CN216767415U - 一种用于深埋有压过水隧洞的泄水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，包括泄水装置和将泄水装置与隧洞衬砌混凝土固结的防水固定结构；泄水装置由锚固段和可自由拆卸安装的泄压机构构成；锚固段包括锚固管和锚固管前端的过滤器，锚固管与隧洞衬砌混凝土通过防水固定结构密封固结，过滤器为端面密布进水过滤孔的过滤盖，过滤器与锚固管通过螺纹联接；泄压机构为排水单向阀机构，由隧洞外壁向隧洞内单向排水。本实用新型泄水系统能够自动实现有压过水遂洞积水的泄压，保证隧洞结构运行及维修安全的积水排水和逆向受压阻流的平衡安全，采用可自由拆卸安装的泄压机构，满足、方便即时的维修和检查需要，系统设置方便可靠，排水泄压稳定。

Description

一种用于深埋有压过水隧洞的泄水系统

技术领域

本实用新型属于水利水电建设设计应用技术领域，尤其属于水利水电建设中地下隧洞设计建设应用技术领域，具体涉及一种适用于深埋有压过水洞中薄层衬砌结构的特大承压积水平衡泄压系统装置。

背景技术

在大型水利水电建设中，特别是在位于山区、积水多、雨量大地区的水利水电建设中，地下隧洞建设常常面临大量地下水给工程施工带来的技术问题。如，在地下水丰富的深埋洞段薄层衬砌的有压过水隧洞运行阶段，由于平衡隧洞因埋深较大岩体积水增压、或洞内有压过水通过预埋管道进入衬砌结构外侧岩体空腔不断累积积压，造成放空检查阶段洞内成负压，当外侧积水压力超过薄层衬砌混凝土结构承受的荷载，则会使隧洞衬砌混凝土结构出现损坏，给工程建设安全留下隐患甚至出现安全事故。

因此，在地下水丰富的深埋隧洞建设施工中，需要设计保证结构运行及维修安全的积水排水和逆向受压阻流的平衡泄压装置。

发明内容

为了解决深埋有压过水遂洞积水对薄层衬砌结构的破坏，本实用新型公开了一种用于用于深埋有压过水隧洞的泄水系统。

本实用新型通过如下技术方案实现：

一种用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：泄水系统包括泄水装置和将泄水装置与隧洞衬砌混凝土固结的防水固定结构；

泄水装置由锚固段和可自由拆卸安装的泄压机构构成；

锚固段包括锚固管和锚固管前端的过滤器，锚固管与隧洞衬砌混凝土通过防水固定结构密封固结，过滤器为端面密布进水过滤孔的过滤盖，过滤器与锚固管通过螺纹联接；

泄压机构为排水单向阀机构，由隧洞外壁向隧洞内单向排水，泄压机构通过螺纹与锚固管前端密封联接；

本实用新型所述泄压机构由通过螺纹顺序联接的出水帽、控制装置和连接管构成；控制装置包括设置于圆柱管中的单向阀门、弹簧、支撑柱和限位管，阀门为T形结构，包括阀轴和阀轴末端的阀片，支撑柱为径向辐条支撑结构、中心设置圆孔、圆孔后端连接圆柱筒结构的限位管，阀轴套装弹簧后在限位管中滑动；连接管前端面设置与阀片配合开闭的阀口、后端中部设置口径小于阀片的限位挡，连接管前端与锚固管通过螺纹密封联接；出水帽设置出水过滤孔并与控制装置通过螺纹联接。

所述过滤器为具有双层进水过滤孔的过滤盖，过滤器与锚固管联接部设置直径大于锚固管直径的堵环。

所述过滤器端面外侧土体设置有通过钻孔形成的多个导渗孔。

所述防水固定结构是位于锚固管与衬砌混凝土之间的、由锚固管前端至后端管口依次填充固结密封的GB柔性材料、速凝堵漏材料、微膨胀预缩砂浆、速凝堵漏材料。

所述锚固管后端面径向外周通过涂覆环氧密封胶泥设置有密封环。

本实用新型泄水装置利用阀片两侧水压差对积水单向泄压。在隧洞未积水时，隧洞内无水，装置阀片受弹簧压力封闭阀口。当岩体积水在重力或外渗压力作用下通过导流管至阀片，外侧产生压力，阀片内外两侧产生压力差。通过设计标定弹簧弹性系数，设计阀片外水压强大于内侧压强0.1Mpa时背侧弹簧开始收缩，阀门打开排水，随外侧压强差值增大使弹簧屈服收缩范围延伸至限位点，阀门打开至最大值，排水量达到最大值；通过设置限位挡预防弹簧过度收缩失去弹性功能；当隧洞充水使阀片内侧压力及弹簧推力形成合力的压力大于外侧的0.1Mpa时，推动阀片至外侧阀口，贴紧止水环闭水，阻止洞内过水通过导流管进人岩体；当隧洞放空检查时内侧压力迅速减小至零，外侧压力打开阀片形成通道立即排水，降低岩体积水压力，防止破坏衬砌的薄壁结构，保证隧洞安全稳定。

本实用新型泄水系统能够自动实现有压过水遂洞积水的泄压，保证隧洞结构运行及维修安全的积水排水和逆向受压阻流的平衡安全，采用可自由拆卸安装的泄压机构，满足、方便即时的维修和检查需要，系统设置方便可靠，排水泄压稳定。

附图说明

图1是本实用新型泄水装置设计布置截面示意图；

图2是本实用新型泄水装置锚固段截面示意图；

图3是本实用新型泄水装置锚固段过滤器端面示意图；

图4是本实用新型泄水装置泄压机构截面示意图；

图5是本实用新型泄水装置泄压机构出水帽截面示意图；

图6是本实用新型泄水装置泄压机构控制装置截面示意图；

图7是本实用新型泄水装置泄压机构控制装置横截面示意图；

图8是本实用新型泄水装置泄压机构连接管截面示意图。

图中，1是出水帽，2是控制装置，3是连接管，4是锚固管，5是过滤器，6是导渗孔，7是衬砌混凝土；

11是出水过滤孔，21是阀轴，22是弹簧，23是阀片，24是支撑柱，25是限位管，31是阀口，32是限位挡，33是止水环，41是环氧密封胶泥，42是速凝堵漏材料，43是微膨胀预缩砂浆，44是GB柔性材料，51是过滤盖，52是堵环，53是进水过滤孔，54是联接螺纹。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进一步说明，具体实施方式是对本实用新型原理的进一步说明，不以任何方式限制本实用新型，与本实用新型相同或类似技术均没有超出本实用新型保护的范围。

结合附图。

如图所示，以某水电站引水隧洞为例对本实用新型进行详细说明。

某水电站引水隧洞长11.06km，最大埋深位于1#洞控制段下游段约700米。地质构造主要为板岩、砂岩和灰岩，岩体结构交错频繁，风化严重，裂隙较多且发育，因受挤压呈现出多个向斜和背斜的组合体，常年累计向斜谷底存储大量承压水。引水隧洞上游4km洞段高程范围接近木里河床，穿越多个向斜饱和承压水区域，此范围开挖时各部位出现大量涌水，其中(T)01+300最大涌水约3500m³/h。开挖阶段主要采用抽排解决涌水，随开挖揭露的时间延长和下游掌子面的掘进涌水量减小。

引水隧洞采用混凝土全断面衬砌，Ⅲ类围岩30cm、Ⅳ围岩40cm、Ⅴ类围岩60cm。衬砌结构缝和施工缝均安装651型橡胶止水和遇水膨胀止水条，衬砌后形成全封闭结构。衬砌施工过程中在集中涌水部位预留集水坑预埋管路，保证混凝土浇筑质量，随衬砌混凝土和灌浆将其部分出水部位封闭，改变涌水路径，造成无出口通道积压；过水后洞内充水有压，迫使洞内部分水流通过预埋管道进入岩体，加剧岩体积水增压；由于埋深较大，山体外部降雨补充地下水，通过渗径再次造成洞室结构周边积水压力增大。

分析隧洞在充水后，内外压力长时间通过多渗径达到平衡，对结构无破坏。但在放空检查阶段洞内瞬间无水，岩体有压积水无法及时排出，造成薄壁衬砌结构内外压力失调。外侧有压积水迫使衬砌混凝土结构整体应力重新分布集中，超过薄层结构承受压力，造成底板或边墙被积水挤压隆起、破坏张裂或击垮释放应力，对隧洞整体结构安全运行造成严重影响。

通过对某水电站引水隧洞研究后，在隧洞中预设本实用新型平衡泄水装置实现泄压。

一、锚固段安装。

锚固段安装可采用先装法或后装法两种。采用先装法需在浇筑混凝土时预埋，这种方法优点是容易固定，能与混凝土紧密结合，缺点是混凝土浇筑过程中容易堵塞，或混凝土浇筑和灌浆后渗径会发生改变，导致埋管无用作废。采用后装法是针对混凝土浇筑和灌浆后出现的出水点钻孔，将锚固段植入混凝土，优点是导流效果好，缺点是不易固定。

本引水隧洞工程采用后装法，以D＝50mm管体为锚固管4：①采用取芯钻机对渗水点施工φ76的钻孔，打穿衬砌混凝土衬砌厚度取出芯样，孔底周边用手风钻放射性造导渗孔6三个，深度300mm-500mm，加强导渗效果。②清除松动岩屑和混凝土块体，用水冲洗干净。将锚固段锚固管4有过滤盖5端深入混凝土孔内，保证出水通畅。③泄压机构安装前，锚固段出水口段内丝套接引流软管，将孔内涌水通过引流管排出操作范围外，保证干地操作。④锚固管4底部与混凝土7之间用GB柔性材料44填充防渗材料堵塞，厚度30mm，促使渗水全部进入锚固管4管体。⑤GB柔性材料44后侧锚固管4与混凝土7之间，填充长20mm速凝堵漏材料42密封防渗水。⑥速凝堵漏材料42后侧锚固管4与混凝土7之间、至锚固管4前端管口长20mm填筑微膨胀预缩砂浆43，厚度50mm，用φ8圆钢端头打磨平顺分层捣填密实，或用锚固剂密封填充。⑦锚固管4前端管口20mm再施速凝堵漏材料42。⑧锚固管4前端管口周边刮环氧胶泥41形成密封环，密封环环厚2mm、宽50mm，防止外水沿锚固管4管壁渗入孔道破坏锚固作用。

二、泄压机构安装。

泄压机构的控制装置2按设计要求选取比阀轴21直径大2mm的螺旋弹簧22，标定受到压力大于0.1Mpa时发生屈服形变；组合时，将弹簧22穿过阀轴21抵到阀片23，阀轴21传入支撑柱24中心圆孔内和限位管25中，测试灵活性，无误后安装有过滤网的出水帽1，再与连接管3套接。

组合完成后，检查弹簧22和阀片23的灵活性，用生活有压水试验，确保泄压机构组装合格。泄压机构与锚固段连接的螺纹部位均匀缠防水软胶带3～5圈，防渗漏且便于后期拆卸。现场清理锚固管4内杂物干净，将泄压机构与锚固管4用扭力扳手套接，确保连接牢靠，防止运行长时间后脱落。

本实用新型泄水装置材料全部采用不锈钢制作，防止生锈，确保运行质量。在遂洞泄水装置安装中，根据地质出水数据设置装置的其中位置和数量，各泄水装置管道的口径也根据排水泄压需要设计。安装后各装置登记桩号，标记边顶拱或底部的具体位置，留影像资料，便于后期放空检查时寻找。后期在隧洞放空检查过程中同时检查维修，提前准备好各类实施的泄压机构，发现失灵有故障的只需用扭力扳手将泄压机构扭开检修更换。检修更换均不需用电设备或破坏混凝土结构，有利于短时间完成。

Claims (6)

1.一种用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：泄水系统包括泄水装置和将泄水装置与隧洞衬砌混凝土固结的防水固定结构；

泄水装置由锚固段和可自由拆卸安装的泄压机构构成；

锚固段包括锚固管和锚固管前端的过滤器，锚固管与隧洞衬砌混凝土通过防水固定结构密封固结，过滤器为端面密布进水过滤孔的过滤盖，过滤器与锚固管通过螺纹联接；

泄压机构为排水单向阀机构，由隧洞外壁向隧洞内单向排水，泄压机构通过螺纹与锚固管前端密封联接。

2.根据权利要求1所述用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：所述泄压机构由通过螺纹顺序联接的出水帽、控制装置和连接管构成；控制装置包括设置于圆柱管中的单向阀门、弹簧、支撑柱和限位管，阀门为T形结构，包括阀轴和阀轴末端的阀片，支撑柱为径向辐条支撑结构、中心设置圆孔、圆孔后端连接圆柱筒结构的限位管，阀轴套装弹簧后在限位管中滑动；连接管前端面设置与阀片配合开闭的阀口、后端中部设置口径小于阀片的限位挡，连接管前端与锚固管通过螺纹密封联接；出水帽设置出水过滤孔并与控制装置通过螺纹联接。

3.根据权利要求2所述用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：所述过滤器为具有双层进水过滤孔的过滤盖，过滤器与锚固管联接部设置直径大于锚固管直径的堵环。

4.根据权利要求3所述用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：所述过滤器端面外侧土体设置有通过钻孔形成的多个导渗孔。

5.根据权利要求3所述用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：所述防水固定结构是位于锚固管与衬砌混凝土之间的、由锚固管前端至后端管口依次填充固结密封的GB柔性材料、速凝堵漏材料、微膨胀预缩砂浆、速凝堵漏材料。

6.根据权利要求5所述用于深埋有压过水隧洞的泄水系统，其特征在于：所述锚固管后端面径向外周通过涂覆环氧密封胶泥设置有密封环。

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