CN111908646B - 一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法，冲洗系统在原有的隧道排水管道上增加反渗透膜清洗设备、冲洗管道及冲洗水箱，经反渗透膜清洗设备处理后的水不含杂质且pH约为6左右，有利于防止隧道排水管的堵塞，加之系统增设加药装置，可对隧道排水管道进行日常冲洗阻垢及针对性消垢，该系统的运行可通过自动控制系统控制，运行管理方便，与此同时，反渗透清洗设备及排水系统排出的水均可通过集水井收集进行循环利用，节约水资源。冲洗方法是基于上述冲洗系统的冲洗步骤。综上所述，本发明提供的可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法稳定可靠、管理方便，对提高隧道工程的安全等级，推动我国给排水隧道等建设事业的发展，有着非常重要的意义。

Description

一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法。

背景技术

隧道的排水系统是隧道安全运营过程中的重要部分。通常情况下，隧道排水系统由环向排水盲沟（半圆排水管）、纵向排水盲沟（纵向盲管）、横向排水盲沟（横向导水管）及排水暗沟组成，围岩中的水通过隧道排水系统排出。目前，在各类铁路、公路隧道以及深挖给排水隧道建设中，隧道排水系统内碳酸盐、钙质盐等结晶现象非常常见，结晶现象主要存在于暴露在空气中的排水管道中。隧道排水管道因碳酸盐、钙质盐等结晶体阻塞，长期排水不通畅，致使隧道外部水压不断增大，隧道支护结构的支护抗力也随之增大，当隧道支护结构开裂后，隧道会出现不同程度的渗水漏水现象，严重影响隧道的使用寿命，甚至对经过隧道的车辆造成安全隐患。

隧道排水管内堵塞物的来源主要有三种：第一种是因地下水渗流结晶作用在隧道排水管内所生成的CaCO₃、MgCO₃、BaCO₃和BaSO₄等沉淀结晶物；第二种是地下水渗流流动过程中冲刷围岩所产生的围岩碎片及围岩颗粒，这些围岩碎片及围岩颗粒随地下水渗流运动而进入到隧道排水管内；第三种是在地表水补给地下水过程中，部分泥沙及细沙等随地下水流运动而进入到隧道排水管内。其中，沉淀结晶物的生成主要是化学作用，而围岩碎片、围岩颗粒及泥沙等主要是物理作用。隧道排水管正是在这些物理因素和化学因素的相互作用并相互促进之下而逐渐发生堵塞。

国内外文献表明：隧道排水管内沉淀结晶生成的影响因素主要有CO₂含量、温度、压力及水的pH值等，在上述几种因素的共同作用下促使隧道排水系统结晶沉淀的析出，其中，有关试验证明，当水溶液中的 pH>8.33 时，地下水对碳酸盐岩的溶蚀性不明显，此时对隧道排水管内碳酸盐的沉淀结晶有利；当水溶液中的pH<6.36 时，此时水溶液具有非常强烈的侵蚀性，会对排水管内生成的沉淀结晶物产生溶蚀作用，不利于隧道排水管的堵塞。与此同时，管道内表面越光滑，流速越大，排水通道内结晶体越难析出，结晶速率越慢。然而，目前解决结晶的主要措施包括优化隧道结构以加大排水纵坡以及通过采取加压设备来进行物理清除。但是，以上清除方式都存在着某种明显缺陷：比如加大排水纵坡会导致排水沟埋深加大或者隧道的坡度也会一起发生变化，不仅不经济科学，而且还不能有效清除结晶体；若采用加压设备的方式，会造成管理维护的问题，不利于长远对于问题的解决。

综上所述，目前仍然没有一个解决隧道排水系统结晶堵塞问题的有效处理措施，因此，提供一种稳定可靠、具有可防堵塞及可消除管道堵塞的作用、管理方便的有效方法或者措施，对提高隧道工程专业的技术创新，推动我国铁路、公路和给排水隧道等建设事业的发展，有着非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题的缺点，提供一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法，在原有的隧道排水管道的基础上增设反渗透膜清洗设备及冲洗管道对隧道的排水管道进行冲洗，达到隧道排水管道防堵塞的目的。

为实现上述的目的，本发明技术采用的技术方案是：

一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统，包括分别位于隧道两侧的左排水系统和右排水系统，所述左排水系统和右排水系统均包括顺次连通的取水井、深井泵、反渗透膜清洗设备、加药装置、第一增压泵、冲洗纵管、多个冲洗水箱、隧道纵向盲管、多条隧道横向导水管及排水暗沟、集水井及取水泵，还包括多个检修洞室、自动控制系统及控制面板；所述隧道纵向盲管具有一定的倾斜角度，且冲洗隧道纵向盲管及隧道横向导水管的顺序为由高位到低位；所述取水井、深井泵、集水井、取水泵及反渗透膜清洗设备位于所述隧道纵向盲管的低位端。

所述冲洗纵管与隧道纵向盲管平行，且位于隧道纵向盲管的上方，所述冲洗纵管尾端设有端盖。

所述冲洗纵管上设置相同间距的多个导水管，由高位到低位依次为第一导水管、第二导水管……第n导水管，依次与第一冲洗水箱、第二冲洗水箱……第n冲洗水箱连通，且每个冲洗水箱内部均设有低、中、高液位感应器。

所述第一、第二……第n冲洗水箱依次通过第一冲洗导水管、第二冲洗导水管……第n冲洗导水管与隧道纵向盲管连通；所述导水管及冲洗导水管上分别设有进水电磁阀及冲洗电磁阀，由高位到低位依次为第一、第二……第n进水电磁阀及第一、第二……第n冲洗电磁阀；所述冲洗水箱、进水电磁阀及冲洗电磁阀位于检修洞室内。

所述隧道横向导水管与隧道纵向盲管垂直，且由高位到低位依次为第一横向导水管、第二横向导水管……第n横向导水管，相邻横向导水管的间距相同，用于将隧道内的水排入排水暗沟。

所述冲洗纵管与导水管之间、冲洗导水管之间以及所述隧道纵向盲管与隧道横向导水管之间采用等径三通连接、所述冲洗导水管与隧道纵向盲管采用异径三通连接。

所述排水暗沟与集水井相连通，集水井通过取水泵与所述反渗透膜清洗设备连通，且所述集水井内设有低液位感应器。

所述反渗透膜清洗设备包括设备主体，在所述设备主体内设置：顺次连通的原水桶、原水泵、前置处理系统、精密过滤器、第二增压泵、反渗透膜过滤系统，所述进水口与深井泵、取水泵分别通过管道连通，所述原水桶与进水口连通，且连通管道上设有原水电磁阀；

所述前置处理系统包括顺次连通的多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器；

所述反渗透膜过滤系统是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口通过出水电磁阀与所述加药装置相连通，浓水排入排水暗沟；

所述原水桶内设有低、中、高液位感应器。

所述自动控制系统上设有控制面板，可实现对反渗透膜清洗设备、冲洗水箱、进水电磁阀及冲洗电磁阀的自动控制；

所述深井泵、取水泵、原水泵及第一、第二增压泵及系统内所有的电磁阀与感应器均与自动控制系统电性连接。

一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗方法，其基于上述一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统，包括以下步骤：

S1.打开反渗透膜清洗设备，可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统开启，自动控制系统通过集水井内的低液位感应器发来的信号判断集水井内是否有存水，有存水时通过取水泵将水打入原水桶备用，无存水时则通过深井泵在取水井中打水到原水桶中备用，自动控制系统通过原水箱的低液位感应器及高液位感应器控制取水泵及深井泵的开关；

S2.原水箱内的水经过反渗透膜清洗设备的前置处理系统、精密过滤器及反渗透膜过滤系统的软化、过滤产生的净水通过出水电磁阀流经加药装置内的阻垢剂或消垢剂，并通过第一增压泵的增压进入冲洗纵管，此时第一进水电磁阀打开，净水进入第一冲洗水箱，水满时，自动控制系统接收该冲洗水箱内高液位感应器的信号，控制第一进水电磁阀关闭，第二进水电磁阀打开，依次类推直至所有冲洗水箱内都存满水；

S3. 根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道无明显堵塞时，加药装置内加阻垢剂，每隔三到五天，自动控制系统控制第一冲洗电磁阀开启，对该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管进行冲洗，冲洗完成后，第一冲洗电磁阀关闭，第二冲洗电磁阀打开，冲洗该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管，与此同时，反渗透膜清洗设备制水，第一进水电磁阀打开，第一冲洗水箱中的水满后，控制系统获得水满信息，控制打开第二进水电磁阀进行第二冲洗水箱存水，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管冲洗完毕，所有冲洗水箱也顺次存水完毕，再进行下一次的冲洗，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗，将排水系统排出的水收集在集水井内；

S4.根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道出现明显的堵塞，则加药装置内加入消垢剂，通过自动控制系统控制堵塞段相邻的两个冲洗水箱的进水电磁阀依次打开，则净水流经消垢剂后进入两个冲洗水箱，水箱满后，控制两个冲洗电磁阀打开，冲洗该段堵塞的隧道纵向盲管及隧道横向导水管，如此循环，直至排水管道疏通为止。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，冲洗系统是在原有的隧道排水管道上增加反渗透膜清洗设备及冲洗管道、冲洗水箱，经反渗透膜清洗设备处理后的水不含杂质及可成垢的钙镁离子，更重要的是经反渗透膜过滤系统过滤后的水pH约为6左右，根据已有的知识，当水溶液中的pH<6.36 时，会对排水管内生成的沉淀结晶物产生溶蚀作用，有利于防止隧道排水管的堵塞，加之进行隧道排水管道冲洗时要经过加药装置内的阻垢药剂，则对隧道排水管道的防堵塞起到了双重保障的作用，而如若隧道排水管道真的发生堵塞，则在进行冲洗时在加药装置内添加消垢药剂，对于堵塞的地段针对性的冲洗消垢，隧道排水管道通畅后，再进行日常的冲洗。另外该系统所有电磁阀、水箱及增压泵的运行均可通过自动控制系统控制，运行管理方便，与此同时，反渗透清洗设备及排水系统排出的水均可通过集水井收集进行循环利用，节约水资源。冲洗方法是基于上述冲洗系统的冲洗步骤。综上所述，本发明提供的可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统及方法稳定可靠、管理方便，对提高隧道工程的安全等级，推动我国给排水隧道等建设事业的发展，有着非常重要的意义。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明中反渗透膜清洗设备与隧道排水系统连接的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图进一步说明本发明的实施例。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

由图1、2所示，一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统，包括分别位于隧道两侧的左排水系统和右排水系统，所述左排水系统和右排水系统均包括顺次连通的取水井1、深井泵2、反渗透膜清洗设备3、加药装置4、第一增压泵5、冲洗纵管6、多个冲洗水箱8、隧道纵向盲管14、多条隧道横向导水管15及排水暗沟16、集水井17及取水泵18，还包括多个检修洞室13、自动控制系统及控制面板；所述隧道纵向盲管14具有一定的倾斜角度，且冲洗隧道纵向盲管14及隧道横向导水管15的顺序为由高位到低位；所述取水井1、深井泵2、集水井17、取水泵18及反渗透膜清洗设备3位于所述隧道纵向盲管14的低位端。

所述冲洗纵管6与隧道纵向盲管14平行，且位于隧道纵向盲管14的上方，所述冲洗纵管6尾端设有端盖7；所述冲洗纵管6上设置相同间距的多个导水管9，由高位到低位依次为第一导水管9-1、第二导水管9-2……第n导水管9-n，依次与第一冲洗水箱8-1、第二冲洗水箱8-2……第n冲洗水箱8-n连通，且每个冲洗水箱8内部均设有低、中、高液位感应器；所述第一、第二……第n冲洗水箱8-1、8-2……8-n依次通过第一冲洗导水管11-1、第二冲洗导水管11-2……第n冲洗导水管11-n与隧道纵向盲管14连通，相邻两个冲洗导水管的间距为50m；所述导水管9及冲洗导水管11上分别设有进水电磁阀10及冲洗电磁阀12，由高位到低位依次为第一、第二……第n进水电磁阀10-1、10-2……10-n及第一、第二……第n冲洗电磁阀12-1、12-2……12-n；所述冲洗水箱8、进水电磁阀10及冲洗电磁阀12位于检修洞室13内。

所述隧道横向导水管15与隧道纵向盲14管垂直，且由高位到低位依次为第一横向导水管15-1、第二横向导水管15-2……第n横向导水管15-n，相邻横向导水管的间距均为10m，用于将隧道内的水排入排水暗沟16；所述冲洗纵管6、多个导水管9及多个冲洗导水管11的内径为65mm的PE波纹管, 所述隧道纵向盲管14与隧道横向导水管15为内径100mm的PE波纹管，所述冲洗纵管6与导水管9之间、与冲洗导水管11之间以及所述隧道纵向盲管14与隧道横向导水管15之间采用等径三通连接、所述冲洗导水管15与隧道纵向盲管14采用异径三通连接；所述排水暗沟16与集水井17相连通，集水井17通过取水泵18与所述反渗透膜清洗设备3连通，且所述集水井17内设有低液位感应器。

所述反渗透膜清洗设备包括设备主体，在所述设备主体内设置：顺次连通的原水桶21、原水泵22、前置处理系统23、精密过滤器24、第二增压泵25、反渗透膜过滤系统26，所述进水口19与深井泵2、取水泵18分别通过管道连通，所述原水桶21与进水口19连通，且连通管道上设有原水电磁阀20；所述前置处理系统23包括顺次连通的多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器；所述反渗透膜过滤系统26是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口通过出水电磁阀27与所述加药装置4相连通，浓水排入排水暗沟17；所述原水桶21内设有低、中、高液位感应器。

所述自动控制系统上设有控制面板，可实现对反渗透膜清洗设备3、冲洗水箱13、进水电磁阀9及冲洗电磁阀12的自动控制；所述深井泵2、取水泵18、原水泵22及第一、第二增压泵5、25及系统内所有的电磁阀与感应器均与自动控制系统电性连接。

实施例2

本发明实施例提供一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗方法，其基于实施例1提供的一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统，包括以下步骤：

S1.打开反渗透膜清洗设备3，可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统开启，自动控制系统通过集水井17内的低液位感应器发来的信号判断集水井17内是否有存水，有存水时通过取水泵18将水打入原水桶21备用，无存水时则通过深井泵2在取水井1中打水到原水桶21中备用，自动控制系统通过原水箱21的低液位感应器及高液位感应器控制取水泵18及深井泵2的开关；

S2.原水箱21内的水经过反渗透膜清洗设备3的前置处理系统23、精密过滤器24及反渗透膜过滤系统26的软化、过滤产生的净水通过出水电磁阀27流经加药装置4内的阻垢剂或消垢剂，并通过第一增压泵5的增压进入冲洗纵管6，此时第一进水电磁阀9-1打开，净水进入第一冲洗水箱8-1，水满时，自动控制系统接收第一冲洗水箱8-1内高液位感应器的信号，控制第一进水电磁阀9-1关闭，第二进水电磁阀9-2打开，依次类推直至所有冲洗水箱内都存满水；

S3. 根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道无明显堵塞时，加药装置4内加阻垢剂，每隔三到五天，自动控制系统控制第一冲洗电磁阀12-1开启，对该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管进行冲洗，冲洗完成后，第一冲洗电磁阀12-1关闭，第二冲洗电磁阀12-2打开，冲洗该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管，与此同时，反渗透膜清洗设备3制水，第一进水电磁阀9-1打开，第一冲洗水箱8-1中的水满后，控制系统获得水满信息，控制打开第二进水电磁阀9-2进行第二冲洗水箱8-2存水，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管15冲洗完毕，所有冲洗水箱8也顺次存水完毕，再进行下一次的冲洗，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗，将排水系统排出的水收集在集水井17内；

S4.根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道出现明显的堵塞，则加药装置4内加入消垢剂，通过自动控制系统控制堵塞段相邻的两个冲洗水箱的进水电磁阀依次打开，则净水流经消垢剂后进入两个冲洗水箱，水箱满后，控制两个冲洗电磁阀打开，冲洗该段堵塞的隧道纵向盲管及隧道横向导水管，如此循环，直至排水管道疏通为止。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可防堵塞的隧道排水管道冲洗方法，其特征在于，包括分别位于隧道两侧的左排水系统和右排水系统，所述左排水系统和右排水系统均包括顺次连通的取水井、深井泵、反渗透膜清洗设备、加药装置、第一增压泵、冲洗纵管、多个冲洗水箱、隧道纵向盲管、多条隧道横向导水管及排水暗沟、集水井及取水泵，还包括多个检修洞室、自动控制系统及控制面板；所述隧道纵向盲管具有一定的倾斜角度，且冲洗隧道纵向盲管及隧道横向导水管的顺序为由高位到低位；所述取水井、深井泵、集水井、取水泵及反渗透膜清洗设备位于所述隧道纵向盲管的低位端；

所述冲洗纵管与隧道纵向盲管平行，且位于隧道纵向盲管的上方，所述冲洗纵管尾端设有端盖；

所述冲洗纵管上设置相同间距的多个导水管，由高位到低位依次为第一导水管、第二导水管……第n导水管，依次与第一冲洗水箱、第二冲洗水箱……第n冲洗水箱连通，且每个冲洗水箱内部均设有低、中、高液位感应器；

所述第一、第二……第n冲洗水箱依次通过第一冲洗导水管、第二冲洗导水管……第n冲洗导水管与隧道纵向盲管连通；所述导水管及冲洗导水管上分别设有进水电磁阀及冲洗电磁阀，由高位到低位依次为第一、第二……第n进水电磁阀及第一、第二……第n冲洗电磁阀；所述冲洗水箱、进水电磁阀及冲洗电磁阀位于检修洞室内；

所述隧道横向导水管与隧道纵向盲管垂直，且由高位到低位依次为第一横向导水管、第二横向导水管……第n横向导水管，相邻横向导水管的间距相同，用于将隧道内的水排入排水暗沟；

所述冲洗纵管与导水管之间、冲洗导水管之间以及所述隧道纵向盲管与隧道横向导水管之间采用等径三通连接、所述冲洗导水管与隧道纵向盲管采用异径三通连接；

所述排水暗沟与集水井相连通，集水井通过取水泵与所述反渗透膜清洗设备连通，且所述集水井内设有低液位感应器；

所述反渗透膜清洗设备包括设备主体，在所述设备主体内设置：顺次连通的原水桶、原水泵、前置处理系统、精密过滤器、第二增压泵、反渗透膜过滤系统，进水口与深井泵、取水泵分别通过管道连通，所述原水桶与进水口连通，且连通管道上设有原水电磁阀；所述前置处理系统包括顺次连通的多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器；所述反渗透膜过滤系统是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口通过出水电磁阀与所述加药装置相连通，浓水排入排水暗沟；所述原水桶内设有低、中、高液位感应器；

所述自动控制系统上设有控制面板，可实现对反渗透膜清洗设备、冲洗水箱、进水电磁阀及冲洗电磁阀的自动控制；所述深井泵、取水泵、原水泵及第一、第二增压泵及系统内所有的电磁阀与感应器均与自动控制系统电性连接；

其冲洗方法包括以下步骤：

S1.打开反渗透膜清洗设备，可防堵塞的隧道排水管道冲洗系统开启，自动控制系统通过集水井内的低液位感应器发来的信号判断集水井内是否有存水，有存水时通过取水泵将水打入原水桶备用，无存水时则通过深井泵在取水井中打水到原水桶中备用，自动控制系统通过原水箱的低液位感应器及高液位感应器控制取水泵及深井泵的开关；

S2.原水箱内的水经过反渗透膜清洗设备的前置处理系统、精密过滤器及反渗透膜过滤系统的软化、过滤产生的净水通过出水电磁阀流经加药装置内的阻垢剂或消垢剂，并通过第一增压泵的增压进入冲洗纵管，此时第一进水电磁阀打开，净水进入第一冲洗水箱，水满时，自动控制系统接收该冲洗水箱内高液位感应器的信号，控制第一进水电磁阀关闭，第二进水电磁阀打开，依次类推直至所有冲洗水箱内都存满水；

S3. 根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道无明显堵塞时，加药装置内加阻垢剂，每隔三到五天，自动控制系统控制第一冲洗电磁阀开启，对该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管进行冲洗，冲洗完成后，第一冲洗电磁阀关闭，第二冲洗电磁阀打开，冲洗该段隧道纵向盲管及隧道横向导水管，与此同时，反渗透膜清洗设备制水，第一进水电磁阀打开，第一冲洗水箱中的水满后，控制系统获得水满信息，控制打开第二进水电磁阀进行第二冲洗水箱存水，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管冲洗完毕，所有冲洗水箱也顺次存水完毕，再进行下一次的冲洗，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗，将排水系统排出的水收集在集水井内；

S4.根据隧道维护人员对隧道排水管道的观察，若隧道排水管道出现明显的堵塞，则加药装置内加入消垢剂，通过自动控制系统控制堵塞段相邻的两个冲洗水箱的进水电磁阀依次打开，则净水流经消垢剂后进入两个冲洗水箱，水箱满后，控制两个冲洗电磁阀打开，冲洗该段堵塞的隧道纵向盲管及隧道横向导水管，如此循环，直至排水管道疏通为止。