破，爆破步骤如下：

步骤一、首先开挖导洞，以探明前方地质情况，所述导洞位于待挖掘隧洞的下方；

步骤二、对导洞进行清渣处理，用运渣车将渣土运出导洞；

步骤三、在待开挖面上钻出钻眼以填放爆破炸药，所述钻眼围成至少两个直径不同的圆，同时还包括水平排布的钻眼；

步骤四、爆破后，用运渣车将渣土运出隧洞；

衬砌时利用针梁式台车进行衬砌，所述针梁式台车包括：液压源、抗浮千斤顶、竖向油缸、支座、脱模油缸、混凝土浇注组件、台车主体；所述混凝土浇注组件包括浇注接头、浇注阀，所述浇注接头包括引流面、抬高区、泄压元件、泄压弹簧、泄压通道；所述引流面引导混凝土斜向流动从而使得浇注面上出现遮蔽区，所述泄压通道包括浇注接头段与浇注阀段；所述浇注阀段末端设有排出口，所述浇注阀包括封口板、阀板、阀杆、驱动装置、枢轴、阀套、法兰套、支撑板、阀体，所述阀杆包括第一轴段、第二轴段，所述阀板包括第一导向面、第二导向面、落料口、第一通道段、第二通道段、第三通道段、落料球、落料弹簧；所述泄压通道的浇注接头段包括一段孔、二段孔、三段孔；所述一段孔中螺纹连接有锁紧套；

所述浇注接头的喷口外缘设置引流面，所述引流面倾斜设置，所述浇注接头包括浇注段与连接段，所述浇注段位于浇注面上方，所述连接段位于浇注面下方，所述连接段与所述浇注阀可拆卸连接；所述浇注段的下段设置抬高区，抬高区上方设有泄压口，泄压口位于一段孔中，所述锁紧套为内外嵌套结构，外层嵌套长度与一段孔长度相同，内层嵌套长度小于一段孔的长度，所述内层嵌套与泄压元件形状匹配；所述二段孔中设置有所述泄压弹簧，所述一段孔的内径大于二段孔的内径，所述二段孔的内径大于三段孔的内径；所述泄压弹簧抵接在二段孔与三段孔之间的台肩上；

所述阀体的内壁上设有所述枢轴，所述封口板围绕所述枢轴转动，闭合时关闭所述排出口，开启时封口板水平设置，所述封口板水平设置时位于所述阀板的上方；所述第一导向面与水平面之间的夹角大于所述第二导向面与水平面之间的夹角，所述落料口位于阀板上表面左侧，所述第一通道段与第二通道段由两侧向中央内径渐缩，所述第三通道段竖直设置，所述落料球与落料弹簧位于所述第二通道段中，所述阀体上延伸出阀套，所述阀套与所述法兰套通过螺栓连接，所述第一轴段与所述第二轴段构成浇注阀的阀轴，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，所述第二轴段外侧套设有支撑板，所述支撑板通过连接件与所述驱动装置连接；

所述衬砌浇注方法包括：阀板打开时，向上流动的混凝土冲击封口板，使得所述封口板枢转关闭所述排出口；浇注步骤全部完成后，关闭所述阀板，由于浇注阀的阀板关闭存在延时，额外浇注的混凝土填满遮蔽区与抬高区，顶开所述泄压元件进入泄压通道，从排出口排出，排出的混凝土通过第一、第二导向面进入所述落料口，顶开第二通道段中的落料球使得混凝土回流。

进一步的，所述浇注接头设置在针梁式台车最上方。

进一步的，所述泄压通道至少为两条，且左右对称设置。

进一步的，所述浇注接头设置在针梁式台车侧方。

进一步的，所述泄压通道为一条，且位于浇注接头下侧。

进一步的，所述泄压元件为半球形。

进一步的，所述第三通道段位于阀板下表面右侧。

进一步的，所述三段孔包括横孔与竖孔。

进一步的，所述竖孔延伸穿过所述浇注接头延伸至浇注阀的阀体中。

进一步的，所述外层嵌套外表面设有螺纹。

本发明的有益效果是：

1、针对背景技术的第1点，采取了集成式结构，将泄压结构、泄压物料的存储结构集成到原有的喷头与阀中，完全没有增加额外的体积，且实现了更多的功能。

、针对背景技术的第2点，将泄压后的物料流向设定为原路返回，具体为通过阀板与回流路回流到管道中，既回收了物料，又不需要增加额外的物料存储收集装置，减少了冗余部件与体积。

、针对背景技术的第3点，采取了两个方案：

1）引流面的设计，使得喷出的混凝土有一个倾斜角度，倾斜角度下出现了遮蔽区，遮蔽区提供了一个暂时安全的空间，避免混凝土不期望的进入泄压通道。

）抬高区的设计，使得偶尔进入遮蔽区的混凝土也不会进入泄压通道，从而准确实现只有在泄压工况时才会泄压的需求。

、针对背景技术的第4点，采取了阀板中设置落料路径的设计，使得物料不会残余，增加了阀板的清洁周期时长。

、针对背景技术的第5点，采取了三段孔的设计，并配合锁紧套，使得加工难度大幅度降低，不需要额外的加工单向阀口的收口或者缩口。

、针对背景技术的第6点，由于阀与浇注接头上端距离短，直接从上方对准阀板吹扫或者喷水即可，污水或残余物料直接从落料路径中落下，不会有任何污染。

、针对背景技术的第7点，采用了导洞开挖与爆破相结合的方法，实现了隧洞的平稳开挖。

注：上述设计不分先后，每一条都使得本发明相对现有技术具有区别和显著的进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明针梁式台车示意图

图2是本发明针梁式台车截面图

图3是本发明浇注结构工作原理图

图4是本发明浇注结构中的浇注阀部分放大图

图5是本发明浇注结构中的泄压元件部分放大图

图6是本发明导洞及钻眼（炮眼）布置图

图7是本发明台车工作图

图8是本发明钻通气孔图

图中，附图标记如下：

1、针梁式台车2、液压源3、抗浮千斤顶4、竖向油缸5、支座6、脱模油缸7、混凝土浇注组件8、台车主体9、浇注接头10、浇注阀11、浇注面12、引流面13、遮蔽区14、抬高区15、泄压元件16、泄压弹簧17、泄压通道18、排出口19、封口板20、阀板21、阀杆22、驱动装置23、枢轴24、第一导向面25、第二导向面26、落料口27、第一通道段28、落料球29、第三通道段30、第二通道段31、落料弹簧 32、阀套33、法兰套34、第二轴段35、支撑板36、第一轴段37、阀体151、一段孔152、二段孔153、三段孔154、锁紧套38、导洞39、钻眼40、支撑件41、钢丝绳42、钻机43、通气孔。

具体实施方式

如图所示：一种倒虹吸工程施工方法，对倒虹吸隧洞进行施工，所述施工方法包括隧洞挖掘方法、衬砌浇注方法、通气方法；所述隧洞包括出口池洞、进口池洞、水平段、斜管段；所述通气方法包括钻机在隧洞上方向下钻孔连通隧洞与外界；进行补气和排气，避免出现负压等不期望的工况。

所述隧洞挖掘方法包括：开挖方法、爆破方法；所述开挖方法包括首先开挖出口池洞、然后开挖斜管段与水平段、最后开挖进口池洞；所述爆破方法包括在开挖之前对隧洞进行爆破，爆破步骤如下：

步骤一、首先开挖导洞，以探明前方地质情况，所述导洞位于待挖掘隧洞的下方；

步骤二、对导洞进行清渣处理，用运渣车将渣土运出导洞；

步骤三、在待开挖面上钻出钻眼以填放爆破炸药，所述钻眼围成至少两个直径不同的圆，同时还包括水平排布的钻眼；

步骤四、爆破后，用运渣车将渣土运出隧洞；

衬砌时利用针梁式台车进行衬砌，所述针梁式台车包括：液压源、抗浮千斤顶、竖向油缸、支座、脱模油缸、混凝土浇注组件、台车主体；所述混凝土浇注组件包括浇注接头、浇注阀，所述浇注接头包括引流面、抬高区、泄压元件、泄压弹簧、泄压通道；所述引流面引导混凝土斜向流动从而使得浇注面上出现遮蔽区，所述泄压通道包括浇注接头段与浇注阀段；所述浇注阀段末端设有排出口，所述浇注阀包括封口板、阀板、阀杆、驱动装置、枢轴、阀套、法兰套、支撑板、阀体，所述阀杆包括第一轴段、第二轴段，所述阀板包括第一导向面、第二导向面、落料口、第一通道段、第二通道段、第三通道段、落料球、落料弹簧；所述泄压通道的浇注接头段包括一段孔、二段孔、三段孔；所述一段孔中螺纹连接有锁紧套；

所述浇注接头的喷口外缘设置引流面，所述引流面倾斜设置，所述浇注接头包括浇注段与连接段，所述浇注段位于浇注面上方，所述连接段位于浇注面下方，所述连接段与所述浇注阀可拆卸连接；所述浇注段的下段设置抬高区，抬高区上方设有泄压口，泄压口位于一段孔中，所述锁紧套为内外嵌套结构，外层嵌套长度与一段孔长度相同，内层嵌套长度小于一段孔的长度，所述内层嵌套与泄压元件形状匹配；所述二段孔中设置有所述泄压弹簧，所述一段孔的内径大于二段孔的内径，所述二段孔的内径大于三段孔的内径；所述泄压弹簧抵接在二段孔与三段孔之间的台肩上；

所述阀体的内壁上设有所述枢轴，所述封口板围绕所述枢轴转动，闭合时关闭所述排出口，开启时封口板水平设置，所述封口板水平设置时位于所述阀板的上方；所述第一导向面与水平面之间的夹角大于所述第二导向面与水平面之间的夹角，所述落料口位于阀板上表面左侧，所述第一通道段与第二通道段由两侧向中央内径渐缩，所述第三通道段竖直设置，所述落料球与落料弹簧位于所述第二通道段中，所述阀体上延伸出阀套，所述阀套与所述法兰套通过螺栓连接，所述第一轴段与所述第二轴段构成浇注阀的阀轴，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，所述第二轴段外侧套设有支撑板，所述支撑板通过连接件与所述驱动装置连接；

所述衬砌浇注方法包括：阀板打开时，向上流动的混凝土冲击封口板，使得所述封口板枢转关闭所述排出口；浇注步骤全部完成后，关闭所述阀板，由于浇注阀的阀板关闭存在延时，额外浇注的混凝土填满遮蔽区与抬高区，顶开所述泄压元件进入泄压通道，从排出口排出，排出的混凝土通过第一、第二导向面进入所述落料口，顶开第二通道段中的落料球使得混凝土回流。

如图所示：所述浇注接头设置在针梁式台车最上方。所述泄压通道至少为两条，且左右对称设置。所述浇注接头设置在针梁式台车侧方。所述泄压通道为一条，且位于浇注接头下侧。所述泄压元件为半球形。所述第三通道段位于阀板下表面右侧。所述三段孔包括横孔与竖孔。所述竖孔延伸穿过所述浇注接头延伸至浇注阀的阀体中。所述外层嵌套外表面设有螺纹。

停机后，对所述阀板上方喷射清洁液冲洗，使得残余混凝土通过第一、第二导向面进入所述落料口，顶开第二通道段中的落料球落下。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种倒虹吸工程施工方法，对倒虹吸隧洞进行施工，其特征在于，所述施工方法包括隧洞挖掘方法、衬砌浇注方法、通气方法；所述隧洞包括出口池洞、进口池洞、水平段、斜管段；所述通气方法包括钻机在隧洞上方向下钻孔连通隧洞与外界；

所述隧洞挖掘方法包括：开挖方法、爆破方法；所述开挖方法包括首先开挖出口池洞、然后开挖斜管段与水平段、最后开挖进口池洞；所述爆破方法包括在开挖之前对隧洞进行爆破，爆破步骤如下：

步骤一、首先开挖导洞，以探明前方地质情况，所述导洞位于待挖掘隧洞的下部；

步骤二、对导洞进行清渣处理，用运渣车将渣土运出导洞；

步骤三、在待开挖面上钻出钻眼以填放爆破炸药，所述钻眼围成至少两个直径不同的圆，同时还设置水平排布的钻眼；

步骤四、爆破后，用运渣车将渣土运出隧洞；

衬砌时利用针梁式台车进行衬砌，所述针梁式台车包括：所述液压源、所述抗浮千斤顶、竖向油缸、支座、脱模油缸、混凝土浇注组件、台车主体；所述混凝土浇注组件包括浇注接头、浇注阀，所述浇注接头包括引流面、抬高区、泄压元件、泄压弹簧、泄压通道；所述引流面引导混凝土斜向流动从而使得浇注面上出现遮蔽区，所述泄压通道包括浇注接头段与浇注阀段；所述浇注阀段末端设有排出口，所述浇注阀包括封口板、阀板、阀杆、驱动装置、枢轴、阀套、法兰套、支撑板、阀体，所述阀杆包括第一轴段、第二轴段，所述阀板包括第一导向面、第二导向面、落料口、第一通道段、第二通道段、第三通道段、落料球、落料弹簧；所述泄压通道的浇注接头段包括一段孔、二段孔、三段孔；所述一段孔中螺纹连接有锁紧套；

所述浇注接头的喷口外缘设置引流面，所述引流面倾斜设置，所述浇注接头包括浇注段与连接段，所述浇注段位于浇注面上方，所述连接段位于浇注面下方，所述连接段与所述浇注阀可拆卸连接；所述浇注段的下段设置抬高区，抬高区上方设有泄压口，泄压口位于一段孔中，所述锁紧套为内外嵌套结构，外层嵌套长度与一段孔长度相同，内层嵌套长度小于一段孔的长度，所述内层嵌套与泄压元件形状匹配；所述二段孔中设置有所述泄压弹簧，所述一段孔的内径大于二段孔的内径，所述二段孔的内径大于三段孔的内径；所述泄压弹簧抵接在二段孔与三段孔之间的台肩上；

所述阀体的内壁上设有所述枢轴，所述封口板围绕所述枢轴转动，闭合时关闭所述排出口，开启时封口板水平设置，所述封口板水平设置时位于所述阀板的上方；所述第一导向面与水平面之间的夹角大于所述第二导向面与水平面之间的夹角，所述落料口位于阀板上表面左侧，所述第一通道段与第二通道段由两侧向中央内径渐缩，所述第三通道段竖直设置，所述落料球与落料弹簧位于所述第二通道段中，所述阀体上延伸出阀套，所述阀套与所述法兰套通过螺栓连接，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，所述第二轴段外侧套设有支撑板，所述支撑板通过连接件与所述驱动装置连接；

所述衬砌浇注方法包括：阀板打开时，向上流动的混凝土冲击封口板，使得所述封口板枢转关闭所述排出口；浇注步骤全部完成后，关闭所述阀板，由于浇注阀的阀板关闭存在延时，额外浇注的混凝土填满遮蔽区与抬高区，顶开所述泄压元件进入泄压通道，从排出口排出，排出的混凝土通过第一、第二导向面进入所述落料口，顶开第二通道段中的落料球使得混凝土回流。

2.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述浇注接头设置在针梁式台车最上方。

3.根据权利要求2所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述泄压通道至少为两条，且左右对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述浇注接头设置在针梁式台车侧方。

5.根据权利要求4所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述泄压通道为一条，且位于浇注接头下侧。

6.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述泄压元件为半球形。

7.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述第三通道段位于阀板下表面右侧。

8.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述三段孔包括横孔与竖孔。

9.根据权利要求8所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述竖孔延伸穿过所述浇注接头延伸至浇注阀的阀体中。

10.根据权利要求1所述的一种倒虹吸工程施工方法，其特征在于：所述外层嵌套外表面设有螺纹。

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