CN114109493A - 一种适用于下穿隧道的排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于下穿隧道的排水系统，其布置于整个下穿隧道路面下两侧，包括进入隧道的下坡路面下、隧道内路面下和出隧道的上坡路面下，所述排水系统包括上、下两层管道以及衔接上下层排水管道的竖向连接管道，上层管道为常规排水道，下层管道为应急排水道，所述上层排水管道与路面上开设的排水孔连通，竖向连接管道顶部设置有可打开和关闭的活动顶盖，所述下层排水管道的水流方向的进口处设置有消能井，上下层排水管道均与下穿隧道中连接市政排水的原有排水管道连通。本发明所述排水系统能够迅速、高效、稳定的排除下穿隧道范围汇水，防止雨水积滞于隧道底部，解决雨季下穿隧道积水排放不畅的问题。

Description

一种适用于下穿隧道的排水系统

技术领域

本发明属于市政工程排水领域，具体涉及一种适用于下穿隧道的排水系统结构。

背景技术

下穿隧道多设于交通频繁的主要干道上，最低点往往形成盆地，且纵坡大，雨水很快汇集到立交最低点，极易造成严重积水。近几年许多城市在雨季时皆有发生下穿隧道积水排放不畅的问题，极大地影响了城市交通的正常运行和城市人民正常的生活和生产活动。

造成下穿隧道排水不畅的原因主要有三方面：

第一，城市地表透水性差，易形成地表径流，交叉地道排水出口不畅。交叉隧道排水宜设独立的排水系统，其出水必须可靠，但工程中往往没有这种条件，隧道排水通常排入到附近已建的雨水管道中。由于已建的路面以下管道的设计标准低于极端暴雨排水条件，管径较小，很难及时排走集中流入的立交雨水，同时已建排水管道所汇流的周边地区的雨水的及时排放也受到影响，从而造成立交桥及周围地区的严重积水想象。

第二，由于下穿隧道路面距离较长，且处在一个相对封闭的环境中，与外界的水流交换只能通过隧道底部设置的雨水口进入排水管道最终进入隧道内部的市政管道。传统的隧道排水方式就是路面水流水通过横纵坡汇流后进入雨水口，继而进入排水管道，最终通过排水立管进入地面排水设施或河流中。

第三，传统下穿隧道路面排水管道受限于低落差与复杂接触面，系统存在水流速度慢、掺气量大、泄水能力弱、管内泥沙沉积、更换疏通管道困难等问题。在路面的雨水口顶部设置雨水蓖子虽能拦截较大体积的杂物，但仍有部分杂物会通过雨水蓖子进入排水系统，沉积在排水横管内，从而堵塞排水管道，降低排水效率。

为了迅速、高效、稳定的排除下穿隧道范围汇水，防止雨水积滞于隧道底部，在下穿隧道的设计时，应组成一个完整的排水系统，最大限度地为排水系统的提供泄水保障。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于下穿隧道的排水系统，以能够迅速、高效、稳定的排除下穿隧道范围汇水，防止雨水积滞于隧道底部，解决雨季下穿隧道积水排放不畅的问题。

本发明提供的适用于下穿隧道的排水系统，布置于整个下穿隧道路面下两侧，包括进入隧道的下坡路面下、隧道内路面下和出隧道的上坡路面下，所述排水系统包括上、下两层管道以及衔接上下层排水管道的竖向连接管道，上层管道为常规排水道，下层管道为应急排水道，所述上层排水管道与路面上开设的排水孔连通，竖向连接管道顶部设置有可打开和关闭的活动顶盖，所述下层排水管道的水流方向的进口处设置有消能井，上下层排水管道均与下穿隧道中连接市政排水系统的原有排水管道连通。

在本发明的上述技术方案中，进一步，所述竖向连接管道沿程设置多个，第一个竖向连接管道设置在排水系统的进口处，将上层排水道和下层排水管道连通，同时与消能井连通，其余竖向连接管道沿隧道下坡和隧道上坡对应段管道每间隔5～8米设置一个。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，所述顶盖在关闭状态下保持水平，顶盖所在水平高度与竖向连接管道管口的最低侧边缘(也即连通口处下游侧的上层排水管道的底板边缘)平齐，从而借助上层排水管道的坡度，与连通处口处上层排水管道的上游侧底板之间形成跌落(跌坎)，进而在上层排水管道的底板上形成多级阶梯。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，所述竖向连接管道的顶盖通过转轴与竖向连接管道上部进口处的侧壁连接，以实现向竖向连接管道内部转动以打开管口，将上、下层排水道连通。

在本发明的上述技术方案中，进一步，所述顶盖连接在上层排水管道内水流方向对侧的竖向连接管道的侧壁上。

在本发明的上述技术方案中，进一步，顶盖与竖向连接管侧壁的转轴连接保证顶盖能够向竖向连接管道内部旋转最大85度。

在本发明的上述技术方案中，进一步，所述顶盖可设置为人工、远程控制方式字需要应急排水时打开。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，所述管道和消能井均为矩形断面。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，上层排水管道坡度与路面坡度相等，或为路面坡度的1.05～1.10倍。坡度越大，排水管道泄流排水流量越大，以增大排水能力。隧道下坡和上坡路面对应的下层排水管道坡度与上层排水管道坡度相同，隧道内路面对应的下层排水管道坡度是上层排水管道坡度的1.5～2倍。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，竖向连接管道的长度(沿管中心轴线方向)为5～8倍上层排水管道底板宽度(也即横断面宽度)，竖向连接管道的横断面的宽度(即与上层排水管道底板宽度相同方向的宽度)与上层排水管道底板宽度相同，竖向连接管道横断面的长度(指水平方向)为0.8～1.2倍其宽度。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，所述消能井的宽度与竖向连接管道的横断面的宽度相等，消能井的深度为2～3倍竖向连接管道横断面宽度。

在本发明的上述技术方案中，进一步地，下层排水管道与上层排水管道底板宽度相同，下层排水管道横断面的高度不小于竖向连接管道的横断面的长度。

在本发明的上述技术方案中，进一步，所述路面上开设的排水孔设置在开始进入隧道的进口段路面，与上层排水管道起始位置连通；也可以再在隧道内路面两侧沿程设置排水孔，并配套安装有雨篦子；也可以在前述两个地方同时设置。

在常规排水中，竖向连接管道顶部盖板关闭，水流由隧道进口段以及沿程雨篦子进入上层排水管道，进入下穿隧道排水系统，同时，在水流经过上层排水管道与竖向管道连接处的阶梯时，局部形成强旋滚，并沿上层排水管道持续发展，从而利用水流自身的流态清除底部砂石、落叶、杂物的淤积，防止在排水过程中管道的淤积，保障泄流排水通畅。

当面临极端强降雨情况下，通过人工或远程控制方法，打开竖向连接管道顶部盖板，在管道起始位置，降雨以及地表汇流进入排水管道系统时首先直接进入下层排水管道。此时消能井使水流变得平顺，防止水流淹没下层管道进口位置，造成排水不畅。水流由隧道进口段以及沿程雨篦子进入上层常规排水管道后，流经竖向连接管道后，又经竖向连接管道进入下层应急排水管道，实现上层分段排水，下层集中排水的效果，达到应急排水的目的。同时，水流进入下层应急排水管道后，水流本身稳定强度较高，不易形成砂石、落叶、杂物的淤积，并且水流由竖向连接管道进入下层排水管道时，为冲击射流流态，进一步有助于排除管道的淤积杂物，保障泄水排水的通畅。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述排水系统能够利用水流自身形成的旋滚流态特征，提升常规排水系统的管道清污防堵能力。

2.本发明所述排水系统面对极端强降雨的应急排水需求，改变常规泄流流态，上层分段排水，避免了较高位置出现堵塞排水不畅，防止进一步发展为路面积水，淹水等不利情况，同时，下层应急排水管道采用多流态结合的泄流形式，保障大流量短时间的排水需求，能够迅速、高效、稳定的排除下穿隧道范围汇水，防止雨水积滞于隧道底部。

附图说明

图1为本发明所述排水系统的结构示意图(常规排水)。

图2为本发明所述排水系统的结构示意图(应急排水)。

图3为本发明所述排水系统的局部结构示意图(常规排水)。

图4为本发明所述排水系统的局部结构示意图(应急排水)。

图5为本发明所述排水系统的起始位置(含消力井)结构示意图。

图中，1-上层排水管道，2-下层排水管道，3-竖向排水管道，4-顶盖，5-消能井，6-原有排水管道，7-路面，8-排水孔。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。

实施例1

本实施例所述适用于下穿隧道的排水系统，如图1-5所示，布置于整个下穿隧道路面下两侧，包括进入隧道的下坡路面下、隧道内路面下和出隧道的上坡路面下，所述排水系统包括上、下两层管道以及衔接上下层排水管道的竖向连接管道3，上层管道1为常规排水道，下层管道2为应急排水道，所述上层排水管道与路面7上开设的排水孔8连通，所述排水孔在进入隧道的进口段路面设置并与上层排水管道起始位置连通，并且在隧道内路面两侧沿程也有设置。竖向连接管道顶部设置有可打开和关闭的活动顶盖4，所述下层排水管道的水流方向的进口处设置有消能井5，上下层排水管道均与下穿隧道中连接市政排水系统的原有排水管道6连通。

竖向连接管道3为多个，第一个竖向连接管道设置在排水系统的进口处，将上层排水道和下层排水管道连通，同时与消能井连通，其余竖向连接管道沿隧道下坡和隧道上坡对应的管道每间隔5米设置一个。竖向连接管道的顶盖通过转轴与竖向连接管道上部进口处的侧壁连接，具体是连接在上层排水管道内水流方向对侧的竖向连接管道的侧壁上，以实现向竖向连接管道内部转动以打开管口，将上、下层排水管道连通。顶盖与竖向连接管侧壁的转轴连接保证顶盖能够向竖向连接管道内部旋转最大85度。

所述顶盖在关闭状态下保持水平，顶盖所在水平高度与竖向连接管道管口的最低侧边缘平齐，从而借助上层排水管道坡度，与连通处上层排水管道的上游侧底板之间形成跌落，进而在上层排水管道的下坡和上坡段底板上形成多级阶梯。

所述管道和消能井均为矩形断面。竖向连接管道的长度为8倍上层排水管道底板宽度，竖向连接管道的横断面的宽度与上层排水管道底板宽度相同，竖向连接管道横断面的长度为0.8倍其宽度；所述消能井的宽度与竖向连接管道的横断面的宽度相等，消能井的深度为3倍竖向连接管道宽度；下层排水管道与上层排水管道底板宽度相同，下层排水管道横断面的高度不小于竖向连接管道的横断面的长度。

上层排水管道坡度与路面坡度相等；隧道下坡和上坡路面对应的下层排水管道坡度与上层排水管道坡度相同，隧道内路面对应的下层排水管道坡度是上层排水管道坡度的1.5倍。

在常规排水中，竖向连接管道顶部盖板关闭，水流由隧道进口段以及沿程雨篦子进入上层排水管道，进入下穿隧道排水系统，同时在水流经过上层排水管道与竖向管道连接处的阶梯时，局部形成强旋滚，并沿上层排水管道持续发展，从而利用水流自身的流态清除底部砂石、落叶、杂物的淤积，防止在排水过程中管道的淤积，保障泄流排水通畅。

当面临极端强降雨情况下，通过人工或远程控制方法，打开竖向连接管道顶部盖板，在管道起始位置，降雨以及地表汇流进入排水管道系统时首先直接进入下层排水管道。此时消能井使水流变得平顺，防止水流淹没下层管道进口位置，造成排水不畅。水流由隧道进口段以及沿程雨篦子进入上层常规排水管道后，流经竖向连接管道后，又经竖向连接管道进入下层应急排水管道，实现上层分段排水，下层集中排水的效果，从而达到应急排水的目的。同时，水流进入下层应急排水管道后，水流本身稳定强度较高，不易形成砂石、落叶、杂物的淤积，并且水流由竖向连接管道进入下层排水管道时，为冲击射流流态，进一步有助于排除管道的淤积杂物，保障泄水排水的通畅。

Claims (10)

1.一种适用于下穿隧道的排水系统，其特征在于，布置于整个下穿隧道两侧路面一下，包括进入隧道的下坡路面下、隧道内路面下和出隧道的上坡路面下，所述排水系统包括上、下两层管道以及衔接上下层排水管道的竖向连接管道，上层管道为常规排水道，下层管道为应急排水道，所述上层排水管道与路面上开设的排水孔连通，竖向连接管道顶部设置有可打开和关闭的活动顶盖，所述下层排水管道的水流方向的进口处设置有消能井，上下层排水管道均与下穿隧道中连接市政排水的原有排水管道连通。

2.根据权利要求1所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，第一个竖向连接管道设置在排水系统的进口处，将上层排水道和下层排水管道连通，同时与消能井连通，其余竖向连接管道沿隧道下坡和隧道上坡对应的管道每间隔5～8米设置一个。

3.根据权利要求2所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，所述顶盖在关闭状态下保持水平，顶盖所在水平高度与竖向连接管道管口的最低侧边缘平齐，从而与连通处上层排水管道的上游侧底板之间形成跌落，进而在上层排水管道的底板上形成多级阶梯。

4.根据权利要求1所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，所述竖向连接管道的顶盖通过转轴与竖向连接管道上部进口处的侧壁连接，以实现向竖向连接管道内部转动以打开管口，将上、下层排水管道连通。

5.根据权利要求3或4所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，所述顶盖连接在上层排水管道的水流方向对侧的竖向连接管道的侧壁上。

6.根据权利要求4所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，顶盖与竖向连接管侧壁的转轴连接保证顶盖能够向竖向连接管道内部旋转最大85度。

7.根据权利要求1所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，所述管道和消能井均为矩形断面。

8.根据权利要求7所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，竖向连接管道的长度为5～8倍上层排水管道底板宽度，竖向连接管道的横断面的宽度与上层排水管道底板宽度相同，竖向连接管道横断面的长度为0.8～1.2倍其宽度；所述消能井的宽度与竖向连接管道的横断面的宽度相等，消能井的深度为2～3倍竖向连接管道宽度；下层排水管道与上层排水管道底板宽度相同，下层排水管道横断面的高度不小于竖向连接管道的横断面的长度。

9.根据权利要求1所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，上层排水管道坡度与路面坡度相等，或为路面坡度的1.05～1.10倍；隧道下坡和上坡路面对应的下层排水管道坡度与上层排水管道坡度相同，隧道内路面对应的下层排水管道坡度是上层排水管道坡度的1.5～2倍。

10.根据权利要求1所述竖向连接管道沿程设置多个，其特征在于，所述路面上开设的排水孔在进入隧道的进口段路面设置并与上层排水管道起始位置连通，和/或在隧道内路面两侧沿程设置。

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