高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統技術方案

一種高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統,提出一種應急智能排水系統，在各個環向排水管之間采用縱向備用連接管連接，形成一個適用于高水壓斷裂破碎帶情況下可以根據襯砌外水壓大小自動調節排水量并且自帶管線清理功能的應急排水網。包括排水網，所述排水網包括若干相互有間隔的環向排水管，在拱底部位依靠縱向盲管相連，其特征在于，還包括排水網、透水土工布，所述排水網還包括腰處縱向連接管、縱向交叉連接管、水壓控制閥門。

Emergency intelligent drainage system with self cleaning function for tunnel with high water pressure fracture zone

A high hydraulic fracture of intelligent emergency drainage system with tunnel comes to clean up the function, put forward a kind of intelligent emergency drainage system in various circumferential drainage pipe between the longitudinal standby connection, forming a suitable for high pressure fractured zone under the condition of emergency drainage network according to the lining water pressure automatic regulating water displacement and comes with the pipeline cleaning function. Including the drainage network, the drainage network comprises a plurality of mutually spaced circumferential drainage pipe, the arch bottom position by connected longitudinal blind pipe, which is characterized in that also includes drainage network, permeable geotextile, the drainage network also includes a waist longitudinal connecting pipe, longitudinal cross connecting pipe, water pressure control valve.

【技術實現步驟摘要】
高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統
本專利技術涉及一種自帶清理功能的隧道應急智能排水網，適用于礦山法隧道施工通過高水壓斷裂破碎帶時的應急排水結構。本專利技術屬于隧道防排水

技術介紹
由于地殼運動和巖石風化等原因，山體斷裂發育，巖石破碎，形成大大小小的斷裂破碎帶，有的破碎帶寬度達到幾十米，并貫穿地表，受大氣降水和地表徑流補給，水頭高度可達上百米。當隧道穿越這些斷裂破碎帶時，隧道襯砌將承受上部巨大的水壓，嚴重影響工程安全，在這種情況下必須進行排水以降低上部水壓。目前普遍采用的排水系統是比較機械的、經驗式、靜態的布置形式。由于環向排水管之間的間距是固定的，排水管上的開孔數量也是固定的，因此排水量無法隨斷裂破碎帶內的水壓進行動態調節。當上部水壓較大時，由于受限于排水管數量和管徑大小，排水能力有限，如果排水降壓不及時，隧道襯砌將承受上部巨大的水頭壓力，可能會造成襯砌滲漏水甚至威脅隧道安全。在傳統的環向排水管布置形式中，各個環向排水管之間相互獨立，只在拱底部位依靠縱向盲管相連。目前，在沒有有效疏通排水管的辦法的情況下，隨著隧道運營時間的推移，巖石碎屑越積越多，環向排水管會發生堵塞，那么整條環向管線都無法發揮作用，嚴重影響排水降壓效果。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服現有技術的不足，提出一種應急智能排水系統，在各個環向排水管之間采用縱向備用連接管連接，形成一個適用于高水壓斷裂破碎帶情況下可以根據襯砌外水壓大小自動調節排水量并且自帶管線清理功能的應急排水網。一種高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統，包括排水網，所述排水網包括若干相互有間隔的環向排水管(4)，在拱底部位依靠縱向盲管9相連，其特征在于，還包括排水網、透水土工布(2)，所述排水網還包括腰處縱向連接管(8)、縱向交叉連接管(6)、水壓控制閥門(5)。在拱腰處，環向排水管(4)之間由縱向連接管(8)相連。當某條環向排水管(4)發生堵塞，可由縱向連接管(8)向相鄰環向排水管(4)疏導。所述縱向交叉連接管(6)在隧道拱頂位置交叉連接相鄰的兩個環向排水管(4)，可滿足高水壓條件下的排水要求。分別在環向排水管(4)上安裝水壓控制閥門(5)，可根據水壓大小控制閥門(5)的開閉狀態。所述水壓控制閥門5包括：殼體(5-1)，中間隔斷(5-2)，密封刷(5-3)，平衡桿(5-4)以及彈簧片(5-5)。所述殼體(5-1)與中間隔斷(5-2)組成一個整體，起整體支架作用，所述殼體(5-1)為橫截面為圓形，形成圓中心O；所述中間隔斷(5-2)將殼體(5-1)隔離成兩個空間，其中一個空間上設有出入口。所述密封刷(5-3)和平衡桿(5-4)為一體，形成閥片，且中間設有軸(5-6)，可繞中間軸(5-6)自由旋轉，所述中間軸(5-6)位于圓中心O處。所述密封刷(5-3)前端與殼體(5-1)緊密接觸，可有效防止閥門滲漏。所述平衡桿(5-4)頂端上下兩側設置有彈簧片(5-5)，彈簧片(5-5)可提供彈簧力，使平衡桿(5-4)返回水平位置，所述兩個彈簧片(5-5)共點于殼體(5-1)上的P點處，它們另外一側分別連接于中間隔斷(5-2)的上下A、B兩個點。同時，彈簧片(5-5)的回彈力(由選擇的彈簧片彈性系數決定)控制著閥門開閉的水壓閾值的大小。閥片可逆時針旋轉，用于沖洗排水管時便于水流由下向上流動。水壓控制閥門5的工作方式：當上部水壓較小時，密封刷不會發生轉動，密封刷和平衡桿處于水平狀態，此時閥門處于密封狀態。隨著水壓的增大，彈簧片開始逆時針旋轉，彈簧片被擠壓，當水壓達到一定值時，彈簧片被完全壓縮，閥門張開，排水網開始排水，上部水壓逐漸減小，隨著壓力的減小，密封刷和平衡桿在彈簧片的作用下逐漸恢復到水平狀態，閥門關閉，排水網不排水。所述排水網外側鋪設一層透水土工布(2)，可有效減少斷裂破碎帶內細小顆粒進入排水網，防止排水管發生堵塞。進一步優化技術方案，還包括沖洗式清理裝置(11)(在本領域，該裝置為水泵，用于為隧道排水網提供沖洗水壓)，置于隧道內，設置在環向排水管(4)的環向排水管口(4-1)處。整個專利技術系統的工作方式：對于排水網，由于環向排水管之間由縱向交叉連接管相連并且其上分布著排水孔，因此，環向排水管布置間距可適當增大，以15-20m為宜。當襯砌外部水壓低于設定的安全閾值時，水壓控制閥門處于關閉狀態，該應急排水網作為備用排水管存在，不排水，以此避免過度排放影響地表植被生長，保護生態環境。當襯砌外部水壓高于設定的安全閾值時，水壓控制閥門在水壓力的作用下打開，增加排水量，及時降低外部水壓，避免襯砌發生滲漏，保證隧道結構安全。當發現排水網某處發生堵塞時，可以根據需要調節管線上的手動閥門，使排水網變成一個單連通的排水管，然后在某個管口外接一個沖洗式清理裝置(臨時沖洗水泵)，使水流直接流向堵塞位置進行沖洗清堵，然后從另一管口排出，保證了排水管的通暢。本專利技術系統，其特征在于，可根據不同的工程情況和地質條件，對水壓控制閥門(5)設置不同的水壓閾值。本專利技術系統，其特征在于，縱向排水管上(8)設有若干手動閥門(10)，可控制沖洗水流的流動路徑。創新點:1.本專利技術主要適用于山嶺隧道高水壓斷裂破碎帶處的排水系統設計；2.本專利技術采用水壓控制閥門控制排水管的開閉狀態，當水壓低于設置的安全閾值時整個排水網處于關閉狀態，避免過度排水，破壞生態環境。當水壓高于設置的安全閾值時，水壓控制閥門打開，增大排水量，進行應急排水；3.本專利技術在拱頂增加了縱向交叉排水管，形成了一套應急排水網，在環向管線間隔距離較大時，仍能保證較強的排水能力；4.本專利技術可在既有排水管發生堵塞時作為備用排水管啟用；5.本專利技術具有自動沖洗式清理功能，并根據需要調節手動閥門，可對特定區域進行沖洗清堵；6.本專利技術中的沖洗式清理裝置是可拆卸的臨時裝置，不會影響隧道內行車安全。附圖說明圖1是該排水網系統的縱斷面示意圖；圖2是該排水網系統的橫斷面示意圖；圖3是水壓控制閥門處于水平狀態示意圖；圖4是水壓控制閥門密封刷發生旋轉的示意圖；圖5是水壓控制閥門打開狀態示意圖；圖6是水壓控制閥門在沖洗狀態下順時針旋轉示意圖；圖7是該排水網系統的沖洗式清理功能示意圖；圖8是該排水網系統的三維布置示意圖。數字標記：1.隧道初襯2.土工布3..拱頂處縱向連接管4.環向排水管5.水壓控制閥門6.縱向交叉連接管7.防水層8.拱腰處縱向連接管9.拱底縱向盲管10.手動閥門11.沖洗式清理裝置排水管管口4-1、4-2，兩者之間由排水管管路連接。密封刷5-1、中間隔斷5-2、密封刷5-3、平衡桿5-4、彈簧片5-5手動閥門10-1、10-2、10-3和10-4具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案及創新點更加清楚明白，現結合附圖對本專利技術進行進一步詳細說明：在鋪設排水網之前在初襯內側鋪設一層透水性較好的土工布2，可以有效防止巖石碎屑進入排水網，減小排水網堵塞幾率。1、排水網正常工作時1)排水管上所有手動閥門10均處于打開狀態，使各個排水管相互連通，形成一個排水網。2)當斷裂破碎帶內水壓不大時水壓控制閥門5的水壓未達到設定的安全閾值，密封刷5-1未旋轉到排水管口處，使得水壓控制閥門5處于閉合狀態，如圖3所示，此時，排水網不排水，只作為備用排水管存在。這樣可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統，包括排水網，所述排水網包括若干相互有間隔的環向排水管(4)，在拱底部位依靠縱向盲管(9)相連，其特征在于，還包括排水網、透水土工布(2)，所述排水網還包括拱腰處縱向連接管(8)、縱向交叉連接管(6)、水壓控制閥門(5)；在拱腰處，環向排水管(4)之間由縱向連接管(8)相連；當某條環向排水管(4)發生堵塞，可由縱向連接管(8)向相鄰環向排水管(4)疏導；所述縱向交叉連接管(6)在隧道拱頂位置交叉連接相鄰的兩個環向排水管(4)，可滿足高水壓條件下的排水要求；分別在環向排水管(4)上安裝水壓控制閥門(5)，可根據水壓大小控制閥門(5)的開閉狀態；所述水壓控制閥門5包括：殼體(5?1)，中間隔斷(5?2)，密封刷(5?3)，平衡桿(5?4)以及彈簧片(5?5)；所述殼體(5?1)與中間隔斷(5?2)組成一個整體，起整體支架作用，所述殼體(5?1)為橫截面為圓形，形成圓中心O；所述中間隔斷(5?2)將殼體(5?1)隔離成兩個空間，其中一個空間上設有出入口；所述密封刷(5?3)和平衡桿(5?4)為一體，形成閥片，且中間設有軸(5?6)，可繞中間軸(5?6)自由旋轉，所述中間軸(5?6)位于圓中心O處；所述密封刷(5?3)前端與殼體(5?1)緊密接觸，可有效防止閥門滲漏；所述平衡桿(5?4)頂端上下兩側設置有彈簧片(5?5)，彈簧片(5?5)可提供彈簧力，使平衡桿(5?4)返回水平位置，所述兩個彈簧片(5?5)共點于殼體(5?1)上的P點處，它們另外一側分別連接于中間隔斷(5?2)的上下A、B兩個點；同時，彈簧片(5?5)的回彈力控制著閥門開閉的水壓閾值的大小；閥片可逆時針旋轉，用于沖洗排水管時便于水流由下向上流動；所述排水網外側鋪設一層透水土工布(2)，可有效減少斷裂破碎帶內細小顆粒進入排水網，防止排水管發生堵塞。...

【技術特征摘要】
1.一種高水壓斷裂破碎帶隧道自帶清理功能的應急智能排水系統，包括排水網，所述排水網包括若干相互有間隔的環向排水管(4)，在拱底部位依靠縱向盲管(9)相連，其特征在于，還包括排水網、透水土工布(2)，所述排水網還包括拱腰處縱向連接管(8)、縱向交叉連接管(6)、水壓控制閥門(5)；在拱腰處，環向排水管(4)之間由縱向連接管(8)相連；當某條環向排水管(4)發生堵塞，可由縱向連接管(8)向相鄰環向排水管(4)疏導；所述縱向交叉連接管(6)在隧道拱頂位置交叉連接相鄰的兩個環向排水管(4)，可滿足高水壓條件下的排水要求；分別在環向排水管(4)上安裝水壓控制閥門(5)，可根據水壓大小控制閥門(5)的開閉狀態；所述水壓控制閥門5包括：殼體(5-1)，中間隔斷(5-2)，密封刷(5-3)，平衡桿(5-4)以及彈簧片(5-5)；所述殼體(5-1)與中間隔斷(5-2)組成一個整體，起整體支架作用，所述殼體(5-1)為橫截面為圓形，形成圓中心O；所述中間隔斷(5-2)將殼體(5-1)隔離成兩個空間，其中一個空間上設有出入口；所述密封刷(5-3)和平衡桿(5-4)為一體，形成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：廖少明，周文鋒，劉孟波，門燕青，秦青陽，唐堯，程池浩，曹雨農，陳孝華，周海剛，陳罡，潘長洪，何群華，
申請(專利權)人：同濟大學，杭州富陽城市建設投資集團有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31