CN112482416B - 一种地下空间建构筑物控水系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种地下空间建构筑物控水系统及其施工方法，包括插入地下空间建构筑物中的集水单元，集水单元内设置有集水空腔用于地下空间地层地下水的集水收集过程；汇水单元，汇水单元布置在地下空间建构筑物内并与集水单元相连通，用于汇流集水单元内收集的地层地下水。本发明利用地下空间建构筑物前期施工中在结构层中留设的孔洞进行设置，在排水的同时，起到止水的作用；通过设置电控阀门，实现管路的自动排水；通过设置止水环板和注浆管，提高止水效果。

Description

一种地下空间建构筑物控水系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下空间排水技术领域，尤其涉及一种地下空间建构筑物控水系统及其施工方法。

背景技术

近几年随着国民经济的飞速发展，我国的基础设施建设有了更进一步的飞跃，我国在隧道等地下工程领域取得了巨大进步。同时隧道等地下工程的防排水是制约地下工程修建和运营安全的关键因素，修建地下工程时，地下水的处理方式一般包括全封堵和排导方式两种类型。传统的复合衬砌通过在两层衬砌中铺设防水卷材或防水板的方法形成防水层，进行全封堵式防水。单层衬砌在经济性、施工周期等方面有着较大的优势，而采用单层衬砌的地下空间建构筑物只能通过在衬砌接缝处设置弹性密封垫与结构层背土侧表面铺设防水卷材等方式形成防水层，采用单层衬砌整体防水效果不理想。

授权公告日为2020年03月31号授权公告号为CN210217835U的实用新型专利公开了一种防止结晶的隧道控水系统，包括左控水系统和右控水系统，左控水系统和右控水系统均包括主排水管、多个集水斗以及多个集水管，多个集水管分布在隧道的侧壁，多个集水斗设置在隧道侧壁的底部，每根集水管的下端与主排水管相连，每个集水斗的底部与主排水管连通，且靠近隧道一端洞口的集水斗或者集水管与主排水管相连，主排水管排水端低于集水斗的底部，且主排水端与集水斗底部的高度差满足主排水管内的水流速度大于或等于最低不结晶流速。该专利通过集水管收集隧道侧壁的水进入集水斗后，水在虹吸作用下进入主排水管进行排水。但是该专利没有利用隧道等地下工程建（构）筑物中来插设集水结构，一方面不便于集水管的设置，另一方面无法利用地下工程建（构）筑物的端面达到止水的效果。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提出一种地下空间建构筑物控水系统及其施工方法，用以解决现有技术中隧道等地下工程中的控水系统不便于设置的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种地下空间建构筑物控水系统，包括集水单元，集水单元插入地下空间建构筑物外侧地层中，集水单元内设置有集水空腔，用于地下空间地层地下水的集水收集过程；汇水单元，汇水单元布置在地下空间建构筑物内并与集水单元相连通，用于汇流集水单元内收集的地层地下水。

进一步地，为了提高收集地下水的效率，所述的集水单元包括多个集水单元体，集水单元体分别插入临近的地下空间建构筑物外侧地层中。

进一步地，为了更好的收集地下水以及止水，所述的集水单元体包括集水管，在集水管的前端部设置有安装管帽，在集水管的后端部设置止水环板，在集水管上还设置有过滤孔。

进一步地，为了提高止水的效果，所述止水环板上设有注浆管，注浆管穿过止水环板设置。

进一步地，为了密封集水管与结构层之间的间隙，所述集水管上套设有密封套。

进一步地，为了进一步提高止水的效果，所述止水环板与结构层之间设有附加防水层。

进一步地，为了实现自动排水，所述的汇水单元包括多个与集水单元体连接的汇水管，所述汇水管上设有电控阀门，电控阀门连接有控制器，控制器连接有压力传感器，压力传感器设置在汇水管上。

进一步地，为了便于水排出，所述结构层上设有与汇水管的出口对应的排水沟。

进一步地，为了维持地层中原有地下水的动态平衡，所述结构层内设有稳流单元，稳流单元与汇水单元连通，用于回收汇水单元汇流的地层地下水并引入周边地层中。

一种地下空间建构筑物控水系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、地下空间建构筑物上预留有孔洞；

S2、将集水单元体穿过步骤S1所述的孔洞内，使过滤孔接触土体，并使止水环板紧贴地下空间建构筑物的端面；

S3、通过注浆管向止水环板注入止水浆液，使止水浆液充满止水环板与密封套、附加防水层以及地下空间建构筑物的端面之间的缝隙；

S4、在止水环板与地下空间建构筑物的端面之间铺设附加防水层；

S5、通过汇水管将步骤S2所述集水单元体依次连接，并在汇水管上连接电控阀门；

S6、设定电控阀门的开启压力设定值。

本发明的有益效果：本发明利用前期施工中在地下空间建构筑物的结构层中预留的孔洞进行设置，在排水的同时，利用结构层起到止水的作用；通过若干个集水单元体插设在地下空间建构筑物外侧的岩土体中，收集地下水；通过在集水单元体的末端连接汇水管并通向排水沟，将收集的地下水汇集后经排水沟排出，完成隧道等地下空间建构物的排水；通过设置电控阀门，实现管路的自动排水；通过在集水单元体上设置止水环板与结构层紧贴配合，以及密封套的共同作用，防止水从预留孔洞处漏出，起到止水的效果；通过设置注浆管，能够向孔洞或结构层与集水单元体之间的空隙中注入止水浆液，进一步提高孔洞处止水效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的横向控水系统的结构示意图；

图2为图1的截面示意图；

图3为本发明实施例1的纵向控水系统的结构示意图；

图4为图3的截面示意图；

图5为本发明实施例1的集水单元体的结构示意图；

图6为图5的爆炸图；

图7为本发明实施例1的集水单元体的安装示意图；

图8为本发明实施例2的结构示意图。

图中：1-结构层，2-集水单元体，3-汇水管，4-排水沟，5-附加防水层，6-水泵井，7-水泵，8-注浆管，9-密封套，10-止水环板，11-滤网，12-电控阀门，13-过滤孔，14-圆锥管帽，15-集水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~图7所示，本发明的实施例1所述的一种地下空间建构筑物控水系统，利用地下空间建构筑物前期施工中在地下空间建构筑物结构层1中留设的注浆孔等孔洞来设置；该控水系统包括横向控水系统和纵向控水系统，横向控水系统和纵向控水系统均包括集水单元，用于地下空间地层地下水的集水收集过程；集水单元均包括多个集水单元体2，集水单元体2内设置有集水空腔，若干个集水单元体2均插设在地下空间建构筑物外侧的岩土体中，将地下空间地层地下水收集进集水空腔中，并且若干个集水单元体2穿过地下空间建构筑物的结构层1上留设的孔洞进行安装固定；集水单元连接有汇水单元，汇水单元布置在地下空间建构筑物内，用于汇流集水单元内收集的地层地下水；汇水单元包括多个与集水单元体2连接的汇水管3，具体地，集水单元体2位于结构层1外侧的一端均连接有汇水管3，集水单元体2和汇水管3形成排水管路，其中横向控水系统的汇水管3沿着地下空间建构筑物的侧壁横向设置，纵向控水系统的汇水管3沿着地下空间建构筑物的侧壁纵向设置；此外在结构层1底部并且位于地下空间建构筑物两侧的位置设置开口向上的排水沟4，上述汇水管3的出口均通向排水沟4，将集水单元体2收集的水汇集后排向排水沟4，然后通过排水沟4将水排出，完成隧道等地下空间建（构）物的排水。

进一步地，如图5~图7所示，所述集水单元体2包括集水管15，所述集水管15前端部设有锥形管帽14、后端部设有出口，集水管15上部设有过滤孔13，集水管15前端部的锥形管帽14便于将集水单元体2插入地下空间建构筑物侧面的岩土体中，使过滤孔13接触岩土体，过滤孔13能将土体中的水过滤进入集水管15内，然后从出口流入汇水管3内；集水管15位于结构层1外侧的后端部位置设有止水环板10，该止水环板10与集水管15之间采用过盈配合安装连接，止水环板10的上表面与结构层1紧密接触配合，防止水从结构层1上预留孔洞处漏出，起到止水的效果。

进一步地，如图5~图7所示，所述过滤孔13设有滤网11。本实施例中，滤网11为环形结构，该滤网11套设在集水单元体2上且位于过滤孔13外侧，能够阻挡外部岩土体中细颗粒堵塞过滤孔13和集水单元体2。其他实施例中，滤网11可设置在集水单元体2内侧，也可以是若干个滤网11分别设置在各个过滤孔13上。

进一步地，如图5~图7所示，所述集水管15上靠近止水环板10的位置套设有密封套9，该密封套9位于止水环板10的上侧且与止水环板10有一定的间隙，密封套9能够密封集水管15与结构层1上预留孔洞之间的间隙，进一步起到防止水从孔洞漏出的作用。

进一步地，如图5~图7所示，所述止水环板10上穿设有若干个注浆管8，若干个注浆管8等角度均布在止水环板10下侧，并且注浆管8上端穿过止水环板10倾斜设置在止水环板10上。注浆管8的进口朝向集水单元体2的出口一侧，注浆管8的出口位于止水环板10的上侧，并且注浆管8的出口与止水环板10的上表面平齐。通过注浆管8能够向止水环板10和密封套9以及地下空间建构筑物的结构层之间注入密封止水浆液，该浆液包括但不限于水泥浆、聚氨酯等防水密封材料，形成二次结构防水，提高防水效果。

进一步地，如图7所示，所述止水环板10外侧与地下空间建构筑物结构层1之间铺设有附加防水层5，该附加防水层5一端与止水环板10进行搭接、另一端与结构层1搭接，封堵止水环板10外边缘与结构层1之间的缝隙，进一步起到防水的作用。

进一步地，如图1~图4所示，所述汇水管3上设有电控阀门12，并且电控阀门12设置在汇水管3上靠近出口的一端，电控阀门12的控制端连接有控制器，控制器的输入端连接有压力传感器，压力传感器的感应端设置在汇水管3内，通过压力传感器检测汇水管3内压力并传输给控制器，以控制电控阀门12的开闭以开启与关闭排水管路。电控阀门12的开启与关闭信号的发出由汇水管3内水压P与电控阀门12的开启压力设定值Fo的比对结果来决定，其他实施例中，电控阀门12也可以人为通过开关控制；汇水管3内水压为P，当P＞Fo或人为通过开关操控时，电控阀门打开，排水管路开启，将外部岩土体中进入到集水单元体2和汇水管3中的地下水排入隧道等地下空间建构筑物内底部的排水沟4排出，减轻既有防水层的防水压力，该控水系统与防水层协同工作，以保证隧道等地下空间建构筑物外的防水效果。当汇水管3内水压P＜Fo或人为通过开关操控时，电控阀门12关闭，排水管路关闭，停止排水。电控阀门的开启压力设定值Fo为综合考虑工程建设场地常年地下水位情况与工程设计防水等级，经计算得出的汇水管3末端电控阀门12位置处水的压力。

一种地下空间建构筑物控水系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在地下空间建构筑物的施工过程中，在其结构层1上预留有注浆孔等孔洞；

S2、将集水单元体2穿过地下空间建构筑物的结构层1上预留的孔洞，并通过前端部的锥形管帽14插入地下空间建构筑物外侧的岩土体中，使过滤孔13接触土体，使得岩土体中的水可通过过滤孔13进入集水单元体2内，并使止水环板10紧贴地下空间建构筑物的结构层1外侧，起到止水效果；

S3、通过注浆管8向止水环板10接触结构层1的一侧注入止水浆液，使止水浆液充满止水环板10和密封套9之间的缝隙，形成注浆防水层，起到二次结构防水作用，提高防水效果；

S4、在止水环板10与地下空间建构筑物的结构层1之间铺设附加防水层5，封堵止水环板10与地下空间建构筑物的结构层1之间的间隙，进一步起到防水的作用；

S5、通过汇水管3将已安装完毕的集水单元体2依次连接，同时在汇水管3上靠近出口的一端设置电控阀门12，并且电控阀门12连接控制器，控制器连接压力传感器，压力传感器的感应端设置在汇水管3内，便于控制汇水管3的通断；随后对连接完毕的管路进行密闭性与渗漏性检查，检查合格后，进行下一步工作；

S6、在控制器上设定电控阀门12的开启压力设定值Fo，使得管路内压力P增大至P＞Fo或人为通过开关操控时，电控阀门12打开使得排水管路开启，将汇水管3内收集的地下水排出。此外，在前期施工过程中或该控水系统的安装施工过程中，在结构层1底部并且位于地下空间建构筑物两侧的位置设置开口向上的排水沟4，使得汇水管3排出的水能够排入排水沟4中，然后经排水沟4统一排出。

实施例2，如图8所示，其与实施例1的区别特征在于，在地下空间建构筑物外侧岩土体中设置集水单元体2，且集水单元体2穿过地下空间建构筑物端面的结构层1安装固定，在结构层1内底部设有稳流单元，并在结构层1底部设置汇水管3，汇水管3与集水单元体2的出口端连接，底部的汇水管3的出口通向稳流单元，将各个集水单元体2收集的水汇流后引入稳流单元中；本实施例中，稳流单元包括设置在结构层1内的水泵井6，水泵井6中设置水泵7，水泵7与汇水管3相连接，用于将汇集的水引入到地下空间建构筑的另一侧，或者水泵井6与汇水管3连通用于汇集汇水管3内汇流的水，水泵井6内设置水泵7用于将水泵井6内汇集的水引出到地下空间建构筑的另一侧，将流引入地下空间建构筑中的动水流再次压注周边地层中，有效的将迎水面的地层的地下水水流引入到背水面的地层中，达到维持地层中原有地下水的动态平衡。通过稳流单元，将存在于地下动水流中的地下空间建构筑物两侧的地下水流进行联通，尽最大可能减小地下空间建构筑物的建设对场地地下水系统的影响与破坏，达到保护地下生态水资源的效果。通过集水单元体、汇水管3与水泵井联合作用，以达到连通隧道等地下空间建构筑物外两侧岩土体中原有地下水径流的效果，保护地下水资源与当地原有生态环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (5)

1.一种地下空间建构筑物控水系统，其特征在于，包括：

集水单元，集水单元插入地下空间建构筑物中，集水单元内设置有集水空腔，用于地下空间地层地下水的集水收集过程；

汇水单元，汇水单元布置在地下空间建构筑物内并与集水单元相连通，用于汇流集水单元内收集的地层地下水；

所述的集水单元包括多个集水单元体（2），集水单元体（2）穿过地下空间建构筑物的结构层（1）上留设的孔洞进行安装固定；

所述的集水单元体（2）包括集水管（15），在集水管（15）的前端部设置有安装管帽（14），在集水管（15）的后端部设置止水环板（10），在集水管（15）上还设置有过滤孔（13）；

所述止水环板（10）上设有注浆管（8），注浆管（8）穿过止水环板（10）设置；

所述集水管（15）上套设有密封套（9）；

所述的地下空间建构筑物控水系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、地下空间建构筑物上预留有孔洞；

S2、将集水单元体（2）穿过步骤S1所述的孔洞内，使过滤孔（13）接触土体，并使止水环板（10）紧贴地下空间建构筑物的端面；

S3、通过注浆管（8）向止水环板（10）注入止水浆液，使止水浆液充满止水环板（10）与密封套（9）以及地下空间建构筑物之间的缝隙；

S4、在止水环板（10）与地下空间建构筑物的端面之间铺设附加防水层（5）；

S5、通过汇水管（3）将步骤S2所述的集水单元体（2）连接起来，并在汇水管（3）上连接电控阀门（12）；

S6、在控制器上设定电控阀门（12）的开启压力设定值；

所述结构层（1）内设有稳流单元，稳流单元与汇水单元连通，用于回收汇水单元汇流的地层地下水并引入周边地层中；

稳流单元包括设置在结构层（1）内的水泵井（6），水泵井（6）中设置水泵（7），水泵（7）与汇水管（3）相连接，用于将汇集的水引入到地下空间建构筑物的另一侧，将流引入地下空间建构筑物中的动水流压注到周边地层中，将迎水面的地层的地下水水流引入到背水面的地层中。

2.根据权利要求1所述的地下空间建构筑物控水系统，其特征在于，所述的集水单元体（2）分别插入临近的地下空间建构筑物外侧地层中。

3.根据权利要求2所述的地下空间建构筑物控水系统，其特征在于，所述止水环板（10）与结构层（1）之间设有附加防水层（5）。

4.根据权利要求2或3所述的地下空间建构筑物控水系统，其特征在于，所述的汇水单元包括多个与集水单元体（2）连接的汇水管（3），所述汇水管（3）上设有电控阀门（12），电控阀门（12）连接有控制器，控制器连接有压力传感器，压力传感器设置在汇水管（3）上。

5.根据权利要求4所述的地下空间建构筑物控水系统，其特征在于，所述结构层（1）上设有与汇水管（3）的出口对应的排水沟（4）。

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