CN219344754U - 一种富水隧道仰拱排水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种富水隧道仰拱排水系统，包括抽气装置和抽水装置，所述抽水装置埋设在隧道的仰拱中；所述抽水装置包括活塞管、密封活塞和抽水管；活塞管的入口与抽气装置连接，活塞管的出口与中心排水沟连接，抽水管的一端与活塞管的出口连接，抽水管的另一端向下埋设在仰拱的出水位置；所述活塞管内沿其轴向间隔设置有两个固定塞，固定塞上设置有气孔，密封活塞动密封设置在活塞管中并位于两个固定塞之间，该排水系统结构简单，利用管道内的压强差带动防水橡胶移动，将仰拱中的水抽出至管道内，并在防水橡胶的作用下加速排出。只要地下水发生汇聚，该排水方法便能自发且高效的将水排出，且能减少管道内的积水，提高隧道的安全性。

Description

一种富水隧道仰拱排水系统

技术领域

本实用新型涉及隧道工程领域，具体为一种富水隧道仰拱排水系统。

背景技术

隧道工程中，隧道仰拱的防排水一直是隧道防排水系统中的关键环节。仰拱漏水原因主要是地下水无法有效的排除或排水效率较低。隧道仰拱长期漏水会对围岩及隧道结构产生软化作用，较低结构的稳定性。目前隧道仰拱的排水系统主要是通过环向排水管、竖向排水管、横向排水管将地下水排出到边沟或中心排水沟。

经实践证明，现有隧道仰拱排水系统对衬砌整体性破坏较大，排水速度较慢，当排水量较大时，大量积水滞留在排水管中，不能及时排出，导致仰拱处漏水，影响隧道的正常使用，同时排水管口常常会进入空气，导致管中的水不能快速排出，会对排水系统的运行造成影响。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种富水隧道仰拱排水系统，解决隧道仰拱难以排水、排水速率慢、排水管积水及排水系统对隧道衬砌影响的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种富水隧道仰拱排水系统，包括抽气装置和抽水装置，所述抽水装置埋设在隧道的仰拱中，并沿隧道的横向的排布；

所述抽水装置包括活塞管、密封活塞和抽水管；活塞管的入口与抽气装置连接，活塞管的出口与中心排水沟连接，抽水管的一端与活塞管的出口连接，抽水管的另一端向下埋设在仰拱的出水位置；

所述活塞管内沿其轴向间隔设置有两个固定塞，固定塞上设置有气孔，密封活塞动密封设置在活塞管中并位于两个固定塞之间，活塞管入口端的固定塞靠近密封活塞的一侧设置有滑动塞，活塞管入口端的管壁上设置有泄压装置，并位于密封活塞与固定塞之间。

优选的，所述滑动塞和活塞管出口端的固定塞相对的一侧设置有弹簧。

优选的，所述活塞管入口端的滑动塞和固定塞之间设置有弹簧。

优选的，所述活塞管的入口端通过导气管与抽气装置连接，活塞管的出口端通过排水管与中心排水沟连接。

优选的，所述泄压装置包括泄压孔、弹簧阀门和触发机构；

所述泄压孔设置在活塞管的管壁上并与隧道连通，弹簧阀门设置在泄压孔上，触发机构与滑动塞连接，当密封活塞在压力下向抽气管方向移动，对触发机构施压使弹簧阀门移动，使泄压孔打开。

优选的，所述触发机构包括支杆、小球和圆环；

所述支杆固定在滑动塞上并向密封活塞的一侧延伸，小球固定在支杆的端部，圆环套设在支杆上，圆环的顶部与弹簧阀门连接。

优选的，所述抽气装置包括抽气箱、弹性叶片、转轮、抽气管和排气管；

所述抽气箱中设置有抽气腔，抽气管和排气管的一端设置在抽气箱上并与抽气腔连通，抽气管的另一端与活塞管连接，转轮偏心设置在抽气腔中，所述弹性叶片与转轮圆心连接，所述弹性叶片与抽气腔内壁形成动密封。

优选的，所述抽水管的抽水端以及活塞管的出口均设置有单向阀。

优选的，所述隧道的边沟中设有排水装置。

优选的，所述排水装置为排水扇轮。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种富水隧道仰拱排水系统，包括抽气装置和抽水装置，抽水装置埋设在隧道仰拱的底部，在活塞管中设置密封活塞并形成动密封连接，在抽气装置的作用下使活塞管内部形成负压状态，带动密封活塞向抽气装置方向移动，从而通过抽水管将仰拱底部的水抽出，并通过排水管导流至隧道的中心排水沟，该排水系统结构简单，利用管道内的压强差带动防水橡胶移动，将仰拱中的水抽出至管道内，并在防水橡胶的作用下加速排出。只要地下水发生汇聚，该排水方法便能自发且高效的将水排出，且能减少管道内的积水，提高隧道的安全性。

附图说明

图1为本实用新型隧道仰拱排水系统的整体示意图；

图2为本实用新型抽气装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型活塞管的内部结构示意图；

图4为本实用新型泄压装置的结构示意图；

图5为本实用新型单向阀的结构意图。

附图标记：隧道1、边沟2、中心排水沟3、扇叶4、连接杆5、抽气箱6、活塞管7、单向阀8、抽水管9、排水管10a、导气管10b、弹簧11a、弹簧11b、滑动塞12a、固定塞12b、防水橡胶13、转轴14、支撑15、弹性叶片16、排气管17、转轮18、抽气腔19、抽气管20、阀门片21、区域22a、区域22b、支杆23、小球24、圆环25、弹簧阀门26。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参阅图1-5，一种富水隧道仰拱排水系统，包括抽气装置、抽水装置和排水装置。

所述抽水装置埋设在隧道的仰拱中，并沿隧道的横向的排布，抽水装置的一端与抽气装置连接，抽水装置的另一端与隧道的中心排水沟3连接，排水装置设置在隧道的边沟2中。

所述抽气装置包括抽气箱6、弹性叶片16、转轮18、抽气管20和排气管17；所述抽气箱6中设置有抽气腔19，抽气管20和排气管17设置在抽气箱6上，排气管17的一端与抽气腔19连通，另一端与大气连通，抽气管20的一端与抽气腔19连通，另一端与抽水装置连接，转轮18设置在抽气腔19中，转轮18的中心轴与电机的输出轴连接。

转轮上设置有多个弹性叶片16，所述弹性叶片与转轮18圆心连接，所述弹性叶片与抽气腔内壁形成动密封，所述弹性叶片16包括橡胶密封块和弹簧，转轮18的外环壁上圆周均布有多个滑槽，滑槽沿径向设置，橡胶密封块配装在滑槽中，弹簧位于滑槽中并设置在橡胶密封块的底部，橡胶密封块的两侧以及端部分别与抽气腔19的两个侧壁和环形内壁抵接，所述转轮偏心设置在抽气腔19中，转轮的外壁与抽气腔的内壁形成线密封接触，线密封位置位于排气管和抽气管20之间；当转轮转动时，橡胶密封块的端部以及两侧与抽气腔形成动密封，抽气腔19的内壁对橡胶密封块的端部形成推力，并使弹簧压缩，各橡胶密封块的端部在弹簧的作用力下始终与抽气腔19的内壁抵接，相邻两个弹性叶片之间形成独立气腔。

抽水装置包括导气管10b、排水管10a、活塞管7、密封活塞和抽水管9，导气管10b的一端与抽气管20连接，导气管10b的另一端与活塞管7的一端连接，活塞管7的另一端与排水管10a的入口连接，排水管10a的出口与中心排水沟3连接，抽水管9的一端与排水管10a的入口连接，抽水管9的另一端向下埋设在仰拱的出水位置。

所述活塞管7的两端分别设置有固定塞12b，密封活塞为防水橡胶13，密封活塞动密封设置在活塞管7中，并位于两个固定塞12b之间，靠近抽气管20一端的固定塞12b与密封活塞之间还设置有滑动塞12a，滑动塞12a与固定塞12b之间设置有缓冲装置，滑动塞12a靠近密封活塞的一侧设置有弹簧11a，滑动塞12a靠近密封活塞的一侧设置有弹簧11a，靠近抽水管一端的固定塞12b上设置有弹簧11b。

所述活塞管7上靠近抽气管20的一侧还设置有泄压装置，其包括泄压孔、弹簧阀门26和触发机构，泄压孔设置在活塞管7的管壁上并与隧道连通，弹簧阀门26设置在泄压孔上，触发机构与滑动塞12a连接，当密封活塞在压力下向抽气管方向移动，对触发机构施压使弹簧阀门26移动，使泄压孔打开。

所述触发机构包括支杆23、小球24和圆环25，支杆23固定在滑动塞12a上并向密封活塞的一侧延伸，小球24固定在支杆23的端部，圆环25套设在支杆23上，并位于弹簧的上方，圆环25的顶部与弹簧阀门26连接。

所述导气管10b、排水管10a、活塞管7同轴连接并呈线性排布，所述滑动塞12a和固定塞12b上均设置有气孔。

所述抽水管9的抽水端以及排水管10a的出口均设置有单向阀8，当抽水时，抽水管9的单向阀8打开，排水管10a的单向阀8关闭，当通过排水管10a向中心排水沟3排水时，抽水管9的单向阀8关闭，排水管10a的单向阀8打开；单向阀8包括两个对称且倾斜设置的支撑臂，支撑臂位于抽水管9的内孔中，支撑臂的端部设置有阀门片21，阀门片21的中部通过转轴14与支撑臂转动连接，支撑臂的端部设置有限制结构，并位于阀门片21的底部，限制结构用于对两个阀门片的水平状态限位，当两个阀门片处于水平状态，则对抽水管的口部形成封闭作用。

所述单向阀的结构为水井手压泵下端的单向密封阀，抽水时依靠水流的冲击力转动打开，当排水时，水流的重力使单向密封阀与抽水管的管口密封，避免水流进入仰拱底部。

所述排水装置为扇叶4，扇叶4设置在隧道的边沟2中，扇叶4通过传动杆5与电机连接，扇叶4转动将加速边沟中的水流流动，防止边沟堵塞，达到边沟持续排水的要求。

下面对本实用新型提供的一种富水隧道仰拱排水系统的排水方法进行详细的阐述，包括以下步骤：

选择隧道仰拱需要排水的位置，将导气管10b、活塞管7和排水管10a连接后埋置在该区域，排水管10a的出口与中心排水沟3连通，抽水管9的下端埋置在仰拱排水位置处，另一端与排水管10a相连。

扇叶4放置在边沟2中，电机带动扇叶4转动，同时，边沟中的水流冲刷扇叶，带动扇叶4旋转，扇叶4转动将加速边沟中的水流流动，防止边沟堵塞，达到边沟持续排水的要求；

电机带动转轮18转动，抽气腔19与转轮18相连，转轮18将带动弹性叶片16转动，弹性叶片16、转轮18都与抽气腔19内壁始终保持密封滑动，弹性叶片16设置为四片，且始终保持逆时针转动，转动过程中吸入抽气管20内的空气，吸入的空气通过弹性叶片16从排气管17排出，同时抽气管20上端的压强较低，将抽气管20内的气体抽出，如此反复将气体排出。

抽气管20与导气管10b连通，不断将导气管10b中的气体抽出，当抽气管20内的气体抽出，由于压强差的作用下，密封活塞在活塞管7内沿管道向左移动，活塞管7内壁光滑使防水橡胶13与活塞管的内壁形成滑动密封，密封活塞使活塞管7的两端形成两个独立的区域22a和区域22b，并且区域22a始终处于无水状态，抽气状态下，密封活塞向左移动后，区域22b压强降低，抽水管9将仰拱底的水抽出，在水流冲击下单向阀打开，水流通过固定塞12b流入区域22b，防水橡胶受到水压力继续向左移动，当水流充满后沿排水管10a排出。

密封活塞受到水压力和气压影响向左移动后挤压弹簧11a，弹簧11a给密封活塞反向作用力，当作用力大于其他压力之和后，防水橡胶13会向右移动，将排水管10a中的水加速排出；若防水橡胶13由于受到弹簧11a的作用力与弹簧11b发生挤压，则弹簧11b将给防水橡胶向左的力，如此反复运动，在排水量大时可以加速排水速度，排水量不大时，也可将排水管中的积水排出。

当弹簧11a压缩到一定程度时，滑动塞12a移动并使支杆23同步移动，弹簧11a压缩到一定程度时，支杆端的小球24与圆环25嵌套，并带动圆环25移动，圆环25与弹簧阀门26连接，圆环25移动后将带动弹簧阀门26，弹簧阀门26被打开，空气进入区域22a，当空气通过弹簧阀门26进入后，活塞管内压强差减小，弹簧11a恢复一定形变，小球24与圆环25分离，同时防水橡胶向右移动将管道内的水通过排水管排出，弹簧阀门26在弹簧的作用下闭合，外界空气无法进入。

当抽水时，阀门8中的阀门片21被水流冲开，阀门片21绕转轴14转动，能够有较大的过水断面，当排水量较少时，阀门8中的阀门片21依靠自重回落阀门关闭，阀门片21因限制结构的阻挡只能通过转轴14向上打开，不能向下打开，同时阀门片上方的水柱将阀门液封，保证了装置的气密性。

在本实施例中，在中心排水沟3的两侧均设置一组排水系统，隧道左右两边各设置隧道仰拱排水系统，提高隧道仰拱的排水效率，沿隧道纵向根据隧道仰拱的含水量较大位置处，增加排水系统的数量，减少隧道仰拱冒水的发生，且应注意排水系统各部件的维护，保证排水系统的正常运行。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，包括抽气装置和抽水装置，所述抽水装置埋设在隧道的仰拱中，并沿隧道的横向的排布；

所述抽水装置包括活塞管(7)、密封活塞和抽水管(9)；活塞管(7)的入口与抽气装置连接，活塞管(7)的出口与中心排水沟(3)连接，抽水管(9)的一端与活塞管(7)的出口连接，抽水管(9)的另一端向下埋设在仰拱的出水位置；

所述活塞管(7)内沿其轴向间隔设置有两个固定塞，固定塞上设置有气孔，密封活塞动密封设置在活塞管(7)中并位于两个固定塞之间，活塞管(7)入口端的固定塞靠近密封活塞的一侧设置有滑动塞，活塞管(7)入口端的管壁上设置有泄压装置，并位于密封活塞与固定塞之间。

2.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述滑动塞和活塞管(7)出口端的固定塞相对的一侧设置有弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述活塞管(7)入口端的滑动塞和固定塞之间设置有弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述活塞管(7)的入口端通过导气管与抽气装置连接，活塞管(7)的出口端通过排水管与中心排水沟(3)连接。

5.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述泄压装置包括泄压孔、弹簧阀门(26)和触发机构；

所述泄压孔设置在活塞管(7)的管壁上并与隧道连通，弹簧阀门(26)设置在泄压孔上，触发机构与滑动塞连接，当密封活塞在压力下向抽气管方向移动，对触发机构施压使弹簧阀门(26)移动，使泄压孔打开。

6.根据权利要求5所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述触发机构包括支杆(23)、小球(24)和圆环(25)；

所述支杆(23)固定在滑动塞上并向密封活塞的一侧延伸，小球(24)固定在支杆(23)的端部，圆环(25)套设在支杆(23)上，圆环(25)的顶部与弹簧阀门(26)连接。

7.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述抽气装置包括抽气箱(6)、弹性叶片(16)、转轮(18)、抽气管(20)和排气管(17)；

所述抽气箱(6)中设置有抽气腔(19)，抽气管(20)和排气管(17)的一端设置在抽气箱(6)上并与抽气腔(19)连通，抽气管(20)的另一端与活塞管(7)连接，转轮(18)偏心设置在抽气腔(19)中，所述弹性叶片与转轮(18)圆心连接，所述弹性叶片与抽气腔内壁形成动密封。

8.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述抽水管(9)的抽水端以及活塞管的出口均设置有单向阀(8)。

9.根据权利要求1所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述隧道的边沟中设有排水装置。

10.根据权利要求9所述的一种富水隧道仰拱排水系统，其特征在于，所述排水装置为排水扇轮。

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