CN217152020U - 一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，本实用新型涉及隧道结构维护技术领域。本实用新型的方案：一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，包括固定基板，固定基板设置有第一引流口，固定基板通过第一引流口连接有第一引流管。本实用新型能够减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效。

Description

一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置

技术领域

本实用新型涉及隧道结构维护技术领域，具体而言，涉及一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置。

背景技术

随着我国城市化率的不断提高、城市人口急剧增加，为缓解日益增大的地面交通压力，各大城市纷纷掀起大规模的地铁建设浪潮，某些地段必然出现线路结构与周边施工相邻或相交的情况，在施工过程中稍有不慎就可能发生破坏地铁主体结构的事件。这种破坏现象在轨道交通运营中具有突发性和不可预见性，而且破坏形式比较严重，击穿后带来的涌水不仅会对隧道结构和相关设备设施产生次生伤害，还会对人民群众生命安全造成威胁，直接威胁到轨道交通运营安全。

目前，通过成都地铁7号线、8号线以及17号线隧道击穿抢险处置过程的总结，采用不锈钢板封堵及钢管泄压方式，能有效的对险情进行临时处置，达到满足列车通行条件，但通过多次抢险过程发现，零散的不锈钢板及钢管的组合加固，耗时耗力，在隧道击穿后处置时，采用不锈钢板加固及水管引流，根据现场击穿部位大小临时在现场切割不锈钢板，并需要根据引流管的大小规格对不锈钢板进行现场开孔，耗时耗力，并且由于不锈钢板和引流管连接效果不理想、不锈钢板与结构衬砌贴合不密实等原因，导致处置过程中止水效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其能够减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，包括固定基板，固定基板设置有第一引流口，固定基板通过第一引流口连接有第一引流管。

在本实用新型的一些实施例中，上述固定基板包括不锈钢板

在本实用新型的一些实施例中，上述第一引流管内安装有第一球阀，第一引流管安装有用于控制第一球阀的第一控制开关。

在本实用新型的一些实施例中，上述第一引流口的内径为100mm。

在本实用新型的一些实施例中，上述固定基板设置有内径为50mm的第二引流口，固定基板通过第二引流口连接有第二引流管。

在本实用新型的一些实施例中，上述第二引流管内安装有第二球阀，第二引流管安装有用于控制第二球阀的第二控制开关。

在本实用新型的一些实施例中，上述固定基板的边沿设置有安装孔。

在本实用新型的一些实施例中，上述安装孔呈条形状。

在本实用新型的一些实施例中，上述固定基板远离有第一引流管的一侧安装有把手。

在本实用新型的一些实施例中，上述固定基板远离有第一引流管的一侧安装有止水胶条。

相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，包括固定基板，固定基板设置有第一引流口，固定基板通过第一引流口连接有第一引流管。

上述实施方式中，本装置应用于地铁区间结构击穿处理，固定基板可针对不同隧道曲率半径进行预制，其中固定基板可以通过膨胀螺栓加固可以保障该装置不掉落，安装完成后能有效降低隧道击穿涌水对轨道交通运营的影响，相对于现有技术，在隧道击穿后处置时，采用不锈钢板加固及水管引流，根据现场击穿部位大小临时在现场切割不锈钢板，并需要根据引流管的大小规格对不锈钢板进行现场开孔，耗时耗力，并且由于不锈钢板和引流管连接效果不理想、不锈钢板与结构衬砌贴合不密实等原因，导致处置过程中止水效果较差，当隧道击穿涌水时，地下水压力普遍较大，本装置可以通过第一引流管对准击穿位置对涌水进行泄压(第一引流口的内径可以是100mm)，不锈钢板按照现有隧道曲率进行弯制，如遇隧道拱腰位置线缆架遮挡导致无法安装时，可将线架拆除、拨开线缆后安装该装置先期预留安装孔，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效，具体的，工作人员可以根据地铁隧道衬砌结构被击穿部位搭建工作平台，首先清理被击穿部位周围的基面，然后将第一引流管对准被击穿涌水的部位，固定基板通过高强膨胀螺栓固对装置加固牢靠，连接面如有漏水采用堵漏剂抹实。

本实施例中，本装置能应对结构击穿时水压大、水流量大、孔洞不规则等特点，经过不断优化和实验，研制集引流、注浆、监控等功能于一体的快速处理装置，达到了适用于高压强地下水、多用途封堵的目的，适用于400mm以下的隧道击穿和涌水故障，基本覆盖了降水和地勘施工钻探施工设备的常规尺寸，本装置使用时只需将固定基板固定于击穿涌水部位，通过第一引流管对涌水进行引流，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置结构示意图。

图中标示：1-固定基板，2-第一引流管，3-第二引流管，4-把手，5-安装孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参考图1所示。本实施例提供一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，包括固定基板1，固定基板1设置有第一引流口，固定基板1通过第一引流口连接有第一引流管2。

上述实施方式中，本装置应用于地铁区间结构击穿处理，固定基板1可针对不同隧道曲率半径进行预制，其中固定基板1可以通过膨胀螺栓加固可以保障该装置不掉落，安装完成后能有效降低隧道击穿涌水对轨道交通运营的影响，相对于现有技术，在隧道击穿后处置时，采用不锈钢板加固及水管引流，根据现场击穿部位大小临时在现场切割不锈钢板，并需要根据引流管的大小规格对不锈钢板进行现场开孔，耗时耗力，并且由于不锈钢板和引流管连接效果不理想、不锈钢板与结构衬砌贴合不密实等原因，导致处置过程中止水效果较差，当隧道击穿涌水时，地下水压力普遍较大，本装置可以通过第一引流管2对准击穿位置对涌水进行泄压(第一引流口的内径可以是100mm)，不锈钢板按照现有隧道曲率进行弯制，如遇隧道拱腰位置线缆架遮挡导致无法安装时，可将线架拆除、拨开线缆后安装该装置先期预留安装孔5，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效，具体的，工作人员可以根据地铁隧道衬砌结构被击穿部位搭建工作平台，首先清理被击穿部位周围的基面，然后将第一引流管2对准被击穿涌水的部位，固定基板1通过高强膨胀螺栓固对装置加固牢靠，连接面如有漏水采用堵漏剂抹实。

本实施例中，本装置能应对结构击穿时水压大、水流量大、孔洞不规则等特点，经过不断优化和实验，研制集引流、注浆、监控等功能于一体的快速处理装置，达到了适用于高压强地下水、多用途封堵的目的，适用于400mm以下的隧道击穿和涌水故障，基本覆盖了降水和地勘施工钻探施工设备的常规尺寸，本装置使用时只需将固定基板1固定于击穿涌水部位，通过第一引流管2对涌水进行引流，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效。

在本实用新型的一些实施例中，固定基板1包括不锈钢板。

本实施例中，固定基板1为不锈钢板，具备足够强度的同时，具备一定柔性，适用于各类形式的隧道区间，密封采用止水胶条加堵漏剂，以保证同隧道壁密贴。

在本实用新型的一些实施例中，第一引流管2内安装有第一球阀，第一引流管2安装有用于控制第一球阀的第一控制开关。

本实施例中，第一控制开关可以带动第一球阀转动，从而可以控制涌水从第一引流管2中流通，待一体式泄压封堵装置加固完成后，关闭排水孔水阀，完成临时封堵，恢复正常运行。

在本实用新型的一些实施例中，第一引流口的内径为100mm。

本实施例中，第一引流口的内径为100mm可以适用于大多数击穿部位，可以快速进行泄压。

在本实用新型的一些实施例中，固定基板1设置有内径为50mm的第二引流口，固定基板1通过第二引流口连接有第二引流管3。

本实施例中，第二引流管3既可以用于泄压，也可以用于注浆，如遇外部环境复杂，涌水被堵住后，可在50mm的第二引流口处对击穿孔周边注浆加固，为行车安全提供保障。

在本实用新型的一些实施例中，第二引流管3内安装有第二球阀，第二引流管3安装有用于控制第二球阀的第二控制开关。

本实施例中，第二控制开关用于控制第二球阀转动，用于控制第二引流管3连通或关闭。

在本实用新型的一些实施例中，固定基板1的边沿设置有安装孔5。

本实施例中，工作人员可以用螺栓穿过安装孔5，将固定基板1进行固定。

在本实用新型的一些实施例中，安装孔5呈条形状。

本实施例中，安装孔5的长度可以是6CM方便错开管片主筋，而且避免安装孔5与预留孔错位不方便安装。

在本实用新型的一些实施例中，固定基板1远离有第一引流管2的一侧安装有把手4。

本实施例中，工作人员可以通过把手4方便对固定基板1的安装。

在本实用新型的一些实施例中，固定基板1远离有第一引流管2的一侧安装有止水胶条。

本实施例中，固定基板1一侧安装止水胶条，可以避免涌水从固定基板1与击穿处之间留出。

在本实用新型的一些实施例中，水压力分析及计算，在封堵孔洞时，主要问题是面对水压力冲击和部分掉落泥土石块压力，本文仅考虑非承压水情况下的水压力，成都地区绝大部分地层主要为砂卵石地层，在击穿前期会存在泥沙和卵石掉落，但在后期孔洞流出物主要为水，因此在使用抽屉式阀门过程中主要面临的冲击力为液体冲击力，将被击穿孔洞和钻井等效为管道。为方便计算，将钻井壁周边水头统一按最高水头计算且保持不变，即按最大水压力计算，这样的计算结果偏安全。这样就可利用流体冲击计算公式进行计算，其中根据动量定理可得冲击力(1)为：

其中，ρ——液体密度；d——孔洞直径；u——液体流速；

液体流速计算公式(2)如下：

其中，g——重力加速度；λ——液体与管道摩擦系数，本文取0.01；l、le——管道长度、阀门及弯管有效长度，本文中阀门及弯管有效长度为0m；ξ——管径变化导致的压头损失系数，本文取0；Z0——水面距离盾构管片的位置，崔家店中按偏安全计算，将水位设置为地面；

利用(1)(2)式即可得出钢板封堵时所受冲击力。将不同参数导入计算公式，可得出如下表：

冲击力及荷载计算表

目前市场上主要膨胀螺栓锚固拉力情况如下表：

螺栓锚固性能

螺栓规格	钻孔深度(mm)	锚固性能(N)
			M6	40	2400
M8	50	4400
			M10	60	7000
M12	75	10300
			M16	100	19400

按照两边钢滑槽各3颗螺栓，共6颗计算，同时考虑到管片内部钢筋间距方便螺栓打入，结合表2、表3，本文建议使用螺栓规格为M8，能基本应对击穿孔径在0.28m以下的隧道击穿，同时能方便螺栓打入管片中。

焊缝强度计算：一体式泄压封堵装置需要在钢板上焊接泄压阀，因此有必要对泄压阀与钢板间的焊缝强度进行计算，验证其能否抵抗水压力。

抽屉式阀门焊缝强度计算公式如下：

其中，N——作用在焊缝垂直方向上的拉力(N)；σf——按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力(N/m2)；he——直角角焊缝的计算厚度(mm)，当两焊件间隙b≤1.5mm时，he＝0.7hf；1.5mm＜b≤5mm时，he＝0.7(hf—b)，hf为焊脚尺寸；lw——角焊缝的计算长度(mm)，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；

——焊缝应达到的设计强度；βf——强度设计增大系数，静力荷载取1.22；

根据地下水位标高与隧道标高间差值，分别设定10、20、30米三种标高差值，计算三种情况下的焊缝强度，得出如下表：

不同水深情况下的焊缝强度要求

由上表可以看出，在水深达到30米时，焊缝强度设计值达到最大值1.77MPa，目前市场上不同材料和工艺焊缝强度值为200MPa～400MPa，因此使用Q235钢材和自动焊、半自动焊和E43型焊条手工焊工艺，既能满足使用要求。

结论

(1)对一体式泄压封堵装置进行可行性分析，得出使用M8的螺栓即可满足孔洞封堵的要求。

(2)Q235钢材和普通焊接工艺即可使焊缝足够抵抗水压力。

综上，本实用新型的实施例提供一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，包括固定基板1，固定基板1设置有第一引流口，固定基板1通过第一引流口连接有第一引流管2。

上述实施方式中，本装置应用于地铁区间结构击穿处理，固定基板1可针对不同隧道曲率半径进行预制，其中固定基板1可以通过膨胀螺栓加固可以保障该装置不掉落，安装完成后能有效降低隧道击穿涌水对轨道交通运营的影响，相对于现有技术，在隧道击穿后处置时，采用不锈钢板加固及水管引流，根据现场击穿部位大小临时在现场切割不锈钢板，并需要根据引流管的大小规格对不锈钢板进行现场开孔，耗时耗力，并且由于不锈钢板和引流管连接效果不理想、不锈钢板与结构衬砌贴合不密实等原因，导致处置过程中止水效果较差，当隧道击穿涌水时，地下水压力普遍较大，本装置可以通过第一引流管2对准击穿位置对涌水进行泄压(第一引流口的内径可以是100mm)，不锈钢板按照现有隧道曲率进行弯制，如遇隧道拱腰位置线缆架遮挡导致无法安装时，可将线架拆除、拨开线缆后安装该装置先期预留安装孔5，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效，具体的，工作人员可以根据地铁隧道衬砌结构被击穿部位搭建工作平台，首先清理被击穿部位周围的基面，然后将第一引流管2对准被击穿涌水的部位，固定基板1通过高强膨胀螺栓固对装置加固牢靠，连接面如有漏水采用堵漏剂抹实。

本实施例中，本装置能应对结构击穿时水压大、水流量大、孔洞不规则等特点，经过不断优化和实验，研制集引流、注浆、监控等功能于一体的快速处理装置，达到了适用于高压强地下水、多用途封堵的目的，适用于400mm以下的隧道击穿和涌水故障，基本覆盖了降水和地勘施工钻探施工设备的常规尺寸，本装置使用时只需将固定基板1固定于击穿涌水部位，通过第一引流管2对涌水进行引流，减少了现场不锈钢板穿孔工序，有效缩短了作业时间，使得装置的安装迅速高效。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，包括固定基板，所述固定基板设置有第一引流口，所述固定基板通过所述第一引流口连接有第一引流管。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述固定基板包括不锈钢板。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述第一引流管内安装有第一球阀，所述第一引流管安装有用于控制所述第一球阀的第一控制开关。

4.根据权利要求3所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述第一引流口的内径为100mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述固定基板设置有内径为50mm的第二引流口，所述固定基板通过所述第二引流口连接有第二引流管。

6.根据权利要求5所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述第二引流管内安装有第二球阀，所述第二引流管安装有用于控制所述第二球阀的第二控制开关。

7.根据权利要求5所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述固定基板的边沿设置有安装孔。

8.根据权利要求7所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述安装孔呈条形状。

9.根据权利要求1所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述固定基板远离所述第一引流管的一侧安装有把手。

10.根据权利要求1所述的一种用于隧道击穿的一体式泄压封堵装置，其特征在于，所述固定基板远离所述第一引流管的一侧安装有止水胶条。

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