CN208486912U - 一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置，装置包括用于围岩成孔及支撑孔壁的外壳结构，所述外壳结构前端表面均匀凿设孔洞，孔洞引流孔壁渗水至内部排水空间；该装置还包括用于汇集排出渗水的引排结构，所述引排结构一侧外壁紧贴外壳结构内壁、另一侧与外部空间连通。本实用新型解决了岩性地层隧道在开挖期间需要对掌子面进行临时排水的问题，保证了施工安全性，缩短了隧道施工周期，减少了工程造价。

Description

一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置

技术领域

本实用新型涉及隧道施工领域，具体为一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置。

背景技术

隧道涌水是影响施工安全以及施工进度的主要因素之一。当隧道穿越岩溶发育区或富水断层破碎带时，地下水将冲刷岩层致使掌子面开挖难度增大，甚至出现掌子面涌水等情况，造成施工机具乃至坑道被淹，严重影响施工安全以及施工进度。目前，针对岩性地层隧道施工涌水时常用的治理方法为：超前钻孔排水、辅助坑道排水以及灌浆堵水。超前钻孔排水钻孔深度较大，且施工速度较慢，适用于地下水不太丰富的情况，且在地下水压力过大的断层带处钻孔排水很难实现；辅助坑道应与隧道正洞保持平行或接近平行，并要求超前 10～20m，排水效果较超前钻孔排水更为明显，但成本较高；灌浆堵水能够截断地下水流，减少渗漏水流入作业面，为施工创造良好的作业条件，但也存在施工速度慢与施工成本高等问题。

因此，需要一种能够快速且有效排出掌子面前方地下水的方法，即能够满足施工方便、快捷、安全的要求，又能够保证隧道在穿越岩溶发育区以及富水断层破碎带时的施工效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、使用方便以及能够快速引排的用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置，包括外壳结构和引排结构，所述外壳结构包裹引排结构，所述引排结构一端外壁紧贴外壳结构内壁，所述引排结构另一端与外部空间连通，所述外壳结构包括锥头中空圆管和固定圆盘，所述锥头中空圆管的锥头端用于围岩成孔，所述锥头中空圆管的圆管端连接固定圆盘，所述引排结构包括选择性过滤层、集水固定层和引排圆管，所述选择性过滤层包裹集水固定层和引排圆管，所述选择性过滤层外侧与锥头中空圆管内壁紧贴；所述集水固定层设置于选择性过滤层与引排圆管之间，并分段包裹于引排圆管之外。

作为一种优选的技术方案，所述锥头中空圆管前端管壁均匀凿设有中空圆管透水孔洞。

作为一种优选的技术方案，所述固定圆盘钻设有固定圆孔，通过固定圆孔向围岩打设固定螺丝。

作为一种优选的技术方案，所述引排圆管管壁均匀凿设有引排圆管透水孔洞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的隧道涌水临时集中引排装置结构简单且可提前预制，现场施工时仅需要将预制引排装置打入掌子面渗漏水较明显处即可有效排水。岩层中的地下水通过外壳结构透水孔洞以及选择性过滤层进入到引排圆管中，由引排圆管将水直接排出。相比于现有技术，该引排装置不仅能够较好地解决掌子面临时排水的需求，并能够有效地隔离细小碎石从而解决堵管问题，保证排水装置工作效率，而且能在使用后进行回收循环利用，节省成本；此外，本实用新型的使用方法易于操作，现场无需其他大型作业机器，拥有成本较低且使用方便的优点，在地下水较丰富的岩性地层，能够快速有效地解决涌水问题，保证施工安全以及施工进度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型隧道涌水临时集中引排装置的立体结构示意图。

图2为本实用新型隧道涌水临时集中引排装置的主视结构示意图。

图3为图2中A-A剖视示意图。

图4为本实用新型隧道涌水临时集中引排装置用于掌子面临时集中排水示意图。

其中：1、外壳结构；11、锥头中空圆管；111、中空圆管透水孔洞；12、固定圆盘；121、固定圆孔；122、固定螺丝；2、引排结构；21、选择性过滤层； 22、集水固定层；23、引排圆管；231、引排圆管透水孔洞。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，本实施例的隧道涌水临时集中引排装置，包括外壳结构1和引排结构2，外壳结构1包裹引排结构2，引排结构2一侧外壁紧贴外壳结构1内壁、另一侧与外部空间连通。该隧道涌水临时集中引排装置结构简单且可提前预制，现场施工时仅需要将预制引排装置打入掌子面渗漏水较明显处即可有效排水。岩层中的地下水通过外壳结构透水孔洞以及选择性过滤层进入到引排圆管中，由引排圆管将水直接排出。相比于现有技术，该引排装置不仅能够较好地解决掌子面临时排水的需求，并能够有效地隔离细小碎石从而解决堵管问题，保证排水装置工作效率，而且能在使用后进行回收循环利用，节省成本；此外，本实用新型的使用方法易于操作，现场无需其他大型作业机器，拥有成本较低且使用方便的优点，在地下水较丰富的岩性地层，能够快速有效地解决涌水问题，保证施工安全以及施工进度。

本实施例中，外壳结构1包括锥头中空圆管11和固定圆盘12，锥头中空圆管11锥头端用于围岩成孔，圆管端连接固定圆盘12。本实施例的外壳结构1通过向掌子面围岩打入锥头中空圆管11形成圆孔并支撑孔壁，使其内部排水空间即引排结构2得到保护。固定圆盘位于外壳结构1末端，通过与围岩的连接保证外壳结构1的固定，防止引排过程中装置发生滑动甚至脱落。本实施例的锥头中空圆管11和固定圆盘12采用现有技术中的焊条电弧焊进行连接。

本实施例中，锥头中空圆管锥头采用直径为10cm～15cm，深度为5cm～10cm 的金属锥形钻头，中空圆管采用外径等于或稍小于锥头，管壁厚度为4mm～10mm，管长50cm～100cm的中空金属圆管，锥头与中空圆管采用现有技术中的焊条电弧焊进行连接。本实施例的锥头中空圆管前端管壁均匀凿设有中空圆管透水孔洞 111，围岩涌水通过中空圆管透水孔洞111流入引排结构2。中空圆管透水孔洞 111于锥头中空圆管前端进行布孔，布孔长度20cm～40cm，布孔密度为8～15个/ 环，环间间距为2cm～4cm，孔洞形式优先采用现有技术中的锥沉孔，孔外侧孔径为9.6mm～12.8mm，内侧孔径为4.4mm～6.6mm，给进深度2.7mm～3.3mm，也可采用圆孔、椭圆孔等。锥头中空圆管上凿设内外侧孔径不同的锥沉孔可使在引排结构涌入水量基本稳定的前提下，可缓解已流入装置中的地下水通过透水孔洞再次流出装置的情况，保证引排装置排水效率。

本实施例中，固定圆盘12钻设有固定圆孔121，通过固定圆孔121向围岩打设固定螺丝122。本实施例的固定圆盘12采用中空金属圆盘，内径与中空圆管112相等，外径较内径长5cm～10cm，厚度5mm～10mm，固定螺丝122采用现有技术中的膨胀螺丝，螺丝规格为M6～M10，螺丝长度为80mm～120mm，固定圆孔121 可采用钻孔机械钻取与固定螺丝122规格对应的螺孔得到。

本实施例中，引排结构2包括选择性过滤层21、集水固定层22和引排圆管 23，选择性过滤层21包裹固定集水层22和引排圆管23，其外侧与锥头中空圆管11内壁紧贴；集水固定层22设置于选择性过滤层21与引排圆管23之间，并分段包裹于引排圆管23之外，段间设有间距。选择性过滤层21位于引排结构2最外层，具有透水阻砂的选择性过滤功能，能够有效地阻止细小碎石进入引排结构2内，从而解决引排装置堵管问题，保证排水装置工作效率。集水固定层22位于引排结构2中间层，分段包裹于引排圆管23之外，既能对围岩挤压导致的装置不良形变予以缓冲，避免了引排圆管23在引排过程中的的偏移、扭转，对引排圆管23起到定位及保护作用，又具有较强的吸水性能，可迅速吸收引排的初期渗水，提高装置引排效率。本实施例的选择性过滤层21采用针刺无纺土工布，重量规格为150g/m²～300g/m²，厚度大于或等于0.9mm，集水固定层22采用PVA发泡海棉分段包裹引排圆管23，段宽为2cm～3cm，段间间距为 3cm～5cm，厚度等于或大于5mm。引排圆管23为现有技术中的硬PVC管，硬PVC 管的外径稍小于中空圆管112内径、长度较中空圆管112长10cm～20cm。硬PVC 管能达到排水管的标准要求，拉伸屈服强度大于40MPa，落锤冲击试验小于10％。 PVA发泡海绵、针刺无纺土工布和硬PVC管均具有易于取材、成本低廉的优点。

本实施例中，引排圆管23管壁均匀凿设有引排圆管透水孔洞231，引排圆管透水孔洞231布孔密度为10～15个/环，环间距为2～3cm，孔洞形式采用现有技术中的圆孔，孔径为6～10mm，也可采用椭圆孔、方形孔。

本实施例的隧道涌水临时集中引排装置及其使用方法适用于岩性地层隧道掌子面出现的涌水情况，尤其适用于隧道穿越岩溶发育区或者富水断层破碎带时出现的涌水情况。该装置克服了现有涌水治理方法的缺陷，在地下水较丰富的地层，能够快速有效地解决掌子面涌水问题，保证施工安全以及施工进度，且该装置在使用后能够进行循环利用，节省成本，具有可观的工程意义与显著的经济优势，对隧道施工领域技术的提高与改进具有重要意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置，其特征在于，包括外壳结构(1)和引排结构(2)，所述外壳结构(1)包裹引排结构(2)，所述引排结构(2)一端外壁紧贴外壳结构(1)内壁，所述引排结构(2)另一端与外部空间连通，所述外壳结构(1)包括锥头中空圆管(11)和固定圆盘(12)，所述锥头中空圆管(11)的锥头端用于围岩成孔，所述锥头中空圆管(11)的圆管端连接固定圆盘(12)，所述引排结构(2)包括选择性过滤层(21)、集水固定层(22)和引排圆管(23)，所述选择性过滤层(21)包裹集水固定层(22)和引排圆管(23)，所述选择性过滤层(21)外侧与锥头中空圆管(11)内壁紧贴；所述集水固定层(22)设置于选择性过滤层(21)与引排圆管(23)之间，并分段包裹于引排圆管(23)之外，所述锥头中空圆管(11)前端管壁均匀凿设有中空圆管透水孔洞(111)。

2.根据权利要求1所述的一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置，其特征在于：所述固定圆盘(12)钻设有固定圆孔(121)，通过固定圆孔(121)向围岩打设固定螺丝(122)。

3.根据权利要求1所述的一种用于岩性地层隧道涌水的临时集中引排装置，其特征在于：所述引排圆管(23)管壁均匀凿设有引排圆管透水孔洞(231)。