一种铁路隧道仰拱内地下水测压与泄压装置的制作方法

本发明涉及轨道交通领域，尤其是一种铁路隧道仰拱内地下水测压与泄压装置。

背景技术：

1、铁路隧道一般设置仰拱（如图10所示），受地下水影响，道床板起伏导致轨道不平顺，进一步会影响行车安全。

2、现有的铁路隧道水压检测方法比较繁琐，水压监测通常需要提前在隧道构件内壁钻孔，然后在孔端安装专用的水压检测设备进行监测，监测费用昂贵、布线难度大，监测点的覆盖面小。铁路隧道现有的泄压方式主要采用钻孔泄压，钻孔泄压属于一种被动措施，是在隧道水压力过大的情况下不得已采取的措施，钻孔泄压的过程施工成本大，耗费时间长，泄压孔容易堵塞，还存在一系列后续问题。

3、近年来，我国交通建设迅猛发展，复杂艰险山区铁路隧道工程规模庞大，为降低维修养护成本，满足高速铁路运营安全及乘客舒适度的需要，隧道内采用大量的无砟轨道结构，但仰拱施工仍然继续以前的施工生产模式，时有隧底积水、虚砟、欠挖等施工质量缺陷（仰拱及填充厚度不足，隧底积水），倘若隧道周边地下水发育、水量丰富，极易在隧底结构薄弱部位产生积水，在水压作用下，容易引起道床板上拱、开裂，严重时，道床破坏并有可能导致隧道结构失稳，严重影响列车运营安全，为隧道运营期的灾害治理带来诸多新的挑战。

4、经过对某隧道双块式无砟轨道裂缝情况调研，经统计分析，铁路下行线道床板通缝共计109条，铁路上行线道床板通缝共计129条数量，上行线和下行线裂缝同时贯通情况共计53条。其中，隧道出口洞口200m范围内，双线贯通裂纹1条，里程为d2k76+185，仰拱缝与二衬缝里程为d2k76+176～d2k76+188；下行道床板贯通裂缝12条，上行道床板贯通裂缝0条。d2k74+561～d2k76+144（两缝对齐结束段～出口洞口内200m）范围内，双线贯通裂缝52条，位于仰拱施工缝1m范围内的通缝16条，1m～2m范围内的通缝14条，2m～3m范围内通缝10条，大于3m的通缝13条，75%位于仰拱施工缝3m范围内。

5、在隧道两侧边沟、电缆沟出现较多的裂缝，电缆沟侧墙开裂情况较为严重，道床板通缝位置两侧必然出现电缆槽裂缝，裂缝由外侧电缆沟向里延伸至里侧电缆沟，呈现出上宽下窄规律，最大宽度达到3mm。同时发现因为地下水富含矿物质，导致隧道侧沟沟底出现较多的沉淀物，堵塞侧沟正常排水。

6、因此，有必要研发一种铁路隧道仰拱内地下水测压与泄压装置。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种铁路隧道仰拱内地下水测压与泄压装置，通过在中心排水沟侧面仰拱内部安装本装置，将水压监测与泄压装置融合与一体，在水压监测的同时对水进行泄压，降低隧道修养护成本。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种铁路隧道仰拱内地下水测压与泄压装置，所述装置整体呈“7”字型安装在中心排水沟侧面仰拱内部，分为平行于地平面的前半部和垂直于地平面且与仰拱底部连通的后半部，包括泄压系统和测压系统；

4、所述泄压系统设置在装置前半部的前段，包括设置在中心排水沟的侧壁上的出水口、与出水口连接的出水通道、设置在出水通道外侧的引导水的流向的导流仓、穿装在出水通道及导流仓中间位置的内部装有弹簧伸缩器的弹簧伸缩器套筒、设置在导流仓末端与出水通道相连处的泄水挡板、与泄水挡板连接的泄水挡板伸缩器、设置在导流仓的右端与弹簧伸缩器连接的阻水器端头和设置在装置后半部给地下渗水提供导流通道的地下水导流通道；在泄水挡板的侧面设置有与出水通道连接的泄水孔；所述弹簧伸缩器为阻水器端头提供反推力，在水压力达到预设压力值前，使阻水器端头与导流仓外壁贴合；当装置内无水压时，所述阻水器端头不产生位移，当水压力达到泄压系统预设值时，阻水器端头在弹簧伸缩器的带动下收缩，水从地下水导流通道进入导流仓；所述泄水挡板伸缩器能够在水压力作用下带动所述泄水挡板位移，控制导流仓内的水流入出水通道，从出水口排出到中心排水沟内；

5、所述测压系统包括设置在导流仓右端的2个测压系统终端、设置在地下水导流通道底部的导流通道底部测压部件、设置在导流仓中部的2个小型水轮发电机以及终端状态查询管理系统。

6、本发明技术方案的进一步改进在于：所述测压系统终端由探测单元、信号发送单元组成；测压系统终端包括微动开关、电路板、物联网卡、蓄电电源和测压系统保护盒；当水压达到预设压力值时，探测单元在水压作用下内陷，与触点接触，进而接通微动开关，信号单元电路导通，信号发送单元启动，向物联网云平台监控中心发送信息；通过物联网云平台监控中心信号接收单元接收到信号发送单元发过来的数据，通过终端状态查询管理系统进行预警，并自动调取该地段相关数据，通知相关人员前往现场确认处理。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：所述小型水轮发电机在导流仓中部上下各设置一个，当水流从阻水器端头进入导流仓后，带动小型水轮发电机叶轮旋转，小型水轮发电机有电路与测压系统终端连接，为测压系统终端的蓄电电源提供电能。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：导流通道底部测压部件的具体结构是在第二微动开关外包防水层，并通过管路通往测压系统终端，当水压达到预设压力后，测压系统终端电路导通，进行水压监测，并发送信号。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述第二微动开关与测压系统终端的微动开关的线路为并联结构。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：所述装置还包括能够将地下水中的矿物质进行溶解的溶解质投放装置。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述溶解质投放装置包括设置在中心排水沟的侧壁外端的溶解质投放口、设置在地下水导流通道底部的溶解质释放器以及连通溶解质投放口和溶解质释放器供溶解质流通的管道。

12、本发明技术方案的进一步改进在于：所述管道包括依次连通的溶解质导管、溶解质斜管和溶解质主导管；

13、所述溶解质导管设置在泄压系统的上端，通道直径较小，供溶解质流通，与溶解质投放口和溶解质斜管连接；

14、所述溶解质斜管设置在装置前半部的中段，呈大约45°角度分布，为溶解质通道，与溶解质导管和溶解质主导管连接；

15、所述溶解质主导管两端分别与溶解质释放器和溶解质斜管连接，为溶解质的主要通道，将溶解质引导至溶解质释放器；溶解质主导管包括与溶解质斜管相连的水平段和与解质释放器相连的竖直段；

16、所述溶解质释放器设置在溶解质主导管竖直段的末端，溶解质通过溶解质主导管进入溶解质释放器，溶解质释放器缓慢的释放溶解质，对地下水中的矿物质进行溶解。

17、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

18、1、本发明设置的测压系统同时能实时监测隧道仰拱内水压变化情况，通过物联网云平台监控中心和终端状态查询管理系统联网，有利于对隧道水压提前预警，避免隧道渗水灾害进一步发生。

19、2、本发明通过将测压系统和泄压系统一体设置，将水压监测与泄压融合于一体，在水压监测的同时对水进行泄压，有效的降低了隧道修养护成本。

20、3、本发明整个装置安装后，可持续使用很长时间，若出现装置损坏问题确需更换，只需打开装置上部预制的混凝土盖板，即可方便将装置取出。

21、4、本发明中溶解质投放装置的设置，能对地下水中的矿物质进行溶解，有效的避免了隧道沟底出现较多的沉淀物，堵塞沟正常排水。

22、5、本发明整个装置体积较小，便于安装，一个隧道内可设置若干个，每隔一定距离安装一个，形成一个网络，通过终端状态查询管理系统能够实时掌握各个装置的水压变化情况，泄压系统能够自动泄压，有效的解决了铁路隧道水压检测方法比较繁琐、监测费用昂贵、布线难度大、监测点的覆盖面小和钻孔泄压的过程施工成本大、耗费时间长、泄压孔容易堵塞等问题。