一种具有单向阀的隧道涌水防护装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧道涌水防治技术的技术领域，具体涉及一种具有单向阀的隧道涌水防护装置。


背景技术：

2.隧道涌水是由于隧道的掘进作业破坏了围岩含水层结构，使得水动力条件与围岩之间的力学平衡状态发生急剧的改变，造成地下水体所储存的能量以流体高速运移的形式瞬间释放的一种现象。隧道涌水处理的原则是“防、排、截、堵”相结合，同时在考虑对周边环境的影响的情况下，采用“排堵结合，以堵为主”的治理理念。对于穿越富水地层的隧道而言，施工期间发生涌水的风险极高。一旦发生涌水，急需快速对地下水进行封堵，撤离人员和机械并进行紧急抢险。抢险时首先需要做的便是对涌水的工作面进行封堵，然后施作锚杆和注浆进行加固。
3.目前隧道涌水抢险的大部分手段是用沙袋对工作面进行封堵，增加工作面的压力，然后进行注浆加固，这个过程较为耗时，且该过程中由于沙袋完全堵住了工作面，使得抢险人员无法对涌水的来源、压力等进行收集和分析，影响事故分析和后期施工推进。此外，在现有技术中少量的隧道涌水防护装置往往只能对涌水的工作面进行封堵，而不能进行注浆加固，这样不能从根本上解决涌水问题。是故亟待改善。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种具有单向阀的隧道涌水防护装置，解决了现有技术中“少量的隧道涌水防护装置往往只能对涌水的工作面进行封堵，而不能进行注浆加固”的技术问题，从而在临时封堵之后从根本上解决涌水问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种具有单向阀的隧道涌水防护装置，用于对隧道涌水工作面进行封堵，所述隧道涌水防护装置包括安装于隧道初衬内的挡水件，所述挡水件的表面上设有至少一排水孔及至少一个注浆孔，所述注浆孔处且位于所述挡水件上设有单向阀。
7.进一步，所述注浆孔的个数为多个，多个所述注浆孔均匀分布于所述挡水件上。
8.进一步，所述单向阀包括闸门及闸门扣件，所述闸门扣件固定于所述注浆孔内，所述闸门的一端与所述注浆孔的内表面转动连接，所述闸门的另一端与所述闸门扣件朝向注浆孔内端的一面相抵，当需要注浆时，浆液从注浆孔的外端进入并推动闸门向内转动以供浆液进入，待注浆结束后由地下水压力推动闸门向外转动，并碰到闸门扣件而停止。
9.进一步，所述隧道涌水防护装置还包括顶紧装置，所述挡水件的一面上设有凸台，所述顶紧装置作用于所述凸台的内环面并用于使所述挡水件的外环面与隧道初衬的内表面抵接。
10.进一步，所述顶紧装置包括多个压杆及油压千斤顶，所述油压千斤顶具有多个输出端，各所述输出端分别与各所述压杆的一端固定连接，各所述压杆的另一端与所述凸台
的内环面相抵接。
11.进一步，所述压杆的个数为4个，各所述压杆之间呈90度。
12.进一步，所述挡水件采用可缩放刚性材料。
13.进一步，所述挡水件上设有用于对排水孔进行开闭的阀门。
14.本实用新型的技术方案的有益效果是：本实用新型提供了一种隧道涌水防护装置，具有以下优点：
15.1、通过在所述挡水件的表面上设有注浆孔，便于在隧道涌水进行排水结束之后，对工作面进行注浆加固，实现从根本上解决涌水问题；
16.2、单向阀仅允许浆液从外部穿过送浆孔送入隧道内涌水工作面，而当地下水进入单向阀时无法导通，从而防止地下水由注浆孔涌出；
17.3、针对现有隧道涌水防护技术的上述缺陷，本实用新型提供一种隧道涌水防护装置，实现对涌水工作面的快速封堵，增加工作面的压力，并同时可供抢险人员测量涌水工作面的水压力，保障人员和机械设备的安全，加快抢险进度；
18.4、其结构简单、设计巧妙且制造简单，通过将防护装置设计为一体成形且安装于隧道初衬内的挡水件，挡水件用于对隧道初衬的内环面进行封堵，并在挡水件上设有至少一排水孔，排水孔用于将隧道涌水即地下水缓慢向外排出，使用有效且安装方便，便于后期对涌水的来源、压力等进行收集和分析，不会影响事故分析和后期施工推进，解决了现有技术中采用沙袋对工作面进行封堵的这种耗时耗力且不安全的方式。
19.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1为本实用新型提供的一种隧道涌水防护装置的正视结构示意图；
22.图2为图1提供的一种隧道涌水防护装置在实施例2下的a
‑
a向剖视图；
23.图3为图1提供的一种隧道涌水防护装置在实施例1下的a
‑
a向剖视图；
24.图4为图1提供的一种隧道涌水防护装置中在实施例1或2下排水孔开闭的工作原理图；
25.图5为图1提供的一种隧道涌水防护装置中在实施例1或2下注浆孔开闭的工作原理图。
26.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
27.1、可缩放环状钢圈；2、压杆；3、油压千斤顶；4、护盾；5、齿形状件；6、排水孔；7、注浆孔；8、外圈止水带；9、护盾止水带， 10、阀门；11、孔压传感器；12、转动轴；13、闸门；14、闸门扣件；15、隧道初衬；16、挡水件；161、凸台；17、半圆形凸起。
具体实施方式
28.以下结合附图1
‑
5对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
29.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.实施例1
32.如图1及图3
‑
5所示，实施例1提供了一种隧道涌水防护装置，用于对隧道涌水工作面进行封堵，所述隧道涌水防护装置包括挡水板及安装于隧道初衬15内的环形件，所述挡水板固定于所述环形件的内环面并对所述环形件的内环面进行封堵，所述挡水板上设有至少一排水孔6。
33.在上述实施例中提供了一种隧道涌水防护装置，具有以下优点：根据现有隧道涌水封堵存在的技术问题，对隧道施工过程中的涌水事故进行更快速有效的封堵，并且对封堵后的效果进行评估，收集地下水涌出压力等信息，分析事故原因，并保障施工人员和机械安全；
34.其结构简单、设计巧妙，通过将防护装置设计为挡水板及安装于隧道初衬15内的环形件，挡水板用于对环形件的内环面进行封堵，并在挡水板上设有至少一排水孔6，排水孔6用于将隧道涌水即地下水缓慢向外排出，使用有效且安装方便，便于后期对涌水的来源、压力等进行收集和分析，不会影响事故分析和后期施工推进，解决了现有技术中采用沙袋对工作面进行封堵的这种耗时耗力且不安全的方式。
35.优选的，如图3所示，为了整体结构的稳固性和对称性，可将所述挡水板嵌设固定于所述环形件的内环面。
36.优选的，为了保证环形件的外环面与隧道初衬15的内表面抵接，所述隧道涌水防护装置还包括顶紧装置，所述顶紧装置作用于所述环形件的内环面并用于使之与隧道初衬15的内表面抵接。其中所述顶紧装置的两端分别与环形件的内环面抵接。
37.可以理解的是，如图3所示，所述顶紧装置包括多个压杆2及油压千斤顶3，所述油压千斤顶3具有多个输出端，各所述输出端分别与各所述压杆2的一端固定连接，各所述压杆2的另一端与所述环形件的内环面相抵接。
38.上述装置的压杆2一共为四根，由油压千斤顶3推动，为钢圈1 内壁施加压力，所设置的角度为水平和竖直方向，也可以根据需要，旋转一定的角度，压杆2之间的角度也可以
依据需要调整。
39.进一步，为了便于拆装零部件以及实现环形件与隧道初衬15的内表面之间抵接，如图1所示，所述环形件包括2个半抱闸式弧形件，其中一个所述半抱闸式弧形件的两端分别插接固定于另一个所述半抱闸式弧形件的两端，以形成一个圆环。
40.进一步，所述环形件采用可缩放刚性材料。由于刚性材料具有柔弹性，便于安装和实现环形件的外表面与隧道初衬15之间实现紧密接触。
41.当然，如图1所示，所述环形件可设计为可缩放环状钢圈1。除此之外，环形件还可以设计成钢合金材料及其他任何刚性材料。
42.进一步，如图1及图3所示，所述环形件的外环面上设有多个用于与隧道初衬15的内表面紧密抵接的凸起件5，进一步实现环形件的外环面与隧道初衬15的内表面之间紧固性。
43.优选的，如图1及图3所示，所述凸起件5可设计为齿形状件。除此之外，凸起件5还可以是呈梯形状、半圆球形以及其他任何形状。
44.优选的，如图3所示，所述挡水板处设有用于对排水孔6进行开闭的阀门10。安装护盾4即挡水板之前要关闭排水孔6上的阀门，防止涌水，从而使用起来更加安全。
45.进一步，如图4所示，所述排水孔6处且设有孔压传感器11，所述孔压传感器11通过控制器与显示装置电连接。
46.如图1所示，为便于均匀排水，所述排水孔6的个数为多个，多个所述排水孔6均匀分布于所述挡水板上。
47.如图1及图3所示，为增强整体结构的稳固性，所述压杆2的个数可设计为4个，各所述压杆2之间呈90度。
48.优选的，在另一实施例中，所述顶紧装置包括多个压杆2及多个油压千斤顶3，多个所述油压千斤顶3固定安装成一整体，各所述油压千斤顶3的输出端分别与各所述压杆2的一端固定连接，各所述压杆2的另一端与所述环形件的内环面相抵接。
49.优选的，如图3所示，所述挡水板上还设有至少一个注浆孔7，所述注浆孔7处且位于所述挡水板上设有单向阀。单向阀仅允许浆液从外部穿过送浆孔7送入隧道内涌水工作面，而当地下水进入单向阀时无法导通，从而防止地下水由注浆孔7涌出。
50.优选的，如图1所示，为了便于均匀注浆，所述注浆孔7的个数为多个，多个所述注浆孔7均匀分布于所述挡水板上。
51.如图5所示，所述单向阀包括闸门13及闸门扣件14，所述闸门扣件14固定于所述注浆孔7内，所述闸门13的一端与所述注浆孔7 的内表面转动连接，所述闸门13的另一端与所述闸门扣件14朝向注浆孔7内端的一面相抵，当需要注浆时，浆液从注浆孔7的外端进入并推动闸门13向内转动以供浆液进入，待注浆结束后由地下水压力推动闸门13向外转动，并碰到闸门扣件14而停止。
52.该实施例提供了一种结构简单、使用方便的单向阀结构，便于注浆和防止地下水从注浆孔7流出。
53.优选的，所述单向阀还包括扭簧，所述闸门13通过所述扭簧与所述注浆孔7的内表面转动连接，并用于使得所述闸门13的另一端与所述闸门扣件14朝向注浆孔7内端的一面相抵。
54.通过在闸门13与注浆孔7之间设有扭簧，即可在闸门13和闸门扣件14朝向注浆孔7内端的一面预先设定一定的预紧力，以进一步防止地下水从注浆孔7中渗漏出去。
55.优选的，如图5所示，所述单向阀还包括转动轴12，所述闸门 13的一端通过所述转动轴12与所述注浆孔7的内表面转动连接。
56.若需要注浆，则将注浆管与注浆孔7连接，由浆液压力推动闸门 13向内绕转动轴12旋转以供浆液进入，待注浆结束后由地下水压力推动闸门13然转动轴12向外旋转，并碰到闸门扣件而停止，防止地下水由注浆孔7排出。
57.优选的，如图1及图3所示，所述挡水板采用护盾4的钢质材料。即挡水板为护盾4。钢质材料可以是304不锈钢。
58.可以理解的是，所述护盾4由4个直角弧形段组装而成，护盾置于压杆3与作业面之间，护盾4与可缩放环状钢圈1之间设置有环状 l形止水带(即护盾止水带9)，由护盾4压住护盾止水带9防止地下水涌入护盾4后部。
59.进一步，为避免被地下水冲垮以延长单向阀寿命，所述单向阀设置于所述挡水板背向地下水的一面。
60.进一步，为避免被地下水冲垮以延长阀门10寿命，所述阀门10 设置于所述挡水板背向地下水的一面。
61.优选的，为增强环形件外圈与隧道初衬15之间的密封性，所述环形件的外圈上设有用于与隧道初衬15相抵的外圈止水带8。
62.优选的，为增强环形件内表面与挡水板外表面之间的密封性，所述环形件的内表面与所述挡水板的外表面之间设有护盾止水带9。
63.如图4所示，所述阀门10上设有用于开闭阀口的拧紧螺栓。
64.本实用新型还提供了一种隧道涌水防护装置的安装方法，包括以下步骤：将挡水板固定安装于所述环形件的内环面，将环形件安装于隧道初衬15内，所述挡水板上设有至少一排水孔6。
65.该安装方法仅需两步即可实现隧道涌水防护装置的安装，非常简便，并在挡水板上设有至少一排水孔6，排水孔6用于将隧道涌水即地下水缓慢向外排出，使用有效且安装方便，便于后期对涌水的来源、压力等进行收集和分析，不会影响事故分析和后期施工推进，解决了现有技术中采用沙袋对工作面进行封堵的这种耗时耗力且不安全的方式。
66.进一步，为了保证安装时的安全性，在安装挡水板之前堵住排水孔6。
67.进一步，在所述环形件的内环面上设有顶紧装置，使环形件的外环面与隧道初衬15的内表面抵接。
68.进一步，在所述挡水板上还设有至少一个注浆孔7，在注浆孔7 处且位于所述挡水板上设有单向阀。
69.进一步，将所述单向阀设置于所述挡水板背向地下水的一面上。
70.进一步，在所述挡水板上设有用于对排水孔6进行开闭的阀门 10，将所述阀门10设置于所述挡水板背向地下水的一面上；在安装挡水板之前关闭阀门10。
71.如图1及图3
‑
5所示，本实用新型的具体工作原理及使用方法为：在使用时先将可缩放环状钢圈1的两瓣安装好，调节半径大小以与隧道内壁紧贴，并令外圈止水带8与隧道初衬15贴合如附图2所示，然后将四根压杆2和油压千斤顶3连接好，并压杆2将一端贴住可
缩放环状钢圈1的内部；
72.在压杆2形成1/4圆的空间内部安装钢护盾4，并令钢护盾4的内侧紧贴护盾止水带9，安装钢护盾4之前要关闭排水口6上的阀门 10，防止涌水；
73.朝作业面推动压杆2和油压千斤顶3，使之贴住钢护盾4，然后调节油压千斤顶3，使压杆2推动可缩放环状钢圈1紧密贴住隧道初衬15，使齿形状件5插入隧道初衬15中；
74.若需要排水，则打开排水口6上的阀门10，需要监测地下水压力时则对孔压传感器11进行测读；
75.若需要注浆，则将注浆管与7注浆孔连接，由浆液压力推动13闸门绕12转动轴向内旋转以供浆液进入，待注浆结束后由地下水压力推动13闸门绕12转动轴向外旋转，并碰到14闸门扣件而停止，防止地下水由注浆孔涌出。
76.需要指出的是，环形件可设计为可缩放环状钢圈1，隧道初衬15 处即为隧道开挖面或行话俗称掌子面，挡水板可设计为护盾4，上述的环状钢圈、压杆、护盾可以拆卸，便于携带，在需要的时候进行安装。
77.实施例1提供了一种隧道涌水防护装置，具有以下优点：其结构简单、设计巧妙，通过将防护装置设计为挡水板及安装于隧道初衬 15内的环形件，挡水板用于对环形件的内环面进行封堵，并在挡水板上设有至少一排水孔6，排水孔6用于将隧道涌水即地下水缓慢向外排出，使用有效且安装方便，便于后期对涌水的来源、压力等进行收集和分析，不会影响事故分析和后期施工推进，解决了现有技术中采用沙袋对工作面进行封堵的这种耗时耗力且不安全的方式。
78.较现有技术，实施例1还具有以下优势：
79.1本装置可拆卸，便于携带，能够快速组装好并对涌水工作面进行封堵，保护施工人员和机械安全；
80.2本装置自带压杆2，可以施加压力将整个装置快速固定在初期支护上，且压杆2的压力可以调节，本装置自带排水孔6，帮助排出地下水，设置注浆孔7，便于注浆加固，设置监测孔，帮助监测地下水压，便于分析事故原因；
81.3本装置四周自带可调节的止水带，利于装置的固定和地下水的封堵，设置了凹槽和卡扣等固定护盾4。
82.本实用新型涉及一种隧道涌水防护装置，本实用新型由底可缩放环状钢圈、压杆、油压千斤顶、钢护盾等多个部分组成。通过对本实用新型的安装和使用，可以对隧道涌水的作业面进行快速有效的封堵。为更好地治理隧道涌水，本实用新型在钢护盾上提供了注浆孔，可以实现对涌水作业面的注浆加固并防止地下水倒流。此外，本实用新型在钢护盾上设置了排水孔，排水孔内部设置了孔压传感器，在对地下水进行导流的同时可以实时监测地下水压力，为险情分析和治理提供有力依据。
83.实施例2
84.如图1
‑
2及图4
‑
5所示的一种具有单向阀的隧道涌水防护装置，用于对隧道涌水工作面进行封堵，所述隧道涌水防护装置包括安装于隧道初衬15内的挡水件16，所述挡水件16的表面上设有至少一排水孔6及至少一个注浆孔7，所述注浆孔7处且位于所述挡水件16上设有单向阀。
85.实施例2提供了一种隧道涌水防护装置，具有以下优点：
86.1、通过在所述挡水件16的表面上设有注浆孔7，便于在隧道涌水进行排水结束之后，对工作面进行注浆加固，实现从根本上解决涌水问题；
87.2、单向阀仅允许浆液从外部穿过送浆孔7送入隧道内涌水工作面，而当地下水进入单向阀时无法导通，从而防止地下水由注浆孔7 涌出；
88.3、针对现有隧道涌水防护技术的上述缺陷，本实用新型提供一种隧道涌水防护装置，实现对涌水工作面的快速封堵，增加工作面的压力，并同时可供抢险人员测量涌水工作面的水压力，保障人员和机械设备的安全，加快抢险进度；
89.4、其结构简单、设计巧妙且制造简单，通过将防护装置设计为一体成形且安装于隧道初衬内的挡水件，挡水件用于对隧道初衬的内环面进行封堵，并在挡水件上设有至少一排水孔，排水孔用于将隧道涌水即地下水缓慢向外排出，使用有效且安装方便，便于后期对涌水的来源、压力等进行收集和分析，不会影响事故分析和后期施工推进，解决了现有技术中采用沙袋对工作面进行封堵的这种耗时耗力且不安全的方式。
90.进一步，所述注浆孔7的个数为多个，多个所述注浆孔7均匀分布于所述挡水件上。
91.进一步，所述单向阀包括闸门13及闸门扣件14，所述闸门扣件 14固定于所述注浆孔7内，所述闸门13的一端与所述注浆孔7的内表面转动连接，所述闸门13的另一端与所述闸门扣件14朝向注浆孔 7内端的一面相抵，当需要注浆时，浆液从注浆孔7的外端进入并推动闸门13向内转动以供浆液进入，待注浆结束后由地下水压力推动闸门13向外转动，并碰到闸门扣件14而停止。
92.进一步，所述隧道涌水防护装置还包括顶紧装置，所述挡水件 16的一面上设有凸台161，所述顶紧装置作用于所述凸台161的内环面并用于使所述挡水件16的外环面与隧道初衬15的内表面抵接。
93.通过在所述挡水件16凸台161内设有顶紧装置，所述顶紧装置作用于所述凸台161的内环面并用于使所述挡水件16的外环面与隧道初衬15的内表面抵接，避免了隧道涌水防护装置与隧道初衬15的内表面之间存在的间隙，也不会再有地下水会从间隙处溢流出来，增强了该装置使用时的安全性与可靠性。
94.进一步，所述顶紧装置包括多个压杆2及油压千斤顶3，所述油压千斤顶3具有多个输出端，各所述输出端分别与各所述压杆2的一端固定连接，各所述压杆2的另一端与所述凸台161的内环面相抵接。
95.进一步，所述压杆2的个数为4个，各所述压杆2之间呈90度。
96.进一步，所述挡水件16采用可缩放刚性材料。
97.进一步，所述挡水件16上设有用于对排水孔6进行开闭的阀门 10。
98.进一步，所述挡水件16的外环面上设有多个用于与隧道初衬15 的内表面紧密抵接的凸起件。
99.进一步，所述凸起件为半圆形凸起17。
100.进一步，所述顶紧装置包括多个压杆2及油压千斤顶3，所述油压千斤顶3具有多个输出端，各所述输出端分别与各所述压杆2的一端固定连接，各所述压杆2的另一端与所述凸台161的内环面相抵接。
101.进一步，所述压杆2的个数为4个，各所述压杆2之间呈90度。
102.进一步，所述挡水件16采用可缩放刚性材料。
103.进一步，所述挡水件16上设有用于对排水孔6进行开闭的阀门 10。
104.可以理解的是，挡水件16是将实施例1中挡水板、环形件做成一个整体，即一体成型化，这样的好处在于安装更为简单，坏处在于不能随机拆卸。
105.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。