CN117888956A - 一种适用于隧道涌水的封堵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于隧道涌水的封堵装置，包括：固定座，所述固定座上移动安装有一由液压缸进行驱动的支座板；排水管，转动安装于所述支座板上；套管，固定套设于所述排水管的内侧、并与所述排水管呈间隔设置；扩孔压实机构，包含设置于所述排水管与套管之间的至少一组压实杆件，所述压实杆件横向移动安装于所述排水管与套管之间，压实杆件的外端部分别滚动安装有相应的球体状压实件；杆件驱动机构，用于驱动所述压实杆件进行横向移动；顶紧气囊，设置于所述扩孔压实机构后侧的排水管上；驱动电机，用于驱动所述排水管进行转动。本发明能够对排水管外侧的局部土体进行滚压压实，以大幅降低后期涌水孔洞再次扩张概率。
Description
技术领域
本发明涉及隧道涌水封堵处理技术领域，具体是指一种适用于隧道涌水的封堵装置。
背景技术
在隧道施工过程中，由于地质原因，在开挖过程中有时会出现了涌水的情况。在发生涌水时，需要于涌水孔洞出进行封堵、并对涌水进行疏排，否则涌水洞口将随着水流越冲越大，导致安全施工风险方面存在重大隐患。
传统的涌水封堵、疏排方式主要是：于涌水孔洞处插入排水管，再于排水管的周边用快速凝结的材料、或气囊进行封堵，再让涌水从排水管涌出。但是，无论是快速凝结的材料、或气囊，均无法改变排水管外侧的土体的渗水率，导致快速凝结的材料、气囊与土体的缝隙处大概率还是会存在渗水，随着施工进程的推移，这部分渗水将容易导致后期涌水孔洞再次出现扩张，很是麻烦。
为此，设计一款能够有效于封堵过程中，实现对排水管外侧的局部土体进行滚压压实，使排水管外侧的局部土体形成至少一道水体难以渗流的压实段，进而使水体沿易于渗流的区域进行导流后再沿套管进行充分排出，以大幅降低后期涌水孔洞再次扩张的概率的适用于隧道涌水的封堵装置是本发明的研究目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的技术问题，本发明在于提供了一种适用于隧道涌水的封堵装置，该适用于隧道涌水的封堵装置能够有效解决上述现有技术存在的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种适用于隧道涌水的封堵装置，包括：
固定座，所述固定座上移动安装有一相应的支座板，所述支座板由固定于所述固定座上的液压缸进行驱动；
排水管，转动安装于所述支座板上，所述排水管的前端部内侧向内倾斜密封固接有一呈斗状设置的环形导料板；
套管，固定套设于所述排水管的内侧、并与所述排水管呈间隔设置，所述套管的前端部密封固接到所述环形导料板的内孔，套管的后端部与所述排水管之间固接有一相应的限位环板；
扩孔压实机构，包含设置于所述排水管与套管之间的至少一组压实杆件，所述压实杆件横向移动安装于所述排水管与套管之间，压实杆件的外端部分别滚动安装有相应的球体状压实件，所述压实杆件的内端部由相应的限位件进行固定；
杆件驱动机构，设置于所述套管内部，用于驱动所述压实杆件进行横向移动；
顶紧气囊，设置于所述扩孔压实机构后侧的排水管上，所述排水管在与所述顶紧气囊相对应的位置上分别内凹设置有相应的气囊安装槽，所述顶紧气囊固定嵌装于所述气囊安装槽内，且所述顶紧气囊的气嘴贯穿延伸至所述套管内并连接有相应的气管；
驱动电机，用于驱动所述排水管进行转动；所述排水管在所述驱动电机的驱动下产生转动，所述液压缸的活塞杆伸出以带动所述排水管于隧道的涌水位置向前进行移动长度L1，使排水管穿入隧道侧壁的土体内；然后，所述驱动电机停转，所述液压缸的活塞杆回缩长度L2，所述L2小于L1，通过所述杆件驱动机构驱动所述压实杆件横向向外移动，使所述球体状压实件嵌入土体内；再启动所述驱动电机以驱动所述排水管、压实杆件产生转动，且所述液压缸的活塞杆伸出长度L3，所述L3小于L2，以在排水管外侧的土体上滚压形成长度为L3的压实段；持续驱动所述压实杆件横向向外移动，并循环驱动所述排水管、压实杆件于压实段内进行来回转动，以持续对所述压实段进行滚压；最后，所述杆件驱动机构驱动所述压实杆件横向向内移动至所述球体状压实件位于所述排水管的内侧，再启动所述液压缸，以将所述排水管驱动至所述顶紧气囊与所述压实段位置相对应，然后将所述杆件驱动机构拆离，并将气管连接到外界空压机以对所述顶紧气囊进行充气，使顶紧气囊充满整个压实段。
所述杆件驱动机构包含套设于所述套管内的驱动轴件，所述驱动轴件在与所述压实杆件的内端部相对应的位置上分别固接有呈圆台状设置的推动块，所述压实杆件的内端部分别呈斜面状设置、并固接抵接到所述推动块的侧壁上；所述套管的后端部设置有固定内螺纹，所述驱动轴件的后侧固接有一螺接到所述固定内螺纹上的固定块，转动所述驱动轴件，使所述固定块沿套管进行前后移动，所述固定块向前移动时，所述推动块推动所述压实杆件横向向外移动。
所述限位件包含固定嵌装于所述推动块上的一组磁铁块，所述压实杆件采用铁制材料制成，所述固定块向后移动时，所述磁铁块对所述压实杆件的内端部形成吸附力，以驱动所述压实杆件横向向内移动。
所述固定块上均匀分布设置有多个相应的透水孔。
所述驱动轴件的外端部固接有一驱动轴件转动用手柄。
所述压实杆件的外端部分别设置有相应的容纳槽，所述球体状压实件滚动安装于所述容纳槽内，所述压实杆件的外端部通过螺纹连接方式固接有一用于对所述球体状压实件进行限位的环形件。
所述排水管的前端部呈锯齿状设置。
所述排水管通过齿轮啮合传动方式传动连接到所述驱动电机的输出轴端。
本发明的优点：
1）本发明的施工过程中，首先对排水管进行转动驱动，并将其钻插入隧道的涌水位置内，然后将排水管退出一段距离后，再驱动压实杆件横向向外移动，使球体状压实件嵌入土体内；然后排水管、压实杆件转动，转动的压实杆件在液压缸的驱动下逐步前行，以在排水管的外侧的土体上滚压形成压实段。通过压实杆件的持续向外移动，以及压实杆件于压实段内的来回转动，有效逐步加强对压实段的滚压效果，使压实段的土体的密实程度远大于其前侧的土体；然后再将顶紧气囊充气顶紧在呈槽状设置的压实段内，以形成密封垫圈的效果，从而使水体沿压实段前侧的区域进行渗流后再沿套管进行充分排出，以大幅降低后期涌水孔洞再次扩张的概率。
2）本发明的杆件驱动机构主要是由驱动轴件、圆台状设置的推动块、以及固定块组成，通过驱动轴件的转动即可驱动固定块沿套管进行前后移动，从而控制推动块的位置，在驱动轴件前行，即推动块前行时，即可推动压实杆件横向向外移动，从而确保本发明的压实段的滚压成型的技术方案能够被落地实施。
3）推动块前行时可以推动压实杆件横向向外移动，但是其向后移动时，却无法驱动压实杆件复位，如此一来，在压实杆件的阻挡下，便无法顺利将排水管驱动至顶紧气囊与压实段的位置相对应，导致本发明的整体技术方案无法被落地实施。为解决该问题，本发明进一步于推动块上分别固定嵌装有相应的限位件（磁铁块），通过磁铁块的设置，不仅能够对压实杆件进行固定，使排水管能够顺利钻插进入土体内，且后续在推动块向后移动时，可对压实杆件的内端部形成吸附力，以驱动压实杆件横向向内移动复位，从而防止对后续的顶紧气囊的封堵施工进程造成影响，以确保本发明的实用效果。
4）本发明的固定块上均匀分布设置有多个相应的透水孔，通过透水孔的设置，能够有效于压实段的滚压施工过程中，持续进行水体疏排作业，以防止因杆件驱动机构的设置而导致涌水压力增大，从而确保压实段的滚压施工能够顺利进行，以进一步确保本发明的实用效果。
5）在顶紧气囊移动至与压实段的位置相对应时，即可将杆件驱动机构整体卸下，以便于顶紧气囊的充气操作，并整体恢复套管对涌水的疏排量，从而进一步提升本发明的实用效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的局部剖视图。
图3为图2中的A部分局部放大图。
图4为图2中的B部分局部放大图。
图5为排水管钻插入隧道土体内的使用状态图。
图6为活塞杆回缩长度L2的使用状态图。
图7为扩孔压实机构于土体上滚压形成长度为L3的压实段的使用状态图。
图8为顶紧气囊充满压实段的使用状态图。
附图中：固定座1、支座板2、液压缸3、排水管4、环形导料板5、套管6、限位环板7、扩孔压实机构8、压实杆件801、球体状压实件802、杆件驱动机构9、驱动轴件901、推动块902、固定块903、顶紧气囊10、气管11、驱动电机12、磁铁块13、透水孔14、手柄15、环形件16。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-8，一种适用于隧道涌水的封堵装置，包括：
固定座1，所述固定座1上移动安装有一相应的支座板2，所述支座板2由固定于所述固定座1上的液压缸3进行驱动；
排水管4，转动安装于所述支座板2上，所述排水管4的前端部内侧向内倾斜密封固接有一呈斗状设置的环形导料板5；
套管6，固定套设于所述排水管4的内侧、并与所述排水管4呈间隔设置，所述套管6的前端部密封固接到所述环形导料板5的内孔，套管6的后端部与所述排水管4之间固接有一相应的限位环板7；
扩孔压实机构8，包含设置于所述排水管4与套管6之间的一组压实杆件801，所述压实杆件801横向移动安装于所述排水管4与套管6之间，压实杆件801的外端部分别滚动安装有相应的球体状压实件802，所述压实杆件801的内端部由相应的限位件进行固定；
杆件驱动机构9，设置于所述套管6内部，用于驱动所述压实杆件801进行横向移动；
顶紧气囊10，设置于所述扩孔压实机构8后侧的排水管4上，所述排水管4在与所述顶紧气囊10相对应的位置上分别内凹设置有相应的气囊安装槽，所述顶紧气囊10固定嵌装于所述气囊安装槽内，且所述顶紧气囊10的气嘴贯穿延伸至所述套管6内并连接有相应的气管11；
驱动电机12，用于驱动所述排水管4进行转动；所述排水管4在所述驱动电机12的驱动下产生转动，所述液压缸3的活塞杆伸出以带动所述排水管4于隧道的涌水位置向前进行移动长度L1，使排水管4穿入隧道侧壁的土体内；然后，所述驱动电机12停转，所述液压缸3的活塞杆回缩长度L2，所述L2小于L1，通过所述杆件驱动机构9驱动所述压实杆件801横向向外移动，使所述球体状压实件802嵌入土体内；再启动所述驱动电机12以驱动所述排水管4、压实杆件801产生转动，且所述液压缸3的活塞杆伸出长度L3，所述L3小于L2，以在排水管4外侧的土体上滚压形成长度为L3的压实段；持续驱动所述压实杆件801横向向外移动，并循环驱动所述排水管4、压实杆件801于压实段内进行来回转动，以持续对所述压实段进行滚压；最后，所述杆件驱动机构9驱动所述压实杆件801横向向内移动至所述球体状压实件802位于所述排水管4的内侧，再启动所述液压缸3，以将所述排水管4驱动至所述顶紧气囊10与所述压实段位置相对应，然后将所述杆件驱动机构9拆离，并将气管11连接到外界空压机以对所述顶紧气囊10进行充气，使顶紧气囊10充满整个压实段。
施工过程中：首先对排水管4进行转动驱动，并将其钻插入隧道的涌水位置内，然后将排水管4退出一段距离后，再驱动压实杆件801横向向外移动，使球体状压实件802嵌入土体内；然后排水管4、压实杆件801转动，转动的压实杆件801在液压缸3的驱动下逐步前行，以在排水管4的外侧的土体上滚压形成压实段。通过压实杆件801的持续向外移动，以及压实杆件801于压实段内的来回转动，有效逐步加强对压实段的滚压效果，使压实段的土体的密实程度远大于其前侧的土体；然后再将顶紧气囊10充气顶紧在呈槽状设置的压实段内，以形成密封垫圈的效果，从而使水体沿压实段前侧的区域进行渗流后再沿套管6进行充分排出，以大幅降低后期涌水孔洞再次扩张的概率。
所述杆件驱动机构9包含套设于所述套管6内的驱动轴件901，所述驱动轴件901在与所述压实杆件801的内端部相对应的位置上分别固接有呈圆台状设置的推动块902，所述压实杆件801的内端部分别呈斜面状设置、并固接抵接到所述推动块902的侧壁上；所述套管6的后端部设置有固定内螺纹，所述驱动轴件901的后侧固接有一螺接到所述固定内螺纹上的固定块903，转动所述驱动轴件901，使所述固定块903沿套管6进行前后移动，所述固定块903向前移动时，所述推动块902推动所述压实杆件801横向向外移动。
所述杆件驱动机构9主要是由驱动轴件901、圆台状设置的推动块902、以及固定块903组成，通过驱动轴件901的转动即可驱动固定块903沿套管6进行前后移动，从而控制推动块902的位置，在驱动轴件901前行，即推动块902前行时，即可推动压实杆件801横向向外移动，从而确保本发明的压实段的滚压成型的技术方案能够被落地实施。
所述限位件包含固定嵌装于所述推动块902上的一组磁铁块13，所述压实杆件801采用铁制材料制成，所述固定块903向后移动时，所述磁铁块13对所述压实杆件801的内端部形成吸附力，以驱动所述压实杆件801横向向内移动。
推动块902前行时可以推动压实杆件801横向向外移动，但是其向后移动时，却无法驱动压实杆件801复位，如此一来，在压实杆件801的阻挡下，便无法顺利将排水管4驱动至顶紧气囊10与压实段的位置相对应，导致本发明的整体技术方案无法被落地实施。为解决该问题，本发明进一步于推动块902上分别固定嵌装有相应的限位件（磁铁块13），通过磁铁块13的设置，不仅能够对压实杆件801进行固定，使排水管4能够顺利钻插进入土体内，且后续在推动块902向后移动时，磁铁块13可对压实杆件801的内端部形成吸附力，以驱动压实杆件801横向向内移动复位，从而防止对后续的顶紧气囊10的封堵施工进程造成影响，以确保本发明的实用效果。
所述固定块903上均匀分布设置有多个相应的透水孔14，通过透水孔14的设置，能够有效于压实段的滚压施工过程中，持续进行水体疏排作业，以防止因杆件驱动机构9的设置而导致涌水压力增大，从而确保压实段的滚压施工能够顺利进行，以进一步确保本发明的实用效果。
所述驱动轴件901的外端部固接有一驱动轴件901转动用手柄15。在顶紧气囊10移动至与压实段的位置相对应时，即可将杆件驱动机构9整体卸下，以便于顶紧气囊10的充气操作，并整体恢复套管6对涌水的疏排量，从而进一步提升本发明的实用效果。
所述压实杆件801的外端部分别设置有相应的容纳槽，所述球体状压实件802滚动安装于所述容纳槽内，所述压实杆件801的外端部通过螺纹连接方式固接有一用于对所述球体状压实件802进行限位的环形件16。
所述排水管4的前端部呈锯齿状设置，以降低排水管4在初步钻插进入隧道土体内的难度。
所述排水管4通过齿轮啮合传动方式传动连接到所述驱动电机12的输出轴端。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，包括：
固定座（1），所述固定座（1）上移动安装有一相应的支座板（2），所述支座板（2）由固定于所述固定座（1）上的液压缸（3）进行驱动；
排水管（4），转动安装于所述支座板（2）上，所述排水管（4）的前端部内侧向内倾斜密封固接有一呈斗状设置的环形导料板（5）；
套管（6），固定套设于所述排水管（4）的内侧、并与所述排水管（4）呈间隔设置，所述套管（6）的前端部密封固接到所述环形导料板（5）的内孔，套管（6）的后端部与所述排水管（4）之间固接有一相应的限位环板（7）；
扩孔压实机构（8），包含设置于所述排水管（4）与套管（6）之间的至少一组压实杆件（801），所述压实杆件（801）横向移动安装于所述排水管（4）与套管（6）之间，压实杆件（801）的外端部分别滚动安装有相应的球体状压实件（802），所述压实杆件（801）的内端部由相应的限位件进行固定；
杆件驱动机构（9），设置于所述套管（6）内部，用于驱动所述压实杆件（801）进行横向移动；
顶紧气囊（10），设置于所述扩孔压实机构（8）后侧的排水管（4）上，所述排水管（4）在与所述顶紧气囊（10）相对应的位置上分别内凹设置有相应的气囊安装槽，所述顶紧气囊（10）固定嵌装于所述气囊安装槽内，且所述顶紧气囊（10）的气嘴贯穿延伸至所述套管（6）内连接有相应的气管（11）；
驱动电机（12），用于驱动所述排水管（4）进行转动；所述排水管（4）在所述驱动电机（12）的驱动下产生转动，所述液压缸（3）的活塞杆伸出以带动所述排水管（4）于隧道的涌水位置向前进行移动长度L1，使排水管（4）穿入隧道侧壁的土体内；然后，所述驱动电机（12）停转，所述液压缸（3）的活塞杆回缩长度L2，所述L2小于L1，通过所述杆件驱动机构（9）驱动所述压实杆件（801）横向向外移动，使所述球体状压实件（802）嵌入土体内；再启动所述驱动电机（12）以驱动所述排水管（4）、压实杆件（801）产生转动，且所述液压缸（3）的活塞杆伸出长度L3，所述L3小于L2，以在排水管（4）外侧的土体上滚压形成长度为L3的压实段；持续驱动所述压实杆件（801）横向向外移动，并循环驱动所述排水管（4）、压实杆件（801）于压实段内进行来回转动，以持续对所述压实段进行滚压；最后，所述杆件驱动机构（9）驱动所述压实杆件（801）横向向内移动至所述球体状压实件（802）位于所述排水管（4）的内侧，再启动所述液压缸（3），以将所述排水管（4）驱动至所述顶紧气囊（10）与所述压实段位置相对应，然后将所述杆件驱动机构（9）拆离，并将气管（11）连接到外界空压机以对所述顶紧气囊（10）进行充气，使顶紧气囊（10）充满整个压实段。
2.根据权利要求1所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述杆件驱动机构（9）包含套设于所述套管（6）内的驱动轴件（901），所述驱动轴件（901）在与所述压实杆件（801）的内端部相对应的位置上分别固接有呈圆台状设置的推动块（902），所述压实杆件（801）的内端部分别呈斜面状设置、并固接抵接到所述推动块（902）的侧壁上；所述套管（6）的后端部设置有固定内螺纹，所述驱动轴件（901）的后侧固接有一螺接到所述固定内螺纹上的固定块（903），转动所述驱动轴件（901），使所述固定块（903）沿套管（6）进行前后移动，所述固定块（903）向前移动时，所述推动块（902）推动所述压实杆件（801）横向向外移动。
3.根据权利要求2所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述限位件包含固定嵌装于所述推动块（902）上的一组磁铁块（13），所述压实杆件（801）采用铁制材料制成，所述固定块（903）向后移动时，所述磁铁块（13）对所述压实杆件（801）的内端部形成吸附力，以驱动所述压实杆件（801）横向向内移动。
4.根据权利要求3所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述固定块（903）上均匀分布设置有多个相应的透水孔（14）。
5.根据权利要求4所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述驱动轴件（901）的外端部固接有一驱动轴件（901）转动用手柄（15）。
6.根据权利要求1所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述压实杆件（801）的外端部分别设置有相应的容纳槽，所述球体状压实件（802）滚动安装于所述容纳槽内，所述压实杆件（801）的外端部通过螺纹连接方式固接有一用于对所述球体状压实件（802）进行限位的环形件（16）。
7.根据权利要求1所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述排水管的前端部呈锯齿状设置。
8.根据权利要求1所述的一种适用于隧道涌水的封堵装置，其特征在于，所述排水管（4）通过齿轮啮合传动方式传动连接到所述驱动电机（12）的输出轴端。
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