一种用于隧道仰拱的泄压排水结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种用于隧道仰拱的泄压排水结构。


背景技术：

2.仰拱是隧道衬砌支护体系重要的组成部分，仰拱的支护性能与隧道衬砌整体支护体系有着密切关系，能够约束围岩变形、增加围岩稳定性的反拱形结构。目前在隧道工程建设中，仰拱的作用仍未得到充分认识和重视，隧道仰拱病害诸如仰拱隆起开裂、衬砌结构破坏、路面翻浆冒水等仍在工程建设中发生。
3.仰拱产生病害的原因多为地下水影响，隧道衬砌外存在地下水是不可避免的，而地下水对仰拱病害的产生有着至关重要的作用，地下水除了软化基底围岩，增大洞周塑性区范围外，地下水造成的外水压力也是导致仰拱病害的一个重要原因，这也是很多仰拱病害会出现路面隆起冒水的根结所在。专利申请号为cn202020513874.8的中国实用新型专利提出了一种用于解决隧道仰拱上浮的降压排水结构，其包括排水孔，所述排水孔穿过仰拱填充、仰拱衬砌混凝土、仰拱喷射混凝土及上层基岩延伸至富水软弱夹层，所述排水孔内设置有排水管，所述排水管处于所述仰拱喷射混凝土下方的管段开设有渗水孔，上述技术方案通过在仰拱填充上开设排水孔和排水管的设置使富水软弱夹层的承压水直接由排水管排出，从而避免仰拱隆起开裂，然而在施工或长期使用过程中，容易有尘土或碎渣落入排水管中，从而导致排水管的堵塞，且堵塞后不易清理，导致上述结构无法通过排水管进行排水泄压，依然存在仰拱隆起开裂的风险。
4.上述现有技术存在排水管容易堵塞，导致泄压排水结构无法正常运转，不能有效防止隧道仰拱结构隆起的缺陷。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种用于隧道仰拱的泄压排水结构，用以解决排水管容易堵塞，导致泄压排水结构无法正常运转，不能有效防止隧道仰拱结构隆起的问题。
6.本实用新型提供一种用于隧道仰拱的泄压排水结构包括排水沟以及排水管，所述排水沟沿隧道的长度方向开设在仰拱填充层顶面的中间位置，所述排水管设置在所述排水沟内，并沿竖直方向穿设固定在仰拱上，所述排水管位于所述排水沟内的端部上设置有阀门组件，所述阀门组件包括阻隔件以及复位组件，所述阻隔件经由所述复位组件与所述排水管滑动连接，所述阻隔件具备第一位置与第二位置，当所述阻隔件位于第一位置时，所述阻隔件贴于所述排水管的上端并封闭排水管，当所述阻隔件位于第二位置时，所述阻隔件与所述排水管分离，所述排水管向所述排水沟内排水，所述复位组件用以使位于第二位置的所述阻隔件复位到第一位置。
7.进一步的，所述排水管的下端封闭设置，所述排水管下部侧壁开设多个减压孔。
8.进一步的，所述排水管的上端突出于排水沟的底壁设置。
9.进一步的，所述阻隔件设置为一浮球，所述浮球位于所述排水管的端口上，并封闭所述排水管设置。
10.进一步的，所述阻隔件设置为一遮挡片，所述遮挡片位于所述排水管的端口上，并封闭所述排水管设置。
11.进一步的，所述复位组件包括重力件以及连杆，所述重力件滑动设置在所述排水管内，所述连杆两端分别与所述重力件和所述浮球固定连接。
12.进一步的，所述重力件设置为一金属圆球，所述重力件、连杆以及浮球同轴设置。
13.进一步的，所述复位组件包括限位片、透水部以及连接件，所述透水部为筒状结构，所述透水部的上下两端面分别与所述限位片以及所述连接件固定连接，所述限位片与所述透水部合围成一容置空腔，所述浮球或遮挡片沿竖直方向滑动设置在所述容置空腔内，所述连接件与所述排水管固定连接，所述容置空腔经由所述连接件与所述排水管连通设置。
14.进一步的，所述透水部由多根竖直设置的圆杆组成，多根所述圆杆沿圆周分布，多根所述圆杆的上端均与所述限位片的底面固定连接，下端均与所述连接件固定连接。
15.进一步的，所述连接件设置为一套管，所述排水管上端的外壁套设固定有弹性垫圈，所述套管经由所述弹性垫圈套设固定在所述排水管上。
16.与现有技术相比，本实用新型所提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构，通过在仰拱填充层上设置排水沟，在排水沟内设置排水管，使仰拱底部岩土层中的地下水能经由排水层排出，从而减少地下水造成的外水压力，避免仰拱隆起开裂，同时通过在排水管上设置阀门组件，使阀门组件根据水压自动开启与关闭，从而在阻挡外界尘土或碎渣落入排水管导致排水管堵塞的同时不影响排水管的排水性能，避免排水管堵塞；更具体的，阀门组件包括阻隔件以及复位组件，阻隔件经由复位组件与排水管滑动连接，同时阻隔件具备第一位置与第二位置，当水压过大时，阻隔件位于第二位置，阻隔件开启，排水管能够将地下水顺利排出以减少仰拱承受的压力，当地下水排出，水压降低时，阻隔件在复位组件的作用下转换至第一位置，实现对排水管口的封闭，以阻挡外界尘土或碎渣落入排水管，从而避免排水管堵塞，提高排水管使用寿命，从而实现防止仰拱隆起的效果。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构本实施例中整体的结构示意图；
18.图2为本实用新型提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构本实施例中排水管、浮球、连接杆以及重力件的结构示意图；
19.图3为本实用新型提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构本实施例中排水管、弹性垫圈、浮球、限位片、圆杆以及连接座的结构示意图；
20.图4为本实用新型提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构本实施例中排水管、弹性垫圈、遮挡片、限位片、圆杆以及套管的结构示意图。
21.图中：1、排水沟；2、排水管；21、减压孔；22、弹性垫圈；3、阀门组件；31、浮球；32、遮挡片；33、复位组件；331、金属圆球；332、连杆；333、限位片；334、圆杆；335、套管。
具体实施方式
22.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
23.如图1-2所示，本实施例中的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构包括排水沟1以及排水管2，排水沟1沿隧道的长度方向开设在仰拱填充层顶面的中间位置，排水管2设置在排水沟1内，并沿竖直方向穿设固定在仰拱上，排水管2位于排水沟1内的端部上设置有阀门组件3，阀门组件3包括阻隔件以及复位组件33，阻隔件经由复位组件33与所述排水管滑动连接阻隔件具备第一位置与第二位置，当阻隔件位于第一位置时，阻隔件贴于排水管2的上端并封闭排水管2，当阻隔件位于第二位置时，阻隔件与排水管2分离，排水管2向排水沟1内排水，复位组件33用以使第二位置的阻隔件复位到第一位置。
24.其中，仰拱填充层是将隧道仰拱填充成水平结构的混凝土层，排水管2的下端依次穿过仰拱填充层与仰拱后插入至岩土层中，以形成一水流通道，使岩土层中的水流能经由排水管2排出，达到泄压的目的，以避免仰拱隆起，排水沟1是沿隧道长度方向开设的排水沟1渠，排水管2排出的地下水经由排水沟1排出隧道外；阀门组件3用于阻挡施工过程中或长期使用过程中尘土和碎渣落入排水管2中，阀门组件3具有自动复位的功能，更具体的阀门组件3包括阻隔件与复位组件33，其中阻隔件具有第一位置与第二位置，阻隔件位于第一位置时，排水管2处于封闭状态，排水管2位于第二位置时排水管2与排水沟1连通，阻隔件的两种状态转换由水压和复位组件33自动控制，水压过高时，水流冲开阻隔件进行排水，压力降低后，复位组件33控制阻隔件重新处于关闭状态。
25.在一个优选的实施例中，排水管2的下端封闭设置，排水管2下部侧壁开设多个减压孔21。
26.其中，排水管2的下端封闭设置以避免岩土或污泥从排水管2下端进入，长期积浆凝固后堵塞排水管2，岩土层中的水由多个减压孔21进入排水管2中，再经由排水管2排出至排水沟1中。
27.为了避免液体回流，在一个优选的实施例中，排水管2的上端突出于排水沟1的底壁设置。
28.在一个优选的实施例中，浮球31位于排水管2的端口上，并封闭排水管2设置。
29.其中，浮球31的外径大于排水管2的内径设置，浮球31设置为有浮力的塑料球，浮球31中间可设置成空心结构，以便于地下水排出。
30.当然，也可以用其它的结构代替浮球31，只要其能对排水管2口进行封闭，且能被排水管2内的水压冲开进行排水即可，例如可以将阻隔件设置成一遮挡片32(如图4所示)，遮挡片32的直径大于排水管2的外径，能对排水管2进行有效封闭，且遮挡片32质轻，能顺利被水流冲开完成排水工作。
31.如图3所示，在一个优选的实施例中，复位组件33包括重力件以及连杆332，重力件滑动设置在排水管2内，连杆332两端分别与重力件和浮球31固定连接。
32.其中，重力件与连杆332的设置使浮球31始终受到朝向排水管2端口的作用力，当排水结束后，浮球31能及时回到原位重新封闭排水管2口。
33.在一个优选的实施例中，重力件设置为一金属圆球331，重力件、连杆332以及浮球
31同轴设置。
34.其中，重力件的球状结构设计能减缓与排水管2碰撞时产生的损伤，同时重力件、连杆332以及浮球31的同轴设置，在浮球31封闭排水管2时，使浮球31受到竖直向下的作用力，从而让浮球31的受力状态更稳定。
35.可以理解的是，复位组件33也可以用其它结构来代替，只要其能使位于第二位置的浮球31或遮挡片32在排水结束后自动回到第一位置即可，例如可以将复位组件33设置成包括限位片333、透水部以及连接件的结构(如图2所示)，透水部为筒状结构，透水部的上下两端面分别与限位片333以及连接件固定连接，限位片333与透水部合围成一容置空腔，浮动球或遮挡片32沿竖直方向滑动设置在容置空腔内，连接件与排水管2固定连接，容置空腔经由连接件与排水管2连通设置。
36.其中，限位片333与透水部合围而成的容置空腔除了容纳浮球31或遮挡片32外，更重要的是限制浮球31或遮挡片32的运动方向，使其只能沿竖直方向运动，从而使浮球31或遮挡片32在排水结束后在重力的作用下自动回落到排水管2端口上，对排水管2进行封闭。
37.如图2所示，在一个优选的实施例中，透水部由多根竖直设置的圆杆334组成，多根圆杆334沿圆周分布，多根圆杆334的上端均与限位片333的底面固定连接，下端均与连接件固定连接。
38.其中，圆杆334的固定效果凉好，不易被水流或浮球31冲毁，圆杆334能减小与遮挡片32的接触面积以及摩擦力，避免遮挡片32斜靠在圆杆334上不能复位，同时如果采用遮挡片32作为阻隔件，圆杆334长度应不超过遮挡片32直径的二分之一设置，避免遮挡片32斜靠在圆杆334上。
39.在一个优选的实施例中，连接件设置为一套管335，排水管2上端的外壁套设固定有弹性垫圈22，套管335经由弹性垫圈22套设固定在排水管2上。
40.其中，套管335套设在排水管2上时，弹性垫圈22处于压缩状态，压缩式状态的弹性垫圈22与套管335内壁之间产生较大的摩擦力，从而实现将套管335与排水管2固定连接的效果，为了便于套管335的安装弹性垫圈22的外周壁设置为圆弧状。当然也可以采用螺纹连接等固定方式代替上述套设固定的方式。
41.可以理解的是，复位组件33还可以由其他的结构代替，可以在浮球31或遮挡片32上连接一弹性件，弹性件的一端与浮球31或遮挡片32固定连接，另一端与上述实施例中的限位片333固定连接，也可以实现使浮球31或遮挡片32自动复位的效果。
42.工作流程：当仰拱底部的外水压力过大时，地下水经由减压孔21流入至排水管2中并在排水管2中积蓄，当排水管2中积满水时，排水管2中的水压上升，从而推动浮球31或遮挡片32运动，使其与排水管2分离，从而排水管2内的水流能顺利排出，当水压下降时，浮球31或遮挡片32在复位组件33的作用下自动回落至原位，重新遮挡排水管2的出水口，从而避免尘土或碎渣在隧道施工或长期运行过程中进入排水管2口，进而实现对排水管2的保护效果，延长排水管2的使用寿命，从而及时泄压，避免仰拱隆起的发生。
43.与现有技术相比：本实用新型所提供的一种用于隧道仰拱的泄压排水结构，通过在排水管上设置阀门组件，使阀门组件根据水压自动开启与关闭，从而在阻挡外界尘土或碎渣落入排水管导致排水管堵塞的同时不影响排水管的排水性能，避免排水管堵塞；更具体的，通过在排水管口设置阻隔件与复位组件，使阻隔件具备第一位置与第二位置，当水压
过大时，阻隔件位于第二位置，阻隔件开启，排水管能够将地下水顺利排出以减少仰拱承受的压力，当地下水排出，水压降低时，阻隔件在复位组件的作用下转换至第一位置，实现对排水管口的封闭，以阻挡外界尘土或碎渣落入排水管，从而避免排水管堵塞，提高排水管使用寿命，从而实现防止仰拱隆起的效果。
44.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。