本發(fā)明涉及工程，具體涉及一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置。

背景技術(shù)：

1、深埋水工隧洞往往帶來(lái)高外水壓力問(wèn)題，高外水壓力問(wèn)題給有壓水工隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。外水壓力過(guò)高時(shí)，隧洞襯砌結(jié)構(gòu)受力主要根據(jù)其承受外水壓力確定。高外水壓力導(dǎo)致隧洞襯砌厚度和配筋大大增加，不僅增加了工程投資，襯砌結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性也得不到保證。對(duì)于深埋隧洞結(jié)構(gòu)，目前常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法就是采用固結(jié)灌漿圈和混凝土襯砌形成的復(fù)合承載防滲結(jié)構(gòu)，由固結(jié)灌漿圈承擔(dān)巨大的外水壓力，而混凝土襯砌一般受結(jié)構(gòu)尺寸的限制，抵抗外水壓力的能力有限，往往根據(jù)外水壓力大小，在混凝土襯砌上布置減壓孔，確保襯砌結(jié)構(gòu)的抗外壓安全。在隧洞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)上布置減壓孔形成透水襯砌的方法在高外水壓力洞段是可行的，但考慮到隧洞投運(yùn)后外水壓力可能受補(bǔ)給情況會(huì)產(chǎn)生變化，當(dāng)內(nèi)水壓力大于外水壓力時(shí)，就會(huì)引起有壓水工隧洞內(nèi)水外滲，造成水量損失，影響工程效益。同時(shí)，對(duì)于穿越復(fù)雜地質(zhì)條件的長(zhǎng)距離隧洞而言，地下水分布情況無(wú)法得到詳細(xì)勘察，常規(guī)的滲排措施雖然可以排除外水，降低外水壓力，但過(guò)多的外水排放會(huì)引起地下水位急劇下降，帶來(lái)一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

2、綜合上述分析，目前地下水工隧洞滲排水系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：一是無(wú)法防止內(nèi)水外滲且難以維修和更換；二是無(wú)法精確控制內(nèi)外水壓差，要么導(dǎo)致外水過(guò)量排放引起生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，要么導(dǎo)致外水無(wú)法排放引起結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題；三是排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工維護(hù)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，當(dāng)外水壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，外水壓力消減裝置能夠使外水排入隧洞內(nèi)，達(dá)到降低外水壓力的目的，同時(shí)控制外水排放量。

2、一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，包括外筒、活塞、彈簧和底板；

3、所述外筒埋設(shè)在鋼筋混凝土襯砌中，外筒的首尾兩端為開(kāi)放狀態(tài)；所述活塞和彈簧依次從外筒尾端裝入外筒內(nèi)部，彈簧的兩端分別與活塞和底板連接，底板固定連接在外筒尾端的端面上并將彈簧預(yù)緊，彈簧的預(yù)緊力作用在活塞上并使活塞上端將外筒首端的開(kāi)放端封閉；活塞同時(shí)承受內(nèi)水壓力和外水壓力的作用，當(dāng)內(nèi)外水壓力差大于活塞設(shè)定的啟動(dòng)壓力差，裝置啟動(dòng)，彈簧壓縮，外水排入，隨著外水排入，壓差減小，彈簧伸長(zhǎng)，活塞上移后復(fù)位，裝置回到初始狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧初始?jí)嚎s量設(shè)定不同的裝置啟動(dòng)壓力差，進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

4、進(jìn)一步地，所述底板與預(yù)埋在鋼筋混凝土襯砌中的鋼墊板通過(guò)自緊螺栓連接，鋼墊板與襯砌受力鋼筋焊接連接。

5、進(jìn)一步地，所述壓力消減控制裝置底部與鋼筋混凝土襯砌內(nèi)壁齊平布置，壓力消減控制裝置與開(kāi)挖面之間的空隙采用反濾材料填充。

6、進(jìn)一步地，所述活塞與外筒之間設(shè)有縫隙，活塞底板外緣設(shè)一圈小排水孔，底板設(shè)一大排水孔；當(dāng)活塞下移，地下水通過(guò)該活塞與外筒之間的縫隙、活塞底板外緣的小排水孔和底板上的大排水孔流入隧洞內(nèi)。

7、進(jìn)一步地，所述活塞底板上的小排水孔和底板上的面積之和與大排水孔的面積相等。

8、進(jìn)一步地，所述活塞頂板側(cè)面設(shè)有橡膠止水條。

9、有益效果：

10、1、本發(fā)明通過(guò)在在鋼筋混凝土襯砌中設(shè)置外水壓力消減控制裝置，襯砌外水超過(guò)預(yù)設(shè)壓力差后裝置啟動(dòng)，外水排入隧洞內(nèi)，隨著外水排入，壓差減小，彈簧伸長(zhǎng)，活塞上移后復(fù)位，裝置回到初始密閉狀態(tài)，能夠有效防止內(nèi)水外滲，同時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧初始?jí)嚎s量來(lái)設(shè)定不同的裝置啟動(dòng)壓力差，實(shí)現(xiàn)裝置啟動(dòng)壓力的精準(zhǔn)控制，有效解決了深埋地下隧洞高外水壓力下外水內(nèi)排以及防止內(nèi)水外滲的難題。

11、2、本發(fā)明的外水壓力消減控制裝置主體結(jié)構(gòu)由獨(dú)立外筒和內(nèi)部的活塞和彈簧組成，內(nèi)部的活塞和彈簧可單獨(dú)安裝、檢修和更換，降低更換難度和經(jīng)濟(jì)成本。

12、3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，可部分或整體安裝、維修及更換，更換和維修時(shí)只需拆卸底板即可完成，更換方便且不破壞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)。

13、4、本發(fā)明的壓力消減控制裝置與開(kāi)挖面之間的空隙采用反濾材料填充，能夠有效避免裝置堵塞，底板與預(yù)埋在鋼筋混凝土襯砌中的鋼墊板通過(guò)自緊螺栓連接，避免裝置運(yùn)行過(guò)程中由于水流激蕩、裝置振動(dòng)等導(dǎo)致的螺栓松動(dòng)。

技術(shù)特征：

1.一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，包括外筒、活塞、彈簧和底板；

2.如權(quán)利要求1所述的一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，所述底板與預(yù)埋在鋼筋混凝土襯砌中的鋼墊板通過(guò)自緊螺栓連接，鋼墊板與襯砌受力鋼筋焊接連接。

3.如權(quán)利要求2所述的一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，所述壓力消減控制裝置底部與鋼筋混凝土襯砌內(nèi)壁齊平布置，壓力消減控制裝置與開(kāi)挖面之間的空隙采用反濾材料填充。

4.如權(quán)利要求3所述的一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，所述活塞與外筒之間設(shè)有縫隙，活塞底板外緣設(shè)一圈小排水孔，底板設(shè)一大排水孔；當(dāng)活塞下移，地下水通過(guò)該活塞與外筒之間的縫隙、活塞底板外緣的小排水孔和底板上的大排水孔流入隧洞內(nèi)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，所述活塞底板上的小排水孔和底板上的面積之和與大排水孔的面積相等。

6.如權(quán)利要求4或5所述的一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，其特征在于，所述活塞頂板側(cè)面設(shè)有橡膠止水條。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種易拆卸更換的深埋水工隧洞外水壓力消減控制裝置，包括外筒、活塞、彈簧和底板；外筒埋設(shè)在鋼筋混凝土襯砌中，活塞和彈簧依次從外筒尾端裝入外筒內(nèi)部，彈簧的兩端分別與活塞和底板連接，底板固定連接在外筒尾端的端面上并將彈簧預(yù)緊，彈簧的預(yù)緊力作用在活塞上并使活塞上端將外筒首端的開(kāi)放端封閉；活塞同時(shí)承受內(nèi)水壓力和外水壓力的作用，當(dāng)內(nèi)外水壓力差大于活塞設(shè)定的啟動(dòng)壓力差，裝置啟動(dòng)，彈簧壓縮，外水排入，隨著外水排入，壓差減小，彈簧伸長(zhǎng)，活塞上移后復(fù)位，裝置回到初始狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧初始?jí)嚎s量設(shè)定不同的裝置啟動(dòng)壓力差，進(jìn)行精準(zhǔn)控制。本發(fā)明更換和維修時(shí)只需拆卸底板即可完成，更換方便且不破壞襯砌結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊家修,羅佩玉,羅洪波,彭繼樂(lè),高傳彬,劉曜,王明,張高
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6