CN113738444B

CN113738444B - 一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置

Info

Publication number: CN113738444B
Application number: CN202111104311.9A
Authority: CN
Inventors: 王建秀; 吴凡; 李胡博强; 刘笑天; 薛睿; 何倩倩; 苏雨馨; 孙远威; 徐娜; 龙燕霞; 曹安生
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2021-09-18
Filing date: 2021-09-18
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2041-09-18
Also published as: CN113738444A

Abstract

本发明涉及一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置，该装置包括：双管导向机构，用于掌子面漏点涌水的引流；反刺固定机构，用于降低水流流速，并防止装置被推出；管口排水机构，用于将引流的涌水排出；所述的反刺固定机构固设于双管导向机构外侧，所述的管口排水机构与双管导向机构相连，并设于远离掌子面的一端。与现有技术相比，本发明具有能够实现改善隧道前方与掌子面水头差过大而出现渗透破坏、突泥涌水的目标等优点。

Description

一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置

技术领域

本发明涉及隧道与地下建筑工程技术领域，具体涉及一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置。

背景技术

地下水对地下工程存在不利影响，在众多建设项目中，尤其是隧道工程，经常会遇到在开挖时实时对掌子面进行降排水卸压的工况。这导致隧道前方和掌子面之间会存在巨大的水头差，高动水压力导致临空面局部点出现渗透破坏，渗透破坏演进，可能导致突泥涌水甚至以致地面塌陷。

在局部渗透破坏出现时，是防治突泥的最好时机。所以对于会出现该情况的隧道开挖场地，突泥防治亟待发展新工艺。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现改善隧道前方与掌子面水头差过大而出现渗透破坏、突泥涌水的目标的隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置，该装置包括：

双管导向机构，用于掌子面漏点涌水的引流；

反刺固定机构，用于降低水流流速，并防止装置被推出；

管口排水机构，用于将引流的涌水排出；

所述的反刺固定机构固设于双管导向机构外侧，所述的管口排水机构与双管导向机构相连，并设于远离掌子面的一端。

进一步地，所述的双管导向机构包括：

外层钢管，用于引流掌子面漏点的涌水；

内层PVC管，用于导出外层钢管引入的涌水；

空隙填砾，用于固定住内层PVC管位置，并过滤涌水中的淤泥砂石；

所述的内层PVC管位于外层钢管内层，所述的空隙填砾填充于内层PVC管和外层钢管之间，所述的外层钢管和内层PVC管均设有透水孔。

进一步地，所述的双管导向机构还包括：

锥形导向头，用于定位在掌子面出现的漏点；使用时，可通过人工锤击或者振动利用锥形导向头的尖端压入隧道前方土层；

该锥形导向头与外层钢管相连，并位于靠近掌子面的一端。

进一步地，所述的内层PVC管的管壁包裹有双层尼龙网，用于防止细沙填砾或淤泥进入内层PVC管影响排水。

进一步地，所述的反刺固定机构包括外堵头和倒碗状胶皮，所述的外堵头固设于双管导向机构后端，所述的倒碗状胶皮连接在外堵头上。在双管导向机构有快速水流时，倒碗状胶皮会在水压的作用下慢慢张开，与外堵头形成局部的伞状止水体，从而降低流速。

进一步地，所述的反刺固定机构还包括反刺臂和反向胶套，所述的反刺臂固设于双管导向机构前端，所述的反向胶套套设在反刺臂上。二者用于保证装置插入固定，整个装置不被推出。

反刺臂与外堵头类似，固定在双管导向机构上，在装置定位插入到一定位置后伸出刺入土体。均可用膨胀螺丝将外堵头和反刺臂固定在双管导向机构外壁上。

进一步地，所述的管口排水机构包括排水管和球阀，所述的排水管与内层PVC管相连，所述的球阀设于排水管内。

球阀是启闭件，由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门，当水压和流量减小达到基本要求时，关闭球阀，超过规定值继续打开球阀抽排水。

进一步地，所述的排水管与内层PVC管通过法兰盘连接，该法兰盘的尺寸不小于外层钢管直径尺寸，并与空隙填砾抵接，所述的法兰盘与空隙填砾之间设有中止胶套，用于防止水从空隙填砾或其他空隙中流出。

进一步地，所述的排水管内还设有：

压力表，用于实时监测排水管的水压；

和/或流量表，用于实时监测排水管的流量。

进一步地，所述的管口排水机构末端设有锤击垫，用于防止将装置推入时受到破坏。

与现有技术相比，本发明用于隧道工程，运用双管导向系统、反刺固定系统、管口排水系统，通过漏点导向、锤击压入、反刺固定、双管排水等步骤，能够实现改善隧道前方与掌子面水头差过大而出现渗透破坏、突泥涌水的目标，对实现隧道防突泥和隧道工程安全有重大意义。

附图说明

图1为实施例中装置结构示意图；

图2为本发明的工作流程图；

图中标号所示：锥形导向头11、外层钢管12、内层PVC管13、双层尼龙网14、空隙填砾15、外堵头21、倒碗状胶皮22、反刺臂23、反向胶套24、法兰盘31、压力表33、流量表34、球阀35、中止胶套36、锤击垫37。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置，如图1，该装置包括：双管导向机构，用于掌子面漏点涌水的引流；反刺固定机构，用于降低水流流速，并防止装置被推出；管口排水机构，用于将引流的涌水排出；反刺固定机构固设于双管导向机构外侧，管口排水机构与双管导向机构相连，并设于远离掌子面的一端。

双管导向机构包括：外层钢管12，用于引流掌子面漏点的涌水；内层PVC管13，用于导出外层钢管12引入的涌水；空隙填砾15，用于固定住内层PVC管13位置，并过滤涌水中的淤泥砂石；内层PVC管13位于外层钢管12内层，空隙填砾15填充于内层PVC管13和外层钢管12之间，外层钢管12和内层PVC管13均设有透水孔。双管导向机构还包括：锥形导向头11，用于定位在掌子面出现的漏点；使用时，可通过人工锤击或者振动利用锥形导向头11的尖端压入隧道前方土层；该锥形导向头11与外层钢管12相连，并位于靠近掌子面的一端。内层PVC管13的管壁包裹有双层尼龙网14，用于防止细沙填砾或淤泥进入内层PVC管13影响排水。

反刺固定机构包括外堵头21和倒碗状胶皮22，外堵头21固设于双管导向机构后端，倒碗状胶皮22连接在外堵头21上。在双管导向机构有快速水流时，倒碗状胶皮22会在水压的作用下慢慢张开，与外堵头21形成局部的伞状止水体，从而降低流速。反刺固定机构还包括反刺臂23和反向胶套24，反刺臂23固设于双管导向机构前端，反向胶套24套设在反刺臂23上。二者用于保证装置插入固定，整个装置不被推出。反刺臂23与外堵头21类似，固定在双管导向机构上，在装置定位插入到一定位置后伸出刺入土体。均可用膨胀螺丝25将外堵头21和反刺臂23固定在双管导向机构外壁上。

管口排水机构包括排水管和球阀35，排水管与内层PVC管13相连，球阀35设于排水管内。球阀35是启闭件，由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门，当水压和流量减小达到基本要求时，关闭球阀35，超过规定值继续打开球阀35抽排水。排水管与内层PVC管13通过法兰盘31连接，该法兰盘31的尺寸不小于外层钢管12直径尺寸，并与空隙填砾15抵接，法兰盘31与空隙填砾15之间设有中止胶套36，用于防止水从空隙填砾15或其他空隙中流出。排水管内还设有：压力表33，用于实时监测排水管的水压；和/或流量表34，用于实时监测排水管的流量。管口排水机构末端设有锤击垫37，用于防止将装置推入时受到破坏。

工作原理：隧道开挖时，当掌子面局部出现漏点时，利用台车将本装置抬升到指定高度，随后开启球阀35，将锥形导向头11插入漏点，管口处锤击垫37保护下，利用锤击或挖机振动头，将本装置插入漏点，掌子面前方的水因水头差从与锥形导向头11连接的外层钢管12进入装置，经由空隙填砾15及外包双层尼龙网14过滤后流入内层PVC管13，最后从管口排出；此时，在该装置插入到外堵头21部分进入工作面后，利用锥形头部分的反刺臂23和中后部的伞状外堵头21伸出插入土体中，固定装置不被推出，头部的反刺臂23上覆有反向胶套24，起到一定阻水降低流速的作用，外堵头21是通过膨胀螺丝25固定在管壁上的，其支撑着环形的倒碗状胶皮22，即在外层钢管12管壁上有快速水流时，上述倒碗装置在水压下慢慢张开，形成局部伞状阻水体，降低流速。在装置的后半部分，内层PVC管13通过法兰盘31与管口连接，连接处也添加中止胶套36，防止漏水，管口上有水压表33和流量表34实时监测，法兰盘31外缘用螺栓32固定，此时，原来管涌点被本装置塞住，原来泥水共流，变为通过空隙填砾15进入内层PVC管13通过球阀35抽排出。当水压力变小达到基础要求时，可关闭球阀35，用作水压监测点。后期开挖后，可取出重用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置，其特征在于，该装置包括：

双管导向机构，用于掌子面漏点涌水的引流；

反刺固定机构，用于降低水流流速，并防止装置被推出；所述的反刺固定机构包括外堵头（21）和倒碗状胶皮（22），所述的外堵头（21）固设于双管导向机构后端，所述的倒碗状胶皮（22）连接在外堵头（21）上；

管口排水机构，用于将引流的涌水排出；所述的管口排水机构包括排水管和球阀（35），所述的球阀（35）设于排水管内；所述的排水管内还设有：压力表（33），用于实时监测排水管的水压；和/或流量表（34），用于实时监测排水管的流量；

所述的反刺固定机构固设于双管导向机构外侧，所述的管口排水机构与双管导向机构相连，并设于远离掌子面的一端；

所述的双管导向机构包括：

外层钢管（12），用于引流掌子面漏点的涌水；

内层PVC管（13），用于导出外层钢管（12）引入的涌水；

空隙填砾（15），用于固定住内层PVC管（13）位置，并过滤涌水中的淤泥砂石；

所述的内层PVC管（13）位于外层钢管（12）内层，所述的空隙填砾（15）填充于内层PVC管（13）和外层钢管（12）之间，所述的外层钢管（12）和内层PVC管（13）均设有透水孔；

所述的反刺固定机构还包括反刺臂（23）和反向胶套（24），所述的反刺臂（23）固设于双管导向机构前端，所述的反向胶套（24）套设在反刺臂（23）上；

所述的双管导向机构还包括：

锥形导向头（11），用于定位在掌子面出现的漏点；

该锥形导向头（11）与外层钢管（12）相连，并位于靠近掌子面的一端；

所述的排水管与内层PVC管（13）相连；所述的排水管与内层PVC管（13）通过法兰盘（31）连接，该法兰盘（31）的尺寸不小于外层钢管（12）直径尺寸，并与空隙填砾（15）抵接，所述的法兰盘（31）与空隙填砾（15）之间设有中止胶套（36），用于防止水从空隙填砾（15）或其他空隙中流出；

所述的管口排水机构末端设有锤击垫（37），用于防止将装置推入时受到破坏。

2.根据权利要求1所述的一种隧道突泥防治用双管填砾压入反刺式球阀装置，其特征在于，所述的内层PVC管（13）的管壁包裹有双层尼龙网（14），用于防止细沙填砾或淤泥进入内层PVC管（13）影响排水。