一种隧道防结晶排水系统的制作方法

本实用新型涉及隧道防排水技术领域，具体地，涉及一种隧道防结晶排水系统。

背景技术：

隧道的排水系统是隧道建设、正常使用及安全运营过程中的重要环节。以铁路隧道为例，排水系统直接关系到铁路隧道建设的成败及使用功能的发挥。目前，在铁路隧道中普遍采用现浇混凝土的排水系统，渗漏水是我国铁路隧道的主要病害类型，70％左右存在不同程度的渗漏水现象，渗漏严重的约占30％。尤其是，由于混凝土材料、施工等因素影响，隧道排水盲管结晶堵塞、水沟淤积等导致排水系统失效是铁路隧道水害形成的主要原因。

现有技术中，常用排水盲管作为隧道整体防排水系统枝干，然而，其结晶堵塞会导致隧道防排水系统整体失效，进而导致衬砌承压开裂、接缝渗漏等一系列病害，从而严重影响隧道结构安全性、可靠性、耐久性及运营安全。因此，对于现有技术中的铁路隧道的排水系统来说，一旦发生排水系统的堵塞，没有任何有效的维护措施，从而其维护性极差，无法保证排水系统长期有效使用。尤其是，对于铁路隧道来说，存在着多处可能的漏水位置。不同的漏水位置因不同的条件而需要采取不同的防排水措施。如何全面地解决这些漏水隐患，实现针对整个隧道的有效的防水和排水，是本领域所急需解决的技术问题。

然而，目前运营铁路隧道防排水系统的养护维修主要集中在排水沟疏通、侧沟修补、水沟盖板补充、整治隧道渗漏水、改善和增设排水设备等方面。此外，由于铁路隧道排水管路结构多样，纵横交错且分布于隧道结构中，目前尚无有效的养修手段，配套疏通机具及工艺尚未形成，疏通难度大，堵塞现象明显。这些都严重影响了铁路隧道服役状态及防排水系统的耐久性。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种隧道防结晶排水系统，其包括针对排水导向机构设置的密封器，以实现隧道排水系统的全封闭，从而有效降低了隧道排水管中的地下水与空气中的CO2的接触，有效缓解了排水管中结晶体的生成。

根据本实用新型，提供了一种隧道防结晶排水系统，包括：布置在隧道内壁上的拱墙防排水机构，所述拱墙防排水机构包括初期支护喷射混凝土层，以及固定于其上的防排水板/防水板和环向排水盲管；布置在所述防排水板的处于隧道拱脚区域的纵向排水盲管，所述纵向排水盲管沿隧道纵向延伸；布置在隧道底部的排水导向机构，所述排水导向机构包括用于连通所述纵向排水盲管与隧道底部的侧面排水沟的第一横向导水管，以及用于连通所述侧面排水沟与隧道的中心排水沟的第二横向导水管；其中，在所述第一横向导水管的处于隧道侧面排水沟的端部设有第一U形密封器，在所述第二横向导水管的处于隧道侧面排水沟和隧道中心排水沟的端部均设有第二U形密封器，并且在隧道的所述侧面排水沟和中心排水沟的对应的进出口端分别设有侧面排水沟U形密封器和中心排水沟U形密封器。

在一个优选的实施例中，所述第一、第二U形密封器的端部设置成与对应的所述第一横向导水管或所述第二导水管的底面平齐。

在一个优选的实施例中，所述第一、第二U形密封器的端部设置成高于对应的所述第一横向导水管或所述第二导水管的底面。

在一个优选的实施例中，在隧道侧面排水沟中，所述第二U形密封器设置成低于所述第一U形密封器。

在一个优选的实施例中，在所述侧面排水沟中，所述第二U形密封器设置成与所述第一U形密封器处于相同的高度。

在一个优选的实施例中，所述第一横向导水管和所述第二横向导水管均在横向上由外至内倾斜地布置。

在一个优选的实施例中，所述第一横向导水管和所述第二横向导水管的坡度均设置成大于2％。

在一个优选的实施例中，所述第一、第二横向导水管以及所述纵向排水盲管和环向排水盲管均采用双壁波纹管，且在所述双壁波纹管的内壁上喷涂有疏水材料。

在一个优选的实施例中，在隧道侧面排水沟和隧道中心排水沟上分别设有用于密封的第一盖板和第二盖板。

在一个优选的实施例中，所述侧面排水沟U形密封器和中心排水沟U形密封器的截面设置成能与所述侧面排水沟和中心排水沟的截面相适配。

在一个优选的实施例中，所述初期支护喷射混凝土层的含气量不大于5％。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的隧道防结晶排水系统的分布结构。

图2是图1中区域A的局部放大视图。

图3示意性地显示了图2所示第一或第二密封器的结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

以下通过附图来对本实用新型进行介绍

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，本实用新型中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等均是针对所参照的附图而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。另外需要说明的是，除非另有明确的说明，在本实用新型的范畴内，“防排水”“防水”、“排水”这三个术语可以通用。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的隧道防结晶排水系统100的分布结构。该隧道防结晶排水系统100主要通过密封设置，降低隧道排水管中的地下水与空气中的CO2的接触，减少隧道排水管中结晶的生成，从而保持隧道排水管的通畅以保证隧道排水管的排水效果。

根据本实用新型，隧道防结晶排水系统100包括拱墙防排水机构200。在隧道施工中，通常会在隧道的内壁上通常设置有初期支护层，初期支护层通常由混凝土形成。然后，在初期支护层上施加根据本实用新型的拱墙防排水机构200。可选地，可以在拱墙防排水机构200上设置二次模筑衬砌层(未示出)。

如图1所示，拱墙防水机构200包括初期支护喷射混凝土层110。在一个实施例中，初期支护喷射混凝土层110的中的含气量不大于5％。初期支护喷射混凝土层110的这一密度，尤其能够减少隧道内壁中渗透通过初期支护喷射混凝土层110的水量，从而降低钙离子的流失，降低结晶体的生成。同时，初期支护喷射混凝土层110通过采用无碱速凝剂，从而能够有效减少氢氧根离子的含量，降低水中的PH值，减少结晶体的生成

根据本实用新型，拱墙防水机构200还包括设置在初期支护混凝土层110上的防水板或防排水板/防水板210，在一个实施例中，防排水板/防水板210可以是由PE制成的卷材。这样，拱墙防水机构200不仅能够有效地防水，还可以通过防排水板/防水板210彼此进行有效地排水。同时，在隧道内壁中设有环向排水盲管(未示出)，环向排水盲管沿着隧道内壁环向分布，且沿着隧道纵向方向间隔开一定距离分布。隧道内壁中通过喷射混凝土层的水分集中到环向排水盲管周围，并通过渗透进入到环向排水盲管中。环向排水盲管中的水分沿着环向排水盲管流向隧道两侧的底部，进而通过排水沟将水分排除隧道，实现隧道的排水。

通过根据本实用新型的拱墙防水机构200，能够有效地对隧道拱墙进行防排水。

在图1所示的实施例中，拱墙防水机构200中的防排水板/防水板210的端部(处于拱脚区域)向上弯折，形成了一个U形的容纳部211。在该容纳部211内设置有纵向排水盲管230。纵向排水盲管230沿隧道的纵向延伸，并且在其周向上侧开有若干孔。同时，隧道内壁上的环向排水盲管的端部连接到U形容纳部211处。这样，由拱墙防水机构200中的防排水板/防水板210和环向排水盲管所引导排出的水会聚集在容纳部211处，并在达到一定量之后经过纵向排水盲管230上部的孔或通过纵向排水管的侧壁的渗透作用而进入到纵向排水盲管230内。

根据本实用新型，在隧道底部设有排水导向机构300。如图1所述，排水导向机构300包括沿隧道底部横向延伸的第一横向导水管310。第一横向导水管310一方面与隧道底部的纵向排水盲管230相连，另一方面与设置在铁轨两侧的侧面排水沟350(示意性示出)相连，从而通过第一横向导水管310将纵向排水盲管230中的水导引至侧面排水沟350内。在一个实施例中，第一横向导水管310的直径可设置为100mm。由此，隧道内壁中的汇聚到纵向排水盲管230中的水通过第一横向导水管310排到隧道两侧底部的侧面排水沟350中，从而实现隧道排水管中的水分的初步排出。

此外，排水导向机构300还包括第二横向导水管320。如图1所示，第二横向导水管320沿隧道底部横向分布，且第二横向导水管320的一方面与侧面排水沟350相连，另一方面与设置在隧道底部中心的中心排水沟360(示意性示出)相连。由此，通过第二横向导水管320能够将隧道底部两侧的侧面排水沟350中的积水排到中心排水沟360中，从而通过作为主排水道的中心排水沟360排出。由此，排水导向机构300通过第一横向导水管310和第二横向导水管320经过分级排水进行排水。当隧道积水量处于一般情况下时，排水导向机构300通过防排水板/防水板210和环向排水盲管将隧道内壁中的水分汇集到纵向排水盲管230中，并通过第一横向导水管310将纵向排水盲管230中的水导引到侧面排水沟350中，从而实现隧道积水的初步排出。当侧面排水沟350中的积水较多而超过标准值时，侧面排水沟350不能满足排水要求，此时，侧面排水沟350中的水一部分通过侧面排水沟350排出，而另一部分则通过第二横向导水管320流向中心排水沟360，进而通过中心排水沟360将大部分水排出。通过排水导向机构300使得隧道防结晶排水系统100能够有效实现隧道的排水。

在本实施例中，第一横向排水管310和第二横向排水管320在隧道底部沿隧道横向呈一定坡度设置，由此，纵向排水盲管230通过第一横向导水管310与铁轨两侧的侧面排水沟350相连。优选地，第一横向导水管310设置成其横向外侧高于其横向内侧，以便水能顺利地从纵向排水盲管230流入到侧面排水沟350中。同时，第二横向排水管320也设置成其横向外侧高于其横向内侧，进一步地，水可以经过第二横向导水管320流入到中心排水沟360中。在一个实施例中，第一横向排水管310和第二横向排水管320的坡度均设置为大于2％。其中纵向排水盲管230的直径例如可为100mm。第一横向导水管310可与第二横向导水管320的规格相同。第一横向排水管310和第二横向排水管320的这种布置方式尤其有利于排水管中泪水流的流动，有利于提高排水导向机构300的排水性能。

通过上述结构，就可以将拱墙防水机构200所排出的水引导到纵向排水盲管230中，并进一步流到侧面排水沟350和中心排水沟360中。这样就使得整个隧道防结晶排水系统100中的各个机构形成为一个有机的排水装置。

在隧道排水过程中，由于隧道通常很长，并且横向(也称为环向)上的尺寸也很大。同时，隧道混凝土中成分复杂，渗透进排水盲管中的水含有多种物质，从排水盲管端口进入的空气中的CO2会与排水盲管中的水反应，从而在排水管中产生结晶体并在排水盲管内壁上粘敷、淤积导致排水盲管堵塞。隧道部分泄水孔，排水盲管部分结晶较严重，甚至发生堵塞现象。这严重影响了隧道排水装置的排水效果，且结晶物易对洞内排水装置造成堵塞，造成混凝土缺陷，甚至影响隧道结构安全及后期运营安全。

为此，根据本实用新型的隧道防结晶排水系统100中的排水导向机构300还设有用于使隧道防结晶排水系统100实现整体密封的密封器。如图1所示，密封器包括设置在第一横向导水管310的处于侧面排水沟350中的一端的第一U形密封器400，以及设置在第二横向导水管320的两端的第二U形密封器410，即设置在第二横向导水管320的处于侧面排水沟350和中心排水沟360中的端口处。由此，在第一横向倒水管310和第二横向导水管320中有一定量的积水时，积水汇集到第一U形密封器400或第二U形密封器410中，并从第一U形密封器400或第二U形密封器410的端口溢出流入到排水沟中排出隧道。在这一过程中，第一U形密封器400中的积水能够密封第一横向排水管310，第二U形密封器410中的积水能够密封第二横向排水管320，从而使排水导向机构300实现全密封以降低排水盲管、第一横向导水管310和第二横向导水管320中的水与空气中CO2的接触面积，有效缓解结晶体的生成，有效避免了排水管中生成结晶体而导致排水管堵塞。

如图2所示，其为图1中区域A的放大视图。在图示实施例中，第一横向导水管310和第二横向导水管320连接在侧面排水沟350的靠近底部的区域，这样便于排水，同时也有利于第一U形密封器400或第二U形密封器410分别对第一横向导水管310或第二横向导水管320的密封。在一个实施例中，在侧面排水沟350中，第二横向排水管320上的第二U形密封器410在竖向方向上，设置成高于第一横向排水管310端部的第一U形密封器400的高度。这样，在排水量较小时，只需通过侧面排水沟350进行排水即可。当隧道积水较多，排水量较大时，侧面排水沟中的水量增多，达到第二横向排水管320端部的第二U形密封器410的高度时，便能够通过第二横向排水管320流向中心排水沟360实现较大水量的排水。当然可以理解，可以将第一横向导水管310和第二横向导水管320连接在侧面排水沟350的相对高一点的位置，这样，在侧面排水沟350中的地下水积蓄到一定量而使水面达到一定高度时，同样能够使水流向中心排水沟360，从而实现不同排水量时的分步排水。

此外，在侧面排水沟350中，设置在第一横向导水管310的第一U形密封器400和设置在第二横向导水管320端部的第二U形密封器410在隧道纵向方向上可错开一定距离分布，这样能够降低U形密封器400之间的排水的影响，便于提高排水效果。当然可以理解，设置在第一U形密封器400和第二U形密封器410也可以分布在相同的隧道的纵向位置处，同样能够满足较大排水量时将水导入到中心排水沟360中进行较大水流的排出。

图3示意性地显示了图2中所示第一U形密封器400或第二U形密封器410的结构。根据本实用新型，第一U形密封器400和第二U形密封器410为相同结构的构件。如图3所示，第一U形密封器400设置在第一横向导水管310的端部。在一个实施例中，第一U形密封器400的自由端端口设置成与第一横向导水管310的管道底部平齐。这样当第一横向导水管310中汇集有地下水(图中阴影部分315)时，并充满第一U形密封器400，此时通过第一U形密封器400中的地下水能够有效形成密封，从而避免第一横向导水管310中的水与空气中CO2的接触，有效缓解了结晶体的生成，避免了排水管中生成结晶体而导致排水管堵塞。当然可以理解，第一U形密封器400的自由端端口可设置成高于第一横向导水管310的管道底部，这样能够进一步提高第一U形密封器400的密封性能。

根据本实用新型，隧道防结晶排水系统100中用到的排水管道，如环向排水盲管、纵向排水盲管230及第一横向导水管310和第二横向排水管320等均可采用双壁波纹管。优选的是，在管道的内壁喷涂有疏水材料等，这样能够减少结晶体附着于管道内壁，从而有效提高排水管道光滑度与耐沾污性。同时，采用的排水管道内壁的绝对粗糙度不大于0.005mm，耐沾污性反射率变化不大于20％，这样可有效缓解结晶体在排水管内壁上粘敷、淤积。进一步提高隧道防结晶排水系统100中排水管道是疏通性，有效提高隧道防结晶排水系统100的排水性能。

此外，在侧面排水沟350上设有第一盖板351，在中心排水沟360上设有第二盖板361，用于减少CO2进入侧面排水沟350或中心排水沟360中，从而减少侧面排水沟350和中心排水沟360中的结晶体的产生，避免排水管和排水沟因结晶体过多而造成堵塞，有利于提高隧道防结晶排水系统100的排水性能。

为了进一步增强根据本发明的隧道防结晶排水系统100的整体的密封性，在处于隧道底部两侧的侧面排水沟350的进出口端均设有侧面排水沟U形密封器(未示出)。同时，在处于隧道底部的中心排水沟360的进出口端均设有中心排水沟U形密封器(未示出)。在一个实施例中，侧面排水沟U形密封器的截面形状设置成与侧面排水沟350的截面形状相同，且尺寸也相同。同样地，中心排水沟U形密封器的截面形状设置成与中心排水沟360的截面形状相同，且尺寸也相同。这样，能够有效增强侧面排水沟350和中心排水沟360的密封性能，从而有效增强隧道防结晶排水系统100的整体的密封性，进一步减少结晶的生成，有效避免了排水管堵塞，提高了隧道防结晶排水系统100的排水性能。

根据本实用新型的隧道防排水装置100，尤其是可用于铁路隧道中。本实用新型通过在隧道内壁中设置防排水板/防水板210和环向排水盲管，从而能够将隧道内壁中的水分吸收并导引到隧道两侧底部。而通过在隧道两侧底部设置纵向排水盲管230将由防排水板/防水板210和环向排水盲管230引导到此处的地下水导出，然后再通过横向导水管将汇集到纵向排水管230中的地下水导流至设置在隧道底部的排水沟内。为了避免排水管内因地下水与空气中的CO2产生反应而生成结晶体导致管道堵塞，在处于排水沟内的横向导水管的端部设置有第一U形密封器400或第二U形密封器410。第一U形密封器400和第二U形密封器410能够有效实现隧道防结晶排水系统100的密封，减少横向导水管中的水与空气中的CO2的接触面积，有效缓解了结晶体的生成，有效避免了排水管中生成结晶体而导致排水管堵塞，提高了隧道防结晶排水系统100的排水性能。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含本实用新型的保护范围之内。