一种隧道溶腔内导水通道辨别装置及方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道溶腔内导水通道辨别装置及方法。


背景技术：

2.溶腔是岩溶发育地带隧道修建过程中最常见的地质问题，尤其是与周围岩体存在导水通道的溶腔处理尤为棘手。随着各类地质探测设备的研发应用，溶腔的发现及定位已经十分便利，但是只有准确判断溶腔是否存在导水通道才能制定适当的处理措施，避免产生隧道渗漏水病害。
3.在施工过程中，往往通过钻孔后溶腔是否有水流出判断是否含有导水通道。这种方法受该地区降雨季节影响明显，只能在夏天雨季水量充足的时候观察溶腔是否有水流出来判断溶腔里面有没有导水通道；在枯水期等没水的时候没办法判断。若判断不准确按照一般方法填筑，极容易造成降雨季节的隧道渗漏，若全部采用防水注浆材料填筑，不但操作繁琐，施工时间长，而且费用较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道溶腔内导水通道辨别装置及方法，通过对比充气量与泄压量判断溶腔内是否有导水通道，提高判断准确性，缩短辨别时间。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明的实施例提供了一种隧道溶腔内导水通道辨别装置，包括：
7.密封单元，包括喇叭状接头，喇叭状接头通过调节骨架与滑筒连接，滑筒套设于内插管外侧；滑筒沿内插管轴向移动时能够使喇叭状接头呈收缩或展开状态；
8.充气单元，用于通过内插管向溶腔内充气，其安装有第一气体流量计；
9.泄压单元，包括用于经内插管伸入溶腔的泄压管，泄压管安装泄压阀和第二气体流量计；在泄压阀被气体充开状态下，通过对比第一气体流量计和第二气体流量计的值判断溶腔内是否有导水通道。
10.作为进一步的实现方式，所述喇叭状接头远离滑筒的一端周向设置有密封胶袋。
11.作为进一步的实现方式，所述调节骨架包括沿喇叭状接头内壁间隔设置的支撑杆，支撑杆通过连接杆与滑筒相连；其中，连接杆分别与支撑杆、滑筒铰接。
12.作为进一步的实现方式，所述滑筒一侧设置卡扣螺丝，通过卡扣螺丝能够将滑筒与内插管锁紧或松开。
13.作为进一步的实现方式，所述内插管靠近喇叭状接头的一端固定有弹性垫。
14.作为进一步的实现方式，所述充气单元包括输气管和充气泵，输气管一端连接内插管，另一端连接充气泵。
15.作为进一步的实现方式，所述第一气体流量计安装于输气管与充气泵之间。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种隧道溶腔内导水通道辨别方法，采用所述的辨别装置，包括：
17.将内插管通过钻孔伸入溶腔，推动滑筒使喇叭状接头展开；拧紧卡扣螺丝，使滑筒与内插管固定；
18.向钻孔外侧方向拉动内插管，在岩体与喇叭状接头挤压作用下使密封胶袋破裂，密封胶流出，使喇叭状接头与岩体接触位置形成封闭状态；
19.启动充气泵，向溶腔内快速充气，泄压阀打开后，充气泵改为恒定充气；
20.设定时间后，对比第一气体流量计与第二气体流量计是否一致。
21.作为进一步的实现方式，启动充气泵后，若泄压阀始终无法打开，则溶腔内存在导水通道。
22.作为进一步的实现方式，恒定充气设定时间后，若第一气体流量计与第二气体流量计的值一致，则溶腔内不存在导水通道；若不一致，则溶腔内存在导水通道。
23.本发明的有益效果如下：
24.(1)本发明的一个或多个实施方式设置充气单元和泄气单元，充气单元包括第一气体流量计，泄气单元包括第二气体流量计，通过两个气体流量计的数值能够识别溶腔中是否有导水溶腔，提高辨别效率；
25.(2)本发明的一个或多个实施方式设置密封单元，通过喇叭状接头展开实现对钻孔与内插管端部位置的密封，避免气体泄露对检测精度造成影响。
附图说明
26.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
27.图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
28.图2是本发明根据一个或多个实施方式的密封单元伸入溶腔示意图；
29.图3是本发明根据一个或多个实施方式的密封单元和泄压单元结构示意图；
30.图4是本发明根据一个或多个实施方式的喇叭状接头结构示意图；
31.图5是本发明根据一个或多个实施方式的充气泵结构示意图；
32.其中，1
‑
充气泵、2
‑
控制开关、3
‑
输气管、4
‑
第一气体流量计、5
‑
内插管、6
‑
滑筒、7
‑
卡扣螺丝、8
‑
泄压管、9
‑
第二气体流量计、10
‑
喇叭状接头、11
‑
弹性垫、12
‑
泄压阀、13
‑
密封胶袋、14
‑
隧道围岩、15
‑
不含导水通道溶腔、16
‑
含导水通道溶腔、17
‑
导水通道、18
‑
支撑杆。
具体实施方式
33.实施例一：
34.本实施例提供了一种隧道溶腔内导水通道辨别装置，用于判断溶腔内是否有导水通道17，如图1所示，隧道中具有若干不含导水通道溶腔15和含导水通道溶腔16；本实施例的辨别装置包括密封单元、充气单元和泄压单元，密封单元用于密封隧道钻孔，充气单元用于通过钻孔向溶腔内充气，泄压单元用于溶腔泄压；通过充气单元和泄压单元的状态能够判断溶腔内是否有导水通道17。
35.进一步的，如图3和图4所示，密封单元包括喇叭状接头10、滑筒6、内插管5，喇叭状
接头10通过调节骨架安装于滑筒6一端，滑筒6套设于内插管5外侧；推动滑筒6沿内插管5轴向向一端移动时，在调节骨架的作用下能够使喇叭状接头10展开，推动滑筒6沿内插管5轴向向另一端移动时，喇叭状接头10能够收缩。
36.在本实施例中，喇叭状接头10采用柔性材质，其展开状态呈喇叭状；收缩状态下其最大直径小于隧道钻孔，以使密封单元能够顺利进入钻孔。
37.在本实施例中，调节骨架类似于伞骨结构，其包括若干支撑杆18和连接杆(图4中未画出)，支撑杆18沿喇叭状接头10内壁间隔并呈发散状分布，所述支撑杆18与喇叭状接头10之间形成固定连接。
38.所述连接杆的一端铰接于支撑杆18的设定位置，此位置根据支撑杆18长度而定，能够保证喇叭状接头10顺利展开与收缩即可；连接杆另一端与滑筒6端部铰接。通过滑筒6拉动连接杆，连接杆带动支撑杆18调节喇叭状接头10的状态。
39.进一步的，内插管5的一端设置有弹性垫11，弹性垫11呈环形结构，其内圈与内插管5固定；通过弹性垫11保证喇叭状接头10撑开状态下，内插管5与滑筒6的密封性。在本实施例中，所述弹性垫11采用橡胶材质。
40.所述滑筒6的一侧设有卡扣螺丝7，旋松卡扣螺丝7，滑筒6能够沿内插管5移动；拧紧卡扣螺丝7，滑筒6与内插管5固定。
41.在本实施例中，所述喇叭状接头10远离滑筒6的一端周向设置有密封胶袋13，密封胶袋13内填充有密封胶。所述密封胶袋13为弹性薄膜，在挤压作用下密封胶袋13能够破裂，使其中的密封胶流出，以实现喇叭状接头10与岩体的密封。
42.进一步的，如图2所示，充气单元包括充气泵1、输气管3，输气管3一端连接内插管5，另一端连接充气泵1。如图5所示，充气泵1具有控制开关2，通过控制开关2控制充气泵1打开或关闭。所述充气泵1与输气管3之间安装第一气体流量计4，通过第一气体流量计4显示充气量。
43.如图3所示，泄压单元包括泄压管8和泄压阀12，泄压管8从内插管5一侧伸入内插管5，并能够延伸至溶腔中。所述泄压管8伸入溶腔的一端安装泄压阀12，位于内插管5外侧的一端安装第二气体流量计9。
44.在溶腔内的气压达到一定值时，泄压阀12能够打开。在泄压阀12被气体充开状态下，通过对比第一气体流量计4和第二气体流量计12的值判断溶腔内是否有导水通道17。
45.实施例二：
46.本实施例提供了一种隧道溶腔内导水通道辨别方法，采用实施例一所述的辨别装置，包括以下步骤：
47.步骤1：对揭露溶腔的钻孔进行清理，将充气泵1通过输气管3与内插管5连接，密封胶袋13粘贴在喇叭状接头10端口周边。
48.步骤2：将内插管5通过钻孔伸入溶腔中，上推滑筒6至内插管5安装弹性垫11的端口，喇叭状接头10展开；拧紧卡扣螺丝7，将滑筒6与内插管5固定。
49.步骤3：向后(钻孔外侧方向)拉动内插管5，使喇叭状接头10与岩体紧贴，在挤压力的作用下密封胶袋13破裂，密封胶流出，此时喇叭状接头10与隧道围岩14接触处为封闭状态，隔绝溶腔体与外界空气的流通，还原溶腔的初始状态。
50.步骤4：将充气泵1连接电源，通过控制开关2启动充气泵1，使充气泵1快速充气。
51.步骤5：若经过持续充气，泄压阀12始终无法打开，说明溶腔漏气量大于充气量，溶腔内存在较大导水通道17，应采用防水封堵材料及相应注浆工艺处理。
52.若溶腔15内气压升高，泄压阀12被挤压打开泄压后，通过控制开关2调节充气泵1进行恒定充气。溶腔内气体通过泄压管8排出，设定时间后，对比第一气体流量计4与第二气体流量计9的数值是否一致。
53.若一致，说明该溶腔内不存在导水通道17，可按照一般工艺和材料填充；若不一致，说明该溶腔存在导水通道17，应采用防水封堵材料及相应注浆工艺处理。
54.本实施例解决了现有技术只能依靠经验盲目判断溶腔是否含有导水通道的施工难题，能够在极较短时间内使用较低成本完成溶腔导水性的判断，为隧道工程渗漏水防治施工提供了重要的参考。
55.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。