CN111924994A - 一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统及方法，该处理系统是在原有隧道排水系统的排水管道的基础上增设反渗透膜清洗设备和冲洗管道，经该系统处理后的水不含杂质及可成垢的钙镁离子，且pH约为6左右，有利于防止隧道排水管的结晶堵塞，另该处理系统可通过防结垢装置及消垢装置在系统内加药可对隧道排水管道有效防垢消垢，该系统还可通过控制系统自动控制，稳定可靠、运行管理方便。处理方法是基于上述处理系统。本发明提供的用于隧道排水管道防堵塞的处理系统及方法对提高隧道工程安全等级，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。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统及方法。
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。然而，在我国东北、西北、西南、华南等地区的铁路隧道和公路隧道都出现了运营一段时间后排水系统因沉淀结晶物堆积导致的排水盲管堵塞。隧道排水盲管的堵塞会导致隧道排水系统排水能力的下降，在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，对隧道的营运产生潜在的安全隐患。
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，对提高隧道工程安全等级，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，提供一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统及方法，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：
一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，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、冲洗纵管、多条冲洗导水管、多个冲洗电磁阀、隧道纵向盲管、多条隧道横向导水管及排水暗沟，还包括多个检修洞室、控制系统及控制面板；
所述取水井、深井泵及反渗透膜清洗设备位于隧道的起始端或末端；
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；
所述冲洗纵管上设有相同间距的多条冲洗导水管，由高位到低位依次为第一冲洗导水管、第二冲洗导水管……第n冲洗导水管，冲洗导水管上连接有冲洗电磁阀，与第一至第n冲洗导水管对应的冲洗电磁阀分别为第一冲洗电磁阀、第二冲洗电磁阀……第n冲洗电磁阀；
所述冲洗导水管是由进水导管、冲洗电磁阀、出水导管顺次连接而成，且冲洗电磁阀位于对应的检修洞室内；
所述多条隧道横向导水管与隧道纵向盲管垂直，相邻横向导水管的间距相同，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，用于将隧道内的水排入排水暗沟；
所述冲洗纵管与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、第一增压泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器、精密过滤器、第二增压泵、反渗透膜过滤系统、净水桶、防结垢装置及消垢装置、第三增压泵，所述原水桶与进水口连通，所述进水口与深井泵通过管道连通；
在所述进水口与所述原水桶连通的管道上设置进水电磁阀；
所述反渗透膜过滤系统是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口与所述净水桶相连通，浓水排入排水暗沟；
所述净水桶的出水分为两路，一路经第一电磁阀与防结垢装置相连通，另一路经第二电磁阀与消垢装置相连通，防结垢装置/消垢装置的出水管路经第三增压泵与所述冲洗纵管连通；
所述防结垢装置内放有阻垢剂，包括但不限于硅磷晶阻垢剂，所述消垢装置内放有消垢剂，包括但不限于酸性溶质和/或溶液；
所述原水桶及净水桶内均设有低、中、高液位感应器。
所述控制系统上设有控制面板，可实现对反渗透膜清洗设备的自动控制；
所述第一、第二及第三增压泵及系统内所有电磁阀、感应器均与控制系统电性连接。
一种用于隧道排水管道防堵塞的处理方法，包括以下步骤：
S1.深井泵在取水井中将水打入原水桶备用，控制系统通过原水桶内低液位反应器及高液位反应器的信号信息控制深井泵的开关；
S2.原水桶内的水经过反渗透膜清洗设备的过滤、软化以及反渗透膜过滤系统过滤产生的净水入净水箱保存；
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，每隔三到五天，控制系统控制第一电磁阀及第一冲洗电磁阀开启，该系统净水箱内的净水经过防结垢装置对第一段的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，反渗透膜清洗设备制水，净水箱中的水满后，控制系统获得水满信息，控制打开第二冲洗电磁阀进行第二段的冲洗，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管冲洗完毕，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗；
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，通过控制系统控制第二电磁阀开启，同时该堵塞段相邻的两个冲洗电磁阀依次打开，则净水流经消垢装置流入该堵塞段达到消垢的目的。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，在原有的隧道排水管道，增加反渗透膜清洗设备，反渗透膜清洗设备的前面设有多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器及反渗透膜过滤系统，净水箱的后面设有防结垢装置及消垢装置，经过滤、软化的水经过反渗透膜过滤系统的过滤后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防结垢装置内的阻垢药剂，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，则在进行冲洗时选择不经过阻垢药剂而经过消垢装置内的消垢药剂，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控制系统控制，运行管理方便，需要人为管理的时间成本大大降低。综上所述，该系统稳定可靠、具有可防堵塞及可消除管道堵塞作用、管理方便，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。
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；
图3为本发明中冲洗管道与隧道排水管道施工布置结构正视图、侧视图、A-A面侧视图及B-B面侧视图；
图4为本发明中检修洞室内的简单布置结构示意图。
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1～4所示，一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，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、冲洗纵管4、多条冲洗导水管6、多个冲洗电磁阀7、隧道纵向盲管8、多条隧道横向导水管9及排水暗沟10，还包括多个检修洞室A、控制系统27及控制面板28；所述取水井1、深井泵2及反渗透膜清洗设备3位于隧道的起始端或末端；所述隧道纵向盲管8的倾斜角度为3°，且冲洗隧道纵向盲管8及隧道横向导水管9的顺序为由高位到低位。
所述冲洗纵管4与隧道纵向盲管8平行，且位于隧道纵向盲管8的上方，所述冲洗纵管4尾端设有端盖5；所述冲洗纵管4上设有相同间距的多条冲洗导水管6，间距为50m,由高位到低位依次为第一冲洗导水管6-1、第二冲洗导水管6-2……第n冲洗导水管6-n，冲洗导水管6上连接有冲洗电磁阀7，与第一至第n冲洗导水管6-1～6-n对应的冲洗电磁阀分别为第一冲洗电磁阀7-1、第二冲洗电磁阀7-2……第n冲洗电磁阀7-n；所述冲洗导水管6是由进水导管A1、冲洗电磁阀7、出水导管A2顺次连接而成，且冲洗电磁阀6位于对应的检修洞室A内，检修洞室A用于冲洗电磁阀7的检修维护；所述多条隧道横向导水管9与隧道纵向盲管8垂直，相邻横向导水管的间距为10m，且由高位到低位依次为第一横向导水管9-1、第二横向导水管9-2……第n冲横向导水管9-n，用于将隧道内的水排入排水暗沟10；所述冲洗纵管4与冲洗导水管6的内径为65mm的PE波纹管, 所述隧道纵向盲管8与隧道横向导水管9为内径100mm的PE波纹管，所述冲洗纵管4与冲洗导水管6之间以及所述隧道纵向盲管8与隧道横向导水管9之间采用等径三通连接、所述冲洗导水管6与隧道纵向盲管8采用异径三通连接。
所述反渗透膜清洗设备3包括设备主体，在所述设备主体内设置：顺次连通的原水桶13、第一增压泵14、多介质过滤器15、活性炭过滤器16、软化过滤器17、精密过滤器18、第二增压泵19、反渗透膜过滤系统20、净水桶21、防结垢装置23及消垢装置24、第三增压泵26，所述原水桶13与进水口11连通，所述进水口11与深井泵2通过管道连通；在所述进水口11与所述原水桶13连通的管道上设置进水电磁阀12；所述反渗透膜过滤系统20是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口与所述净水桶21相连通，浓水排入排水暗沟10。
所述净水桶21的出水分为两路，一路经第一电磁阀22与防结垢装置23相连通，另一路经第二电磁阀24与消垢装置25相连通，防结垢装置23/消垢装置25的出水管路经第三增压泵26与所述冲洗纵管4连通；所述防结垢装置23内放有阻垢剂，包括但不限于硅磷晶阻垢剂，所述消垢装置25内放有消垢剂，包括但不限于酸性溶质和/或溶液；所述原水桶13及净水桶21内均设有低、中、高液位感应器。
所述控制系统27上设有控制面板28，可实现对反渗透膜清洗设备3的自动控制；所述第一、第二及第三增压泵14、19、26及系统内所有电磁阀、感应器均与控制系统27电性连接。
实施例2
本发明实施例提供一种用于隧道排水管道防堵塞的处理方法，其基于实施例1提供的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，包括以下步骤：
S1.深井泵2在取水井1中将水打入原水桶13备用，控制系统27通过原水桶13内低液位反应器及高液位反应器的信号信息控制深井泵的开关；
S2.原水桶13内的水经过反渗透膜清洗设备3的过滤、软化以及反渗透膜过滤系统20过滤产生的净水入净水箱21保存；
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，每隔三到五天，控制系统27控制第一电磁阀22及第一冲洗电磁阀7-1开启，该系统净水箱21内的净水经过防结垢装置23内的硅磷晶阻垢剂，经试验发现，经第三增压泵26的增压使冲洗导管6-1的出水流量达40t/h以上，即可完成对第一段的隧道横向导水管即第一至第五横向导水管9-1～9-5进行冲洗，冲洗完成后，第一冲洗电磁阀6-1关闭，反渗透膜清洗设备3制水，净水箱21中的水满后，控制系统27通过高液位反应器获得水满信息，控制打开第二冲洗电磁阀7-2进行第二段的的隧道横向导水管冲洗，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管9冲洗完毕，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗；
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，如第二横向导水管9-2及第三横向导水管9-3堵塞时，控制系统27控制第二电磁阀24开启，同时将第一冲洗电磁阀7-1及第二冲洗电磁阀7-2依次打开，则净水流经消垢装置25，并与消垢装置25内酸性溶质和/或溶液混合后流入该堵塞段，最终达到消垢的目的。
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 (9)
1.一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，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、冲洗纵管、多条冲洗导水管、多个冲洗电磁阀、隧道纵向盲管、多条隧道横向导水管及排水暗沟，还包括多个检修洞室、控制系统及控制面板；所述取水井、深井泵及反渗透膜清洗设备位于隧道的起始端或末端；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。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，所述冲洗纵管上设有相同间距的多条冲洗导水管，由高位到低位依次为第一冲洗导水管、第二冲洗导水管……第n冲洗导水管，冲洗导水管上连接有冲洗电磁阀，与第一至第n冲洗导水管对应的冲洗电磁阀分别为第一冲洗电磁阀、第二冲洗电磁阀……第n冲洗电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，所述冲洗导水管是由进水导管、冲洗电磁阀、出水导管顺次连接而成，且冲洗电磁阀位于对应的检修洞室内。
5.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，所述多条隧道横向导水管与隧道纵向盲管垂直，相邻横向导水管的间距相同，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，用于将隧道内的水排入排水暗沟。
6.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，所述冲洗纵管与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。
7.根据权利要求1所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，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、第一增压泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器、精密过滤器、第二增压泵、反渗透膜过滤系统、净水桶、防结垢装置及消垢装置、第三增压泵，所述原水桶与进水口连通，所述进水口与深井泵通过管道连通；
在所述进水口与所述原水桶连通的管道上设置进水电磁阀；
所述反渗透膜过滤系统是反渗透膜滤芯的组合系统，净水出水口与所述净水桶相连通，浓水排入排水暗沟；
所述净水桶的出水分为两路，一路经第一电磁阀与防结垢装置相连通，另一路经第二电磁阀与消垢装置相连通，防结垢装置/消垢装置的出水管路经第三增压泵与所述冲洗纵管连通；
所述防结垢装置内放有阻垢剂，包括但不限于硅磷晶阻垢剂，所述消垢装置内放有消垢剂，包括但不限于酸性溶质和/或溶液；
所述原水桶及净水桶内均设有低、中、高液位感应器。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的一种用于隧道排水管道防堵塞的处理系统，其特征在于，所述控制系统上设有控制面板，可实现对反渗透膜清洗设备的自动控制，所述第一、第二及第三增压泵及系统内所有电磁阀、感应器均与控制系统电性连接。
9.一种用于隧道排水管道防堵塞的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.深井泵在取水井中将水打入原水桶备用，控制系统通过原水桶内低液位反应器及高液位反应器的信号信息控制深井泵的开关；
S2.原水桶内的水经过反渗透膜清洗设备的过滤、软化以及反渗透膜过滤系统过滤产生的净水入净水箱保存；
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，每隔三到五天，控制系统控制第一电磁阀及第一冲洗电磁阀开启，该系统净水箱内的净水经过防结垢装置对第一段的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，反渗透膜清洗设备制水，净水箱中的水满后，控制系统获得水满信息，控制打开第二冲洗电磁阀进行第二段的冲洗，依次类推，直至该隧道所有隧道横向导水管冲洗完毕，雨季隧道排水量大，不易结晶时不冲洗；
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，通过控制系统控制第二电磁阀开启，同时该堵塞段相邻的两个冲洗电磁阀依次打开，则净水流经消垢装置流入该堵塞段达到消垢的目的。
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