富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置

摘要

本发明公开了富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，包括衬砌本体，所述衬砌本体的外圈设置有多组第一承压板，所述第一承压板相互靠近的一侧设置有多组第二承压板。该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置通过设置承压块、活动块和第三通水管以及排水道等，实现了对衬砌外水压起到了消减的目的，也实现了对地下水的保护的目的，通过设置第一承压板等，起到了对衬砌本体的保护的目的，通过设置第二承压板等，起到了使得水压减小对承压槽的冲击力，保护承压槽的目的，通过设置集水槽、排水道和第一滤水板以及第二滤水板等，实现了可将衬砌本体内部的水排出的目的，防止衬砌本体内部的水聚集，影响隧洞的使用。

说明书

技术领域

本发明涉及衬砌外水压力消减技术领域，具体为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置。

背景技术

交通工程是国家的重要基础设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位，在云、贵、川地区，许多城市的各行政区间被山脉所分割，为了加快城区间人流、物流流通和缓解城市公共交通压力，需要在山岭地区修建大量的城区间交通隧道，包括公路隧道、铁路隧道和地铁隧道，而云贵、川地区的隧址区经常涉及到高水压富水岩溶地层，在城市地区山岭交通隧道富水区隧道防排水设计若采用“以排为主”的设计理念。

但是“以排为主”的设计理念将会造成许多问题，在衬砌结构设计计算中往往不考虑水压力，衬砌设计较薄，往往会造成衬砌破裂的事情发生，同时地下水长期由隧道大量排走，地下水位降低，造成洞顶地表失水并发生沉降变形，引起隧址区地表居民生活用水缺失和房屋塌陷等问题，而且地下水从隧道大量流失，围岩中的地下水渗流通道(如岩层节理裂隙或岩溶管道)中的充填物被水冲走，贯通性愈来愈好，可能造成隧道洞内流量不断增大，各种病害如衬砌渗漏变形、路面翻浆冒泥、排水沟淤塞漫流等逐年严重，同时，衬砌背后渗水通道的扩大还会造成衬砌受力不均匀，若在高水压段采用以堵为主的方案，将会导致数值很大的水压力，增大隧道结构的施工难度，提高建设成本，此外在后期的使用期间易出现由于衬砌承担水压力过大造成隧道渗漏水或衬砌开裂等病害，对城市交通的使用环境和安全构成严重的威胁。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，以解决背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，包括衬砌本体，所述衬砌本体的外圈设置有多组第一承压板，所述第一承压板相互靠近的一侧设置有多组第二承压板，所述衬砌本体的两侧侧壁均开设有承压槽，所述承压槽的底部内壁设置有两组伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的另一端设置有活动块，所述活动块的顶部表面设置有承压块，所述衬砌本体的底部表面设置有仰拱，所述仰拱的顶部表面两侧均开设有集水槽，所述集水槽上设置有第一滤水板和第二滤水板，所述仰拱的底部表面设置有排水道，所述仰拱的顶部表面设置有轨道支撑面。

作为本发明的优选技术方案，所述第一承压板呈弧形设置在衬砌本体的外表面，且第一承压板由两部分组成，且第一承压板的上截面呈三角形下截面呈矩形。

作为本发明的优选技术方案，所述第二承压板设置在衬砌本体的外表面，且第二承压板设置在两个第一承压板相互靠近的位置，且第二承压板的一侧表面开设有多组通孔，且第二承压板的截面呈三角形。

作为本发明的优选技术方案，所述承压槽的两侧均设置有贯穿并延伸至排水道内部的第三通水管，所述第三通水管呈L形，所述第三通水管位于承压槽内部的一端设置在承压槽两侧的上方。

作为本发明的优选技术方案，所述第一承压板的下部均开设有多组第一通水管，所述第一承压板的下部所开设的多组第一通水管分别设置在两个第二承压板相互靠近的一侧。

作为本发明的优选技术方案，所述集水槽的一侧设置有多组贯穿并延伸至排水道内部的第二通水管，所述第二通水管呈倾斜状设置。

作为本发明的优选技术方案，所述第一滤水板的顶部表面开设有多组贯穿第一滤水板的多组滤水孔，所述第二滤水板的顶部表面开设有多组贯穿第二滤水板的多组滤水孔，且第一滤水板和第二滤水板所开设的多组滤水孔均成矩形。

作为本发明的优选技术方案，所述第一滤水板两侧均设置有第一卡板，所述第二滤水板的两侧均设置有第二卡板，所述第一滤水板两侧所设置的第一卡板和第二滤水板两侧所设置的第二卡板相适配。

作为本发明的优选技术方案，所述活动块位于承压槽内内滑动连接，所述活动块与承压槽相适配，所述承压块的截面呈梯形。

与现有技术相比，本发明提供了富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，具备以下有益效果：

1、该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，通过设置承压块、活动块和第三通水管以及排水道等，首先在衬砌本体遇到水压过高时，此时水压会对承压块进行挤压，承压块受到挤压时进而会对活动块进行挤压，活动块受到挤压时进一步会对伸缩弹簧进行挤压，此时在水压的压力下，承压块会带动活动块向下移动，此时衬砌外水流会通过第三通水管流入到排水道中，从而实现了对衬砌外水压起到了消减的目的，进而实现了对衬砌本体进行保护的目的；

2、该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，通过设置承压块、活动块和第三通水管以及排水道等，在水压对承压块进行挤压时，进而会使得活动块移动，并可使得水流从第三通水管流入到排水道中，同时在衬砌外水流不断的通过第三通水管流入到排水道中时，会使得衬砌本体外的水压持续下降，在衬砌本体外水压下降至一定值时，此时承压块和活动块在伸缩弹簧的弹性作用下，会使得活动块堵住第三通水管的一端，从而实现了在对衬砌本体保护的同时，也实现了对地下水的保护的目的；

3、该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，通过设置第一承压板等，在衬砌本体的外表面设置的第一承压板，由于第一承压板分两部分组成，且第一承压板的上部分的截面呈三角形，下部分的截面呈矩形，从而能够对第一承压板起到加固的作用下，同时也起到了对衬砌本体的保护的目的。

4、该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，通过设置第二承压板等，在第一承压板之间设置的第二承压板，其作用是在水压对衬砌本体较大时，且衬砌背后渗水通道的扩大还会造成衬砌受力不均匀，此时可在第二承压板的作用下，可对衬砌本体进行保护，而且也起到了使得水压减小对承压槽的冲击力，保护承压槽的同时，也起到了对衬砌本体进行保护的目的。

5、该富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置，通过设置集水槽、排水道和第一滤水板以及第二滤水板等，有水流进入到衬砌本体内部时，此时进入衬砌本体内部的水会通过第一滤水板和第二滤水板进入到集水槽内，并会通过第二通水管流入到排水道中，从而实现了可将衬砌本体内部的水排出的目的，防止衬砌本体内部的水聚集，影响隧洞的使用。

附图说明

图1为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的整体示意图；

图2为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的第一滤水板和第二滤水板结构示意图；

图3为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的局部剖视结构示意图；

图4为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的集水槽结构示意图；

图5为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的侧视结构示意图；

图6为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的承压块结构示意图；

图7为富水洞段深埋隧洞衬砌外水压力消减装置的第三通水管结构示意图。

附图标记：1、第一承压板；2、第一通水管；3、衬砌本体；4、第一滤水板；5、第二滤水板；6、集水槽；7、排水道；8、轨道支撑面；9、仰拱；10、第二承压板；11、承压槽；12、伸缩弹簧；13、活动块；14、承压块；15、第二通水管；16、第三通水管。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一：

请参阅图1、图2、图3、图6和图7，包括衬砌本体3，衬砌本体3的外圈设置有多组第一承压板1，第一承压板1相互靠近的一侧设置有多组第二承压板10，衬砌本体3的两侧侧壁均开设有承压槽11，承压槽11的底部内壁设置有两组伸缩弹簧12，伸缩弹簧12的另一端设置有活动块13，活动块13的顶部表面设置有承压块14，衬砌本体3的底部表面设置有仰拱9，仰拱9的顶部表面两侧均开设有集水槽6，集水槽6上设置有第一滤水板4和第二滤水板5，仰拱9的底部表面设置有排水道7，仰拱9的顶部表面设置有轨道支撑面8，在衬砌本体3遇到水压过高时，此时水压会对承压块14进行挤压，承压块14受到挤压时进而会对活动块13进行挤压，活动块13受到挤压时进一步会对伸缩弹簧12进行挤压，此时在水压的压力下，承压块14会带动活动块13向下移动，此时衬砌外水流会通过第三通水管16流入到排水道7中，从而实现了对衬砌外水压起到了消减的目的，进而实现了对衬砌本体3进行保护的目的，同时在水压对承压块14进行挤压时，进而会使得活动块13移动，并可使得水流从第三通水管16流入到排水道7中，同时在衬砌外水流不断的通过第三通水管16流入到排水道7中时，会使得衬砌本体3外的水压持续下降，在衬砌本体3外水压下降至一定值时，此时承压块14和活动块13在伸缩弹簧12的弹性作用下，会使得活动块13堵住第三通水管16的一端，从而实现了在对衬砌本体3保护的同时，也实现了对地下水的保护的目的。

实施例二：

请参阅图1、图3和图5，第一承压板1呈弧形设置在衬砌本体3的外表面，且第一承压板1由两部分组成，且第一承压板1的上截面呈三角形下截面呈矩形，第二承压板10设置在衬砌本体3的外表面，且第二承压板10设置在两个第一承压板1相互靠近的位置，且第二承压板10的一侧表面开设有多组通孔，且第二承压板10的截面呈三角形，在衬砌本体3的外表面设置的第一承压板1，由于第一承压板1分两部分组成，且第一承压板1的上部分的截面呈三角形，下部分的截面呈矩形，从而能够对第一承压板1起到加固的作用下，同时也起到了对衬砌本体3的保护的目的，在水压对衬砌本体3较大时，且衬砌背后渗水通道的扩大还会造成衬砌受力不均匀，此时可在第二承压板10的作用下，可对衬砌本体3进行保护，而且也起到了使得水压减小对承压槽11的冲击力，保护承压槽11的同时，也起到了对衬砌本体3进行保护的目的。

实施例三：

请参阅图1、图3、图4、图6和图7，承压槽11的两侧均设置有贯穿并延伸至排水道7内部的第三通水管16，第三通水管16呈L形，第三通水管16位于承压槽11内部的一端设置在承压槽11两侧的上方，第一承压板1的下部均开设有多组第一通水管2，第一承压板1的下部所开设的多组第一通水管2分别设置在两个第二承压板10相互靠近的一侧，集水槽6的一侧设置有多组贯穿并延伸至排水道7内部的第二通水管15，第二通水管15呈倾斜状设置。

实施例四：

请参阅图1、图3和图4，第一滤水板4的顶部表面开设有多组贯穿第一滤水板4的多组滤水孔，第二滤水板5的顶部表面开设有多组贯穿第二滤水板5的多组滤水孔，且第一滤水板4和第二滤水板5所开设的多组滤水孔均成矩形，第一滤水板4两侧均设置有第一卡板，第二滤水板5的两侧均设置有第二卡板，第一滤水板4两侧所设置的第一卡板和第二滤水板5两侧所设置的第二卡板相适配，活动块13位于承压槽内11内滑动连接，活动块13与承压槽11相适配，承压块14的截面呈梯形，有水流进入到衬砌本体3内部时，此时进入衬砌本体3内部的水会通过第一滤水板4和第二滤水板5进入到集水槽6内，并会通过第二通水管15流入到排水道7中，从而实现了可将衬砌本体3内部的水排出的目的，防止衬砌本体3内部的水聚集，影响隧洞的使用。

本发明的工作原理及使用流程：首先在衬砌本体3遇到水压过高时，此时水压会对承压块14进行挤压，承压块14受到挤压时进而会对活动块13进行挤压，活动块13受到挤压时进一步会对伸缩弹簧12进行挤压，此时在水压的压力下，承压块14会带动活动块13向下移动，此时衬砌外水流会通过第三通水管16流入到排水道7中，从而实现了对衬砌外水压起到了消减的目的，进而实现了对衬砌本体3进行保护的目的，而且，在水压对承压块14进行挤压时，进而会使得活动块13移动，并可使得水流从第三通水管16流入到排水道7中，同时在衬砌外水流不断的通过第三通水管16流入到排水道7中时，会使得衬砌本体3外的水压持续下降，在衬砌本体3外水压下降至一定值时，此时承压块14和活动块13在伸缩弹簧12的弹性作用下，会使得活动块13堵住第三通水管16的一端，从而实现了在对衬砌本体3保护的同时，也实现了对地下水的保护的目的，同时在衬砌本体3的外表面设置的第一承压板1，由于第一承压板1分两部分组成，且第一承压板1的上部分的截面呈三角形，下部分的截面呈矩形，从而能够对第一承压板1起到加固的作用下，同时也起到了对衬砌本体3的保护的目的，同时，在第一承压板1之间设置的第二承压板10，其作用是在水压对衬砌本体3较大时，且衬砌背后渗水通道的扩大还会造成衬砌受力不均匀，此时可在第二承压板10的作用下，可对衬砌本体3进行保护，而且也起到了使得水压减小对承压槽11的冲击力，保护承压槽11的同时，也起到了对衬砌本体3进行保护的目的，在有水流进入到衬砌本体3内部时，此时进入衬砌本体3内部的水会通过第一滤水板4和第二滤水板5进入到集水槽6内，并会通过第二通水管15流入到排水道7中，从而实现了可将衬砌本体3内部的水排出的目的，防止衬砌本体3内部的水聚集，影响隧洞的使用。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。