一种自动启动式隧道排水系统技术方案

本发明专利技术提供一种自动启动式隧道排水系统，包括钻孔、虹吸管、边沟、自动启动装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，自动启动装置位于隧道外的路基边坡上，自动启动装置包括水箱、排气管、半球浮体、连杆、立杆、塞子、链条、排水管，水箱设置在路基坡面上，排气管安装在水箱的侧面，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管安装在水箱的底部，塞子安装在排水管的进水口处，塞子的密度等于水的密度，半球浮体的密度小于水，立杆固定在水箱内，连杆连接立杆和半球浮体，半球浮体和塞子之间通过链条连接。

An Automatic Start-up Tunnel Drainage System

The invention provides an automatic start-up tunnel drainage system, which includes boreholes, siphons, side ditches and automatic start-up devices. A borehole is arranged in the position where drainage is needed in the surrounding rock of the tunnel, the water inlet of the siphon is placed in the borehole, the water outlet of the siphon is placed in the sealed water tank, the automatic start-up device is located on the roadbed slope outside the tunnel, and the automatic start-up device includes water tank and exhaust gas. Pipes, hemispheric floats, connecting rods, vertical poles, stoppers, chains, drainage pipes, water tanks are set on the slope of the roadbed. The exhaust pipes are installed on the side of the water tank. The vertical distance between the inlet of the exhaust pipe and the outlet of the exhaust pipe is greater than the height of the water column corresponding to the local atmospheric pressure. The drainage pipes are installed at the bottom of the water tank. The stoppers are installed at the inlet of the drainage pipe. The density of the stoppers is equal The density of the spherical float is less than that of the water. The vertical rod is fixed in the water tank. The connecting rod connects the vertical rod and the hemispheric float. The hemispheric float and the plug are connected by a chain.

【技术实现步骤摘要】
一种自动启动式隧道排水系统
本专利技术属于隧道工程领域，适用于山体隧道的排水，尤其涉及一种自动启动式隧道排水系统。
技术介绍
受复杂地质环境和水文地质条件的影响，隧道的建设与运营过程目前仍面临很多工程病害问题。其中，隧道的渗漏水病害就是一个困扰隧道运营和养护的难题。当前隧道渗漏水防治技术主要有：在隧道衬砌不透水的防水材料，防止围岩中的地下水渗入隧洞内，混凝土衬砌在短期内防水效果较好，但长时间防渗的性能就会降低；在隧道内设置排水设施和构造措施，衬砌背部、路面结构层下的积水排入隧道的侧沟，积水再从侧沟中流出隧道外，以此达到降低隧道围岩区地下水位的目的，减小衬砌背部的积水压力，然而排水管出现堵塞的状况，就会导致排水不顺畅，甚至断流，加之排水管设置在衬砌内部，很难对其进行修复，所以，隧道排水系统在隧道运营一段时间后便会失效；采用截水沟、封闭渗漏水等措施，对易渗漏到隧道中的水截留住，以防止渗漏水继续渗漏，减弱渗漏水对隧道的病害程度，这些方法目前适用于浅埋隧道，对于深埋隧道并不适用，截水措施能够减轻渗漏水对隧道的不利作用，但是并不能根治渗漏水的问题；在漏水的地方，用注浆、喷涂和加堵水墙的方法，消除渗漏水的现象，注浆是目前最常用的手段，注浆主要通过将防水剂注入围岩的裂隙中，通过降低围岩的裂隙率，填充衬砌背后的空隙，达到堵水的目的，但是，注浆的工序复杂，施工的质量难以控制，且造价高，在实际的应用中难以达到预想的效果，在隧道防排水的措施中的运用不广泛。有学者提出了隧道虹吸排水技术，隧道虹吸排水技术具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、工程建设速度快等优点，然而在使用隧道虹吸排水方法的工程中，虹吸管顶部需要保持一定的真空度，但是由于溶解在水中的气体在负压下会析出、外界空气渗入虹吸管等原因，部分虹吸管常常因为空气在管内累积而导致真空度下降，部分虹吸管会暂时处于停止工作状态，如果虹吸管长时间处于停流状态，会导致虹吸排水维护困难甚至整个虹吸排水系统中断，虹吸启动变得异常困难。另外，隧道虹吸排水技术一般使用直径4mm以下的虹吸管，虹吸管管径较小，容易出现泥沙淤堵状况，同样会造成虹吸中断，中断后难以再启动。
技术实现思路
本专利技术针对现有隧道虹吸排水维护困难的技术缺陷，提供一种自动启动式隧道排水系统，可在隧道虹吸排水系统使用过程中反复进行虹吸启动，解决虹吸排水使用过程中因管内空气积累而需要维护并重新启动虹吸的问题，也解决虹吸管淤堵的问题，满足隧道排水的需要，实时控制隧道围岩内地下水位上升。本专利技术的技术方案是：一种自动启动式隧道排水系统，包括钻孔、虹吸管、边沟、自动启动装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，自动启动装置位于隧道外的路基边坡上，自动启动装置包括水箱、排气管、半球浮体、连杆、立杆、塞子、链条、排水管，水箱设置在路基坡面上，水箱由透明材料制成，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的侧面，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管安装在水箱的底部，塞子安装在排水管的进水口处，塞子左端固定，塞子可以绕塞子的左端旋转，塞子的密度等于水的密度，半球浮体的密度小于水的密度，立杆固定在水箱内，连杆连接立杆和半球浮体，半球浮体和塞子之间通过链条连接，所述的排水管的形状为蛇形弯曲型。进一步地，所述的排气管设置1-3根，排气管的直径为4mm。进一步地，所述的水箱中置入虹吸管数量50-100根。自动启动式隧道排水系统初次使用时，堵住排气管，向排水管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，停止排气管封堵，虹吸作用启动，隧道围岩内地下水流入水箱。当水箱的水达到排气管入水口的位置后，溢出的水从排气管流出，半球浮体随后带动链条拉起塞子，水箱中的水从排水管泄出，由于排气管中水柱的高差大于一个大气压对应的水柱高度，排气管中的水无法被吸回，水箱内产生负压，虹吸管受到负压影响，虹吸中断的虹吸管内的空气被吸出，虹吸管内的淤堵泥沙被吸出，虹吸管得到重新启动，由于塞子密度等于水，塞子打开后不会立即下沉，水箱内的水排出后，空气进入水箱使水箱内气压达到平衡状态，随后塞子下沉并堵住排水管，当水箱水位再次升高后，循环重复上述过程，达到定期自动启动虹吸管的效果，确保隧道排水系统的持续稳定性。本专利技术的有益效果主要表现在：1、本专利技术利用半球浮体和塞子自动制造负压来定期启动虹吸，不借助其他外部设备以及人力。2、本专利技术设计排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱内形成负压，排气管中的水无法进入水箱，不会导致外界空气进入水箱，保证了水箱中的负压不被打破，从而提高整个系统的稳定性。3、本专利技术随水箱的水位变化自动维护虹吸过程，达到定期维护隧道排水系统的效果，稳定可靠。4、本专利技术可以启动多根虹吸管，比单根启动效率高，节省启动时间。附图说明图1为本专利技术的一种自动启动式隧道排水系统的整体结构示意图；图2为本专利技术的一种自动启动式隧道排水系统的隧道横断面示意图；图3为本专利技术的一种自动启动式隧道排水系统的自动启动装置在塞子关闭时的结构示意图；图4为本专利技术的一种自动启动式隧道排水系统的自动启动装置在塞子打开时的结构示意图；图中：钻孔1、虹吸管2、边沟4、隧道5、山体6、路基边坡7、自动启动装置3、水箱31、排气管32、排水管33、塞子34、链条35、半球浮体36、连杆37、立杆38。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1如图1、图2、图3、图4所示，本实施例提供一种自动启动式隧道排水系统，包括钻孔1、虹吸管2、边沟4、自动启动装置3，在隧道5围岩内需要排水的位置设置钻孔1，虹吸管2的进水口置于钻孔1内，虹吸管2的出水口置于密闭的水箱31中，自动启动装置3位于隧道5外的路基边坡7上，自动启动装置3包括水箱31、排气管32、半球浮体36、连杆37、立杆38、塞子34、链条35、排水管33，水箱31设置在路基坡面7上，水箱31由透明材料制成，水箱31顶部的高程低于钻孔1底部的高程，排气管32安装在水箱31的侧面，排气管32入口到排气管32出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管33安装在水箱31的底部，塞子34安装在排水管33的进水口处，塞子34左端固定，塞子34可以绕塞子34的左端旋转，塞子34的密度等于水的密度，半球浮体36的密度小于水的密度，立杆38固定在水箱内，连杆37连接立杆38和半球浮体36，半球浮体36和塞子34之间通过链条35连接。排气管32设置1根，排气管32的直径为4mm。水箱31中置入虹吸管2数量100根，所述的排水管33的形状为蛇形弯曲型。自动启动式隧道排水系统初次使用时，堵住排气管32，向排水管33逆向灌水，排出虹吸管2中的气体后，停止逆向灌水，停止排气管32封堵，虹吸作用启动，隧道5围岩内地下水流入水箱31。当水箱31的水达到排气管32入水口的位置后，溢出的水从排气管32流出，半球浮体36随后带动链条35拉起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动启动式隧道排水系统，其特征在于，包括钻孔、虹吸管、边沟、自动启动装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，自动启动装置位于隧道外的路基边坡上，自动启动装置包括水箱、排气管、半球浮体、连杆、立杆、塞子、链条、排水管，水箱设置在路基坡面上，水箱由透明材料制成，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的侧面，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管安装在水箱的底部，塞子安装在排水管的进水口处，塞子左端固定，塞子可以绕塞子的左端旋转，塞子的密度等于水的密度，半球浮体的密度小于水的密度，立杆固定在水箱内，连杆连接立杆和半球浮体，半球浮体和塞子之间通过链条连接。

【技术特征摘要】
1.一种自动启动式隧道排水系统，其特征在于，包括钻孔、虹吸管、边沟、自动启动装置，在隧道围岩内需要排水的位置设置钻孔，虹吸管的进水口置于钻孔内，虹吸管的出水口置于密闭的水箱中，自动启动装置位于隧道外的路基边坡上，自动启动装置包括水箱、排气管、半球浮体、连杆、立杆、塞子、链条、排水管，水箱设置在路基坡面上，水箱由透明材料制成，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的侧面，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管安装在水箱的底部，塞子安装在排水管的进水口处，塞子左端固定，塞子可以绕塞子...

【专利技术属性】
技术研发人员：范雲鹤，刘彥含，翁杨，
申请(专利权)人：范雲鹤，
类型：发明
国别省市：四川,51