一种地下水与有害气体的分离装置的制作方法

本实用新型涉及隧洞施工辅助设备技术领域，尤其是涉及一种地下水与有害气体的分离装置。

背景技术：

随着我国铁路公路建设的逐步推广，隧道建设面临的各类风险及病害也愈加复杂。由于地质条件、选线等各类因素影响，隧道穿越富含瓦斯以及有毒有害气体地层逐渐增多，如果不对衬砌外侧积聚有毒有害气体进行处理，有毒有害气体会通过排水孔、排水盲管、二衬缺陷裂缝等进入隧道水沟形成聚集，造成较大安全隐患。而现有隧道衬砌外侧排水系统仅能起到排水作用，在富水段落水气混合，水气混合体通过排水系统进入隧道，水体通过隧道内排水系统排出，而气体则扩散至隧道内部，对隧道安全运营造成危险。因此，在隧道建设期间采取行之有效的措施对衬砌外侧气体进行疏排，保证隧道外侧排水系统的正常使用的同时进行气体抽排是消除此病害隐患的最佳选择。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可有效排出隧道外侧有毒有害气体且使用方便的分离装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种地下水与有害气体的分离装置，包括水气分离箱，所述水气分离箱的上端为拱形顶盖；所述水气分离箱的上部设置沉沙室，所述沉沙室一侧设置穿出水气分离箱的进液管；所述沉沙室上、远离进液管的壁面上设置与水气分离箱连通的泄水孔；所述沉沙室的底部倾斜设置，形成进液端低、出液端高的结构形式；所述沉沙室内、沿进液管轴线方向设置有多块隔断沉沙室、且上端低于沉沙室上端的挡水板，且各挡水板的高度沿进液方向依次降低；所述水气分离箱的上部设置有气体排出管；所述水气分离箱的下部具有穿设于水气分离箱上、带存水弯的排液管；所述排液管上、位于水气分离箱内的部分通过支架设置一可在竖直面转动的摆杆，所述摆杆的端部设置有浮球；所述摆杆的中部设置一伸向排液管入口的弯杆，所述弯杆的端部设置可封闭排液管进液端的塞体。

优选的是，所述摆杆呈T字形，包括与支架铰接的横杆，以及与横杆中部固连的纵杆。

优选的是，所述进液管包括安装于隧道衬砌外壁上的环向盲管，以及若干与环向盲管连接的纵向盲管。

优选的是，所述气体排出管包括伸入隧道内的横向排气管，与横向排气管连接并沿隧道伸出至隧道外的纵向排气管。

优选的是，其还包括安装于气体排出管排出端的气体浓度监测仪。

优选的是，所述塞体呈阶梯圆柱状。

优选的是，所述挡水板为两块。

优选的是，所述排液管呈U形。

优选的是，所述进液管、气体排出管及排液管的连接端部均设置有法兰。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过在穿越富含有毒有害气体地层地段预先施作水气分离结构，从而实现主动排泄衬砌背后富水同时排出气体的目的。

本实用新型顶部为拱形，排气管设置在拱顶侧边，可以有效排出腔室内的气体，不会在其他部分产生积聚，且施做方便，避免了不必要的超挖回填。

本实用新型使用时，水气混合体进入分离器腔室前首先经过沉沙室沉淀，沉砂持底部为斜面，排水携带的泥沙通过自然沉淀集中在沉沙室底部，设置高低两道挡水板，可以对排水进行充分沉淀以保证进入腔室内水体不携带泥沙。

本实用新型采用浮球通过连接杆带动塞体，在水位高时，浮球带动塞体上升，排液管属于开放状态，水体经由排液管排出，气体经由上部排气管排出；水位低时，浮球带动塞体降低将排液管封闭，气体无法经排液管排出，只能由上部横向排气管排出，保证了气体无法通过排水管路进入隧道。

本实用新型排液管采用U形管，U形管内存储一定量的水体，对排水管路起到密封作用，保证气体无法进入排水系统。

本实用新型纵向排气管内部设置气体浓度监测仪，当气体浓度达到设定值时自动打开抽气设备进行排气作业，可实现智能化操作，在保证排气效果的同时节省了不必要的电力消耗。

本实用新型塞体分为两部分，内部可以和排水管密贴，外侧尺寸较排水管尺寸大，起到了加强隔绝作用。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型使用状态的简示图。

图2为本实用新型的立体图，其中，仅示出了各管道的部分结构。

图3为本实用新型的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的左视图。

图6为分离装置的局部剖视图。

图7为分离装置的沉沙室的结构图。

图8为分离装置中浮球、塞体等构件的组装图，其中塞体处于开启状态。

图9为图8的主视图。

图10为图8的俯视图。

图11为图8的左视图。

图12为图8中塞体处于关闭状态的示意图。

图13为图12的主视图。

图14为图12的俯视图。

图15为图12的左视图。

图中各标号为：1—环向盲管；2—纵向盲管；3—纵向排气管；4—横向排气管；5—水气分离箱；6—排液管；7—拱形顶盖；8—沉沙室；9—挡水板；11—泄水孔；12—支架；13—横杆；14—纵杆；15—浮球；16—弯杆；17—塞体；18—法兰；19—气体浓度监测仪。

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付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。在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

图1-15所示地下水与有害气体的分离装置，包括水气分离箱5，所述水气分离箱5的上端为拱形顶盖7；所述水气分离箱5的上部设置沉沙室8，所述沉沙室8一侧设置穿出水气分离箱5的进液管；所述沉沙室8上、远离进液管的壁面上设置与水气分离箱5连通的泄水孔11；所述沉沙室8的底部倾斜设置，形成进液端低、出液端高的结构形式；所述沉沙室8内、沿进液管轴线方向设置有多块隔断沉沙室8、且上端低于沉沙室8上端的挡水板9，且各挡水板9的高度沿进液方向依次降低；所述水气分离箱5的上部设置有气体排出管；所述水气分离箱5的下部具有穿设于水气分离箱5上、带存水弯的排液管6；所述排液管6上、位于水气分离箱5内的部分通过支架12设置一可在竖直面转动的摆杆，所述摆杆的端部设置有浮球15；所述摆杆的中部设置一伸向排液管6入口的弯杆16，所述弯杆16的端部设置可封闭排液管6进液端的塞体17。

具体的是，所述摆杆呈T字形，包括与支架12铰接的横杆13，以及与横杆13中部固连的纵杆14。显然还可以采用其它结构形式的摆杆。

具体的是，所述进液管包括安装于隧道衬砌外壁上的环向盲管1，以及若干与环向盲管1连接的纵向盲管2。显然进液管的形式可根据使用情况进行相应的变换。

具体的是，所述气体排出管包括伸入隧道内的横向排气管4，与横向排气管4连接并沿隧道伸出至隧道外的纵向排气管3。显然气体排出管的形式可根据使用情况进行相应的变换。

具体的是，其还包括安装于气体排出管排出端的气体浓度监测仪19，以实现气体浓度的监测，以确保施工安全。

具体的是，所述塞体17呈阶梯圆柱状；显然还可采用其它适用形状的塞体。

具体的是，所述挡水板9为两块，具体可根据沉沙室的大小进行合理增减。

具体的是，所述排液管6呈U形，显然还可以是S形等。

具体的是，所述进液管、气体排出管及排液管6的连接端部均设置有法兰18，以提高拆装的便捷性。

工作方式如下：

首先施工纵向盲管2以及环向盲管1，环向盲管1通过法兰18与水气分离箱5相接，将水气混合体引排至水气分离箱内沉沙室8，水气混合体中携带的泥沙经过高挡水板9过滤后经泄水孔11进入水气分离箱腔室内，水气混合体在水气分离箱5内实现物理分离，气体通过水气分离箱上部拱形顶盖7侧边的横向排气管4进入隧道内的纵向排气管3，当气体浓度监测仪19监测到气体浓度达到设定值时启动排气设备将气体排出隧道，水则通过排液管6进入隧道排水系统。在排液管6上部设置支架12，支架12上设置横杆13，横杆13可绕支架12旋转，纵杆14一端与横杆13相连，另一端与浮球15连接，弯杆16则一端与纵杆14相连，一端连接塞体17，塞体17由橡胶制成，分为内外两部分，内口直径与排液管6一致，外口直径大于排液管6直径。在枯水季，水气分离箱5内水位降低，浮球15通过纵杆14和弯杆16带动塞体17将排液管6封闭，通过纵向盲管1进入水气分离箱5内的气体通过横向排气管4排出；在丰水季，浮球15带动塞体17打开排液管6，水经由排液管6排至隧道内排水系统，气体经由横向排气管4排放至纵向排气管3后通过机械抽气排出隧道，从而实现水气分离的目的，通过水气分离箱5将水气分离至两个系统，保证隧道安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。