一种岩溶地区隧道可维护排水系统的制作方法

1.本发明隧道工程技术领域，为一种隧道内排水系统结构，具体为涉及到一种岩溶地区隧道可维护排水系统。


背景技术：

2.对于高压富水溶腔，应该采取“排水解压”防排水原则对岩溶水进行排出，且在进行岩溶水的排导时，应使水流尽可能少的进入隧道断面空间。
3.岩溶地区，由于溶洞内堆积物大多为泥沙等细颗粒物质，易堵塞排水系统。在短期或者长期服役以后，岩溶地区排水系统经常会被碳酸钙沉淀堵塞，且岩溶地下水从围岩流入隧道排水系统内的过程中也会因压力释放和温度变化而发生离析，离析出的碳酸钙会在排水管中沉淀下来引起堵塞。总的来说，岩溶地区隧道排水系统的堵塞主要原因有物理沉积和化学沉积。
4.针对于以上问题，现有技术提出了对应的解决方案，但是在这些方案中还是具有一定的技术问题。例如在现有技术1(cn216406902u)中，通过在初支和二衬之间布置排水盲管、防水层、设置过滤层，形成排水系统。这种隧道排水措施极易在过滤层附近堆积大量泥沙，大幅削弱排水管道排水能力，最后导致排水系统的失效，且无法避免化学沉积的产生。在现有技术2(cn114278375a)中，通过在初支和二衬之间布置引导渗水的透水管，在隧道底部设置引水管富集透水管内的水。通过进行一系列的引水排水手段，来达到隧道排水的目的。这种技术可有效将侵入隧道工作面的渗水富集并快速排出，但排水能力受引水管尺寸的限制非常大。岩溶发育区域的最大排水需求可达4800m3/h，这种技术没法满足岩溶隧道巨大的排水需求。在现有技术3(cn114382538a)中，通过在初支和二衬在隧道底部的交界处布置由外支撑管、内管引导水体，并通过设置打药、换药组件的方式，来阻止排水系统内出现大量结晶堵塞的现象。这种技术需要通过使用化学药剂的方式来阻止离子结晶堵塞，对环境污染大，且漏药板的药量输出速率不可控，实际应用难度较大，且后期维护困难较多。在以上三种现有隧道排水技术分别从过滤隧道工作面水体的成分、优化排水系统、利用化学手段处理结晶的角度考虑提出排水方案，但均具有较大的局限性，难以在岩溶隧道领域得到广泛应用。
5.综上所述，现有的隧道排水措施以加大隧道排水能力，如密集布置导水管、盲沟等排水措施为主。这类措施在极易发生管道堵塞的岩溶隧道中，无法处理物理沉积加化学沉积组成的混合沉积物，最终导致排水措施的失效。


技术实现要素：

6.本发明提供一种岩溶地区隧道可维护排水系统，目的在于解决现有技术中无法处理物理沉积加化学沉积组成的混合沉积物，最终导致排水措施的失效。
7.本发明是这样实现的：
8.一种岩溶地区隧道可维护排水系统，设置于隧道内和渗水区连通，包括排水管，所
述排水管包括外部排水管和与所述外部排水管连接的内部排水管，所述外部排水管设置于衬砌内部，并部分深入围岩设置；所述外部排水管和所述内部排水管连接位置之间设置有检修通道，且所述内部排水管与所述外部排水管呈一定夹角设置；所述内部排水管通过旋转的方式将待排污水进行传动排出。
9.进一步的，所述内部排水管包括主排水管和套设于所述主排水管外部的外部套管，所述主排水管为所述待排污水提供流通通道且沿所述外部套管的轴向进行旋转运动。
10.进一步的，所述主排水管的外壁和所述外部套管的内壁分别设置有第一凸台和第二凸台，且所述主排水管和所述外部套管之间还设置有类轴承构件，所述类轴承构件沿竖直方向对称设置，数量为2；所述类轴承构件设置有与所述第一凸台和所述第二凸台配合的齿轮，所述齿轮与所述第一凸台和所述第二凸台相对运动带动所述主排水管进行旋转运动。
11.进一步的，所述类轴承构件中心开设有通孔，所述通孔内配合设置有动力轴杆，所述动力轴杆带动所述类轴承构件进行旋转运动，从而带动主排水管进行旋转运动。
12.进一步的，所述主排水管为多段结构首尾相接，独立每一段所述主排水管连接位置处套设有限位套筒，独立每一段所述主排水管在所述限位套筒内能够进行旋转运动。
13.进一步的，独立每一段所述主排水管设置有对应的类轴承构件，且独立每一段所述主排水管相对于外部套管的传动比不同，传动比且呈梯度设置。
14.进一步的，所述检修通道内设置有拆卸装置，所述内部排水管和所述外部排水管通过所述拆卸装置进行连接。
15.进一步的，所述内部排水管和所述外部排水管呈15
°
夹角设置。
16.进一步的，所述内部排水管外部涂膜有纳米材料。
17.进一步的，所述外部排水管深入围岩2-3m。
18.上述方案的有益效果：
19.本发明提供的一种岩溶地区隧道可维护排水系统，通过在内部排水管内设置不同传动比，使内部排水管按照不同的旋转程度来实现对于管道污水的排出从而降低岩溶隧道中常见的规模性结晶堵塞出现的可能，并且通过在检修通道内设置可拆卸装置，实现排水系统的可维护。
20.综上，本发明与现有技术相比，可行性更强，能够在实际工程中得到广泛应用。现有技术方案如增设过滤网、使用化学药剂软化、分解沉积等方法，均具有缺陷。与现有技术考虑的增加排水能力与对预排水体的处理不同，本发明允许物理沉淀与化学沉淀的产生，通过优化排水系统，赋予其可维护特性，增加了施工可行性。本发明可以避免环境污染，提高排水效率，满足长期工程排水需求。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
22.图1为发明提供的岩溶地区隧道可维护排水系统整体结构示意图；
23.图2为发明提供的岩溶地区隧道可维护排水系统内部排水管结构第一示意图；
24.图3为发明提供的岩溶地区隧道可维护排水系统内部排水管结构第二示意图。
25.图标：
26.100-隧道；200-岩溶地区隧道可维护排水系统；300-渗水区；
27.210-内部排水管；220-外部排水管；230-检修通道；240-拆卸装置；
28.211-主排水管；212-外部套管；213-类轴承构件；214-限位套筒；215-动力轴杆；216-第一凸台；217-第二凸台；218-齿轮。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.以下针对本发明实施例的一种岩溶地区隧道可维护排水系统200进行具体说明：
34.实施例1
35.参阅图1，本实施例提供一种岩溶地区隧道可维护排水系统200，设置于隧道100的底部，并与渗水区300连通。该实施例提供的一种岩溶地区隧道可维护排水系统200包括多个主体结构，其主体为排水管，在本实施例中排水管分为外部排水管220和内部排水管210，其中内部排水管210与外部排水管220进行连接，且在连接位置处设置有检修通道230。在本实施例中外部排水管220应布置在衬砌内部，并深入围岩2-3m，并与渗水区300连通。
36.且内部排水管210和外部排水管220之间呈一定夹角进行设置，且内部排水管210的排水口要高于外部排水管220的进水口，通过高度落差以及夹角的设置能够内部排水管210排出的污水有较强的动力即依靠重力的作用从内部排水管210将待排污水向外部排水
管220进行排出，并且根据动能的关系使进入至外部排水管220的待排污有较强的动力从外部排水管220记性排出。针对于夹角角度的设置，在本实施例中设置为15
°
。
37.在本实施例中，为了更好的将有内部排水管210和外部排水管220进行组装和拆卸，在内部排水管210和外部排水管220连接位置即检修通道230内设置有拆卸装置240，拆卸装置240为内部排水管210和外部排水管220的实体连接装置，通过拆卸装置240能够实现对于内部排水管210和外部排水管220的安装固定和拆卸，实现了系统的可维护性，即在使用时间使用强度的背景下，可以对内部排水管210或者外部排水管220进行拆卸式的更换。在本实施例中，针对于内部排水管210与拆卸装置240的连接位置处设置有咬合装置。
38.并且，在本实施例中，针对于拆卸装置240内部还可以设置有过滤部件，通过设置过滤部件使内部排水管210排出的污水中的泥污通过过滤部件进行附着，并可以通过在拆卸时对过滤部件进行清洗从而实现对于整体管道内的污泥的去除。
39.在本实施例中，针对于内部排水管210主要作用为带动污水进行排出，而针对于排出工作为通过内部排水管210的旋转作用给予污水带来向特定方向的动力。以下针对于内部排水管210的结构做详细的描述。
40.在本实施例中，内部排水管210包括主排水管211和套设在主排水管211外部的外部套管212，外部套管212为非运动单元，主排水管211沿外部套管212的轴向进行旋转运动，而针对于旋转运动的结构实现主要基于在主排水管211和外部套管212上设置的结构。
41.在本实施例中，主排水管211的外壁和外部套管212的内壁分别设置有第一凸台216和第二凸台217，并且在主排水管211和外部套管212之间还设置有类轴承构件213，在类轴承构件213的外表面设置有针对于齿轮218，其中齿轮218与第一凸台216和第二凸台217之间呈配合关系，而在本实施例中类轴承构件213为主排水管211进行旋转的主要动力部件。
42.在本实施例中，类轴承构件213包括设置在中心位置的通孔，在通过内配合穿设有动力轴杆215，动力轴杆215用于带动类轴承构件213进行旋转运动，通过类轴承构件213的旋转运动从而带动设置有第一凸台216和第二凸台217的主排水管211和外部套管212进行相对运动，因为外部套管212为非运动单元，则带动主排水管211进行旋转运动。
43.在本实施例中，为了使旋转具有稳定性，对于类轴承构件213的设置为在竖直方向以主排水管211的中心轴线作为对称轴对称设置有两个类轴承构件213，从而实现主排水管211旋转的稳定性。
44.在本实施例中，因为随着排水作业的增加，对于主排水管211的前端和末端的动力不相同，并且因为污泥的累积在末端的动力要小于前端的动力，而这种情况会造成排水作业效率以及难度的增加，为了使主排水管211的排水动力有进一步的优化，使动力衰减能够在控制的范围内，针对于主排水管211在不同位置的动力做出对应的机械结构的设置从而降低动力衰减。
45.在本实施例是这样实现的，针对于本实施例中的主排水管211为多段结构，即每一段的结构都为独立结构，其旋转方式以及输出的动力也具有不同，针对于此效果的实现在结构上是如此设置的。参阅图3可知，本实施例提供的主排水管211为三段结构，其中每一段之间相互连接，且在连接位置处通过设置有限位套筒214来实现对于主排水管211的位置的固定。
46.而针对于每一段主排水管211的旋转动力设置不同主要通过在每一段主排水管211单独设置一组对应的类轴承构件213，即每一组类轴承构件213实现每一段主排水管211的旋转，并且针对每一段的类轴承构件213所对应的第一凸台216和第二凸台217的所产生的传动比是不同的。在本实施例中，不同节段处类轴承构件213中轮齿数量不同，以达到相同动力轴杆215的转速下，不同节段具有不同的传动比可采用梯度为1:10,1:15,1:20的传动比，使不同节段主排水管211转动速率的不同，避免了在岩溶水低流速下，产生规模性沉积并附着在管壁内侧。
47.在本实施例中，单一节段的主排水管211的长度设置优选设置为50cm。
48.在本实施例中，内部排水管210内壁涂膜纳米材料降低结晶从而附着在内管壁的能力。
49.在实际施工中，内部排水管210的内壁即主排水管211的内壁应预先进行抛光处理，以降低表面粗糙度，减少结晶粘壁的几率。外部套管212应选择刚度较大的材料，以抵抗结构应力，保障排水结构不因应力发生过大变形，丧失排水能力。内部排水管210因为在检修通道230一侧设置有咬合装置，在日常隧道运维中，通过动力轴杆215一直以低速转动，并规定最短的检修时间，通过外部机械工具向动力轴杆215提供高额转速，实现物理通堵的目的。
50.根据现有技术中针对于管道内壁结晶的计算公式，能够推导排水管内沉淀结晶速率约半年2.2cm，规定最低以三个月一次的频率使用外部机械提供动能进行物理通堵。
51.本实施例提供的一种岩溶地区隧道可维护排水系统200，通过在内部排水管210内设置不同传动比，使内部排水管210按照不同的旋转程度来实现对于管道污水的排出从而降低岩溶隧道中常见的规模性结晶堵塞出现的可能，并且通过在检修通道230内设置可拆卸装置240，实现排水系统的可维护。从根本上解决了岩溶隧道排水系统内大量沉积堵塞管道问题。本专利将化学沉积与物理沉积统视为沉积，通过排水构造适当降低其沉积总量同时，允许管道内发生适当沉积。本实施例提供了可供人工检修的工作平台，在具体工程中服役时，可根据现场沉积生成速率规定检修周期，以人工操作的方式，对管道内沉积进行处理，达到物理通堵的效果，保障全服役周期内，排水系统正常运作。
52.本实施例中，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本实施例中，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。