一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构的制作方法

1.本发明涉及水利水电工程技术领域，具体为一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构。


背景技术：

2.水工隧洞是指在山体中或地下开凿的过水洞，水工隧洞可用于灌溉、发电、供水、泄水、输水、施工导流和通航。水流在洞内具有自由水面的，称为无压隧洞；充满整个断面，使洞壁承受一定水压力的，称为有压隧洞。
3.深埋隧洞往往会面临高外水压力问题，高外水压力给有压水工隧洞混凝土衬砌结构设计带来巨大挑战，目前常见的设计方法就是采用固结灌浆圈和混凝土衬砌形成的复合承载防渗结构，由固结灌浆圈承担巨大的外水压力，而混凝土衬砌一般受结构尺寸的限制，抵抗外水压力的能力有限，往往根据外水压力大小，在混凝土衬砌上布置减压孔，形成透水衬砌，确保衬砌结构的抗外压安全。
4.如公告号为cn202787196u的实用新型公开了一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构，该有压水工隧洞具有固结灌浆圈和混凝土衬砌组成的复合承载防渗结构，混凝土衬砌内布置一定间排距的防渗减压孔，所述防渗减压孔内置有止水塞，止水塞经弹簧连接固定于防渗减压孔的内侧孔口，该防渗减压孔内固定有配合止水塞实现防渗减压孔开关的橡胶垫圈。
5.如公告号为cn212052648u的实用新型公开了一种渠道防渗减压器，包括渠道防渗贴合件、连接筒、山坡下渗水回收件和单向渠道弹性防渗装置，所述渠道防渗贴合件呈矩形板状设置，所述连接筒设于渠道防渗贴合件上，所述山坡下渗水回收件设于连接筒的另一端，所述单向渠道弹性防渗装置设于连接筒内。
6.上述现有技术依旧存在以下不足之处：使用的复位弹簧的预紧力为一个定值，无法根据混凝土衬砌结构的抗外压承载能力进行调节，适用范围受限，只能更换新的复位弹簧，不仅操作繁琐，也浪费更多的成本和人力；过滤板内侧易出现堵塞，不便于进行清理。
7.基于上述问题，本发明提出一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构以解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构，以解决上述背景技术中提出问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构，包括压水工隧洞固结灌浆层和混凝土衬砌层，所述压水工隧洞固结灌浆层和所述混凝土衬砌层同心设置，且所述混凝土衬砌层堆砌于所述压水工隧洞固结灌浆层的内壁，所述压水工隧洞固结灌浆层的内部设置有钢筋衬架，所述混凝土衬砌层内部沿圆周均匀设置有若干个防渗减压器；
11.所述防渗减压器包括连接筒、内过滤板和外过滤板，所述连接筒的内壁固定有十字形安装架，所述十字形安装架的内部穿设有阀杆，所述阀杆的外壁套接有复位弹簧，且所述复位弹簧的一端与十字形安装架相抵接，所述复位弹簧的另一端与防渗密封件相抵接，所述防渗密封件的上端面中心位置与所述阀杆相固定，所述防渗密封件的外侧配合安装有活动限位板，所述活动限位板上安装有调节组件；所述连接筒的两端分别安装有内安装座和外安装座，所述内安装座上开设有第一安装孔，所述第一安装孔的内壁安装有所述内过滤板，所述外安装座上开设有第二安装孔，所述第二安装孔的内壁安装有所述外过滤板；
12.其中，所述调节组件包括第一螺杆、第二螺杆、第一齿轮、第二齿轮和轴承座，所述第一螺杆、第二螺杆与所述活动限位板之间均为螺纹连接，所述第一螺杆转动安装于位于左侧的一对所述轴承座内部，所述第二螺杆转动安装于位于右侧的一对所述轴承座内部，所述第一螺杆的外壁固定有所述第一齿轮，所述第二螺杆的外壁固定有所述第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮之间啮合连接有齿圈，所述齿圈的内壁固定有防变形架，所述防变形架的中心位置固定有连接杆，所述连接杆贯穿所述外过滤板且与梅花手柄相固定。
13.作为上述方案的进一步优化，所述活动限位板的外壁固定有一对滑块，所述连接筒的内壁开设有一对滑槽，所述滑块一一对应分别滑动安装于所述滑槽内部。
14.作为上述方案的进一步优化，所述活动限位板上开设有流通孔，所述流通孔与所述防渗密封件相配合安装。
15.作为上述方案的进一步优化，所述活动限位板内侧面还开设有环形凹槽，所述防渗密封件的外侧面开设有环形胶圈，所述环形凹槽与所述环形胶圈的纵切面均为半圆形。
16.作为上述方案的进一步优化，所述外过滤板的内部中心位置嵌设有滚珠轴承，所述滚珠轴承的内壁与所述连接杆的外壁相固定，所述外过滤板与所述连接杆之间为转动连接。
17.作为上述方案的进一步优化，所述十字形安装架的中心位置开设有圆孔，所述圆孔的内部套设有所述阀杆。
18.作为上述方案的进一步优化，所述内过滤板和所述外过滤板上均开设有若干个过滤孔，所述过滤孔的外形为圆形、三角形、菱形、方形中任意一种。
19.作为上述方案的进一步优化，所述内过滤板的外壁套设有透水性土工布，所述透水性土工布由涤纶短纤针刺而成，并用于截流土颗粒，细沙及小石料。
20.作为上述方案的进一步优化，所述连接杆的外壁套接有滑套和张紧弹簧，所述滑套的外壁沿圆周固定有若干个刮片，所述刮片的两个侧边均设置有锯齿。
21.作为上述方案的进一步优化，所述张紧弹簧的一端与所述防变形架相固定，所述张紧弹簧的另一端与所述滑套相抵接。
22.本发明的有益效果是：
23.1、本发明中，通过设置有活动限位板，活动限位板通过一对滑块可沿连接筒的内壁前后移动，又在活动限位板上安装有调节组件，即可通过调节组件来调整活动限位板的前后距离，由于复位弹簧设置于活动限位板、十字形安装架之间，进一步能调节复位弹簧的初始长度及预紧力大小，进而能适应不同的止水防渗和排水减压需求，结构设计巧妙，使用也更加灵活。
24.2、本发明中在连接杆的外壁套接有滑套和张紧弹簧，滑套的外壁沿圆周固定有若
干个刮片，刮片的两个侧边均设置有锯齿，在张紧弹簧的反弹力作用下刮片紧贴于外过滤板的内侧表面，从而在调节活动限位板移动的过程中，刮片会跟随连接杆也跟转动，从而刮片也能对外过滤板内侧表面堆积的泥土进行清理，实现了多结构联动，能避免外过滤板出现堵塞，有利于提高排水效率，同时张紧弹簧能提供缓冲力，能避免刮片转动出现刚性碰撞，有利于延长刮片的使用寿命。
25.3、本发明中，活动限位板内侧面还开设有环形凹槽，防渗密封件的外侧面开设有环形胶圈，环形凹槽与环形胶圈的纵切面均为半圆形，环形凹槽与环形胶圈相配合设置，能进一步提高防水的密封性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的立体结构示意图；
28.图2为本发明中防渗减压器的立体结构示意图；
29.图3为本发明中防渗减压器的内部结构示意图；
30.图4为本发明中防渗减压器去掉连接筒后的立体结构示意图；
31.图5为本发明中图4的另一个角度立体结构示意图；
32.图6为本发明中连接筒与活动限位板的组装示意图；
33.图7为本发明中外过滤板、活动限位板及调节组件的组装示意图；
34.图8为中图7的另一个角度立体结构示意图；
35.图9为本发明实施例二中外过滤板、活动限位板及调节组件的组装示意图；
36.图10为本发明实施例二中滑套、张紧弹簧及刮片的组装示意图。
37.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
38.1-压水工隧洞固结灌浆层、2-混凝土衬砌层、3-钢筋衬架、4-防渗减压器、41-连接筒、411-内安装座、412-外安装座、413-第一安装孔、414-第二安装孔、415-滑槽、42-内过滤板、43-外过滤板、431-滚珠轴承、44-十字形安装架、441-圆孔、45-阀杆、46-复位弹簧、47-防渗密封件、48-活动限位板、481-滑块、482-流通孔、483-环形凹槽、49-调节组件、491-第一螺杆、492-第二螺杆、493-第一齿轮、494-第二齿轮、495-轴承座、496-齿圈、497-防变形架、498-连接杆、499-梅花手柄、5-滑套、6-张紧弹簧、7-刮片、8-过滤孔。
具体实施方式
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图1～10，并结合实施例来详细说明本技术。
41.实施例一
42.一种深埋有压水工隧洞混凝土衬砌防渗减压结构，参考附图1，包括压水工隧洞固结灌浆层1和混凝土衬砌层2，压水工隧洞固结灌浆层1和混凝土衬砌层2同心设置，且混凝土衬砌层2堆砌于压水工隧洞固结灌浆层1的内壁，压水工隧洞固结灌浆层1的内部设置有钢筋衬架3，钢筋衬架3起到定型的作用，混凝土衬砌层2内部沿圆周均匀设置有若干个防渗减压器4，防渗减压器4的数量视地质结构设定。
43.参考附图2、附图3、附图4及附图5，防渗减压器4包括连接筒41、内过滤板42和外过滤板43，连接筒41的内壁固定有十字形安装架44，十字形安装架44的中心位置开设有圆孔441，圆孔441的内部套设有阀杆45，，阀杆45的外壁套接有复位弹簧46，且复位弹簧46的一端与十字形安装架44相抵接，复位弹簧46的另一端与防渗密封件47相抵接，防渗密封件47的上端面中心位置与阀杆45相固定，防渗密封件47的外侧配合安装有活动限位板48，活动限位板48上安装有调节组件49；连接筒41的两端分别安装有内安装座411和外安装座412，内安装座411上开设有第一安装孔413，第一安装孔413的内壁安装有内过滤板42，外安装座412上开设有第二安装孔414，第二安装孔414的内壁安装有外过滤板43；内过滤板42和外过滤板43上均开设有若干个过滤孔8，过滤孔8的外形为圆形、三角形、菱形、方形中任意一种；内过滤板42的外壁套设有透水性土工布，透水性土工布由涤纶短纤针刺而成，透水性土工布的设置是用于截流土颗粒，细沙及小石料。
44.参考附图4、附图5、附图7及附图8，调节组件49包括第一螺杆491、第二螺杆492、第一齿轮493、第二齿轮494和轴承座495，第一螺杆491、第二螺杆492与活动限位板48之间均为螺纹连接，第一螺杆491转动安装于位于左侧的一对轴承座495内部，第二螺杆492转动安装于位于右侧的一对轴承座495内部，第一螺杆491的外壁固定有第一齿轮493，第二螺杆492的外壁固定有第二齿轮494，第一齿轮493和第二齿轮494之间啮合连接有齿圈496，齿圈496的内壁固定有防变形架497，防变形架497的中心位置固定有连接杆498，连接杆498贯穿外过滤板43且与梅花手柄499相固定，可顺时针或者逆时针转动梅花手柄499，继而能带动连接杆498、齿圈496顺时针或者逆时针转动，齿圈496转动可带动第一齿轮493和第二齿轮494同步转动，进而带动第一螺杆491、第二螺杆492同步顺时针或者逆时针转动，最终可使得活动限位板48向前或者向后移动一段距离，由于复位弹簧46设置于活动限位板48、十字形安装架44之间，进一步能调节复位弹簧46的初始长度及预紧力大小，进而能适应不同的止水防渗和排水减压需求，结构设计巧妙，使用也更加灵活；外过滤板43的内部中心位置嵌设有滚珠轴承431，滚珠轴承431的内壁与连接杆498的外壁相固定，外过滤板43与连接杆498之间为转动连接。
45.参考附图3、附图6，活动限位板48的外壁固定有一对滑块481，连接筒41的内壁开设有一对滑槽415，滑块481一一对应分别滑动安装于滑槽415内部，滑块481和滑槽415的设置使得活动限位板48可以沿连接筒41内壁前后移动；活动限位板48上开设有流通孔482，流通孔482与防渗密封件47相配合安装；活动限位板48内侧面还开设有环形凹槽483，防渗密封件47的外侧面开设有环形胶圈471，环形凹槽483与环形胶圈471的纵切面均为半圆形，环形凹槽483与环形胶圈471相配合设置，能进一步提高防水的密封性。
46.实施例一的工作原理为：利用隧洞内外水压差和复位弹簧46的弹性，自动关紧或
开启防渗密封件47，在不同工况下达到止水防渗和排水减压效果。当有压水工隧洞内水压力大于外水压力时，在复位弹簧46和内水压力的作用下，防渗密封件47会自动压紧活动限位板48，环形胶圈471卡合于环形凹槽483内部，形成防渗效果，隧洞内水不会外渗；当有压水工隧洞外水压力大于内水压力时，外水会对防渗密封件47产生一个向隧洞中心的推力，当外水压力稍大于内水压力时，防渗密封件47由于受复位弹簧46的拉力，并不会立即开启，可以根据混凝土衬砌结构的抗外压承载能力，再通过调节组件49调节复位弹簧46的弹性，防渗密封件47开启时的内、外水压力差即为混凝土衬砌结构的抗外压能力；最后，当内、外水压差大于混凝土衬砌结构的抗外压能力时，复位弹簧46伸长，防渗密封件47会逐步开启直至全部打开，形成减压排水通道，确保混凝土衬砌结构的抗外压安全。
47.实施例二
48.实施例二在实施例一的基础上，参考附图9及附图10，调节组件49包括第一螺杆491、第二螺杆492、第一齿轮493、第二齿轮494和轴承座495，第一螺杆491、第二螺杆492与活动限位板48之间均为螺纹连接，第一螺杆491转动安装于位于左侧的一对轴承座495内部，第二螺杆492转动安装于位于右侧的一对轴承座495内部，第一螺杆491的外壁固定有第一齿轮493，第二螺杆492的外壁固定有第二齿轮494，第一齿轮493和第二齿轮494之间啮合连接有齿圈496，齿圈496的内壁固定有防变形架497，防变形架497的中心位置固定有连接杆498，连接杆498贯穿外过滤板43且与梅花手柄499相固定；外过滤板43的内部中心位置嵌设有滚珠轴承431，滚珠轴承431的内壁与连接杆498的外壁相固定，外过滤板43与连接杆498之间为转动连接。
49.参考附图9及附图10，连接杆498的外壁套接有滑套5和张紧弹簧6，滑套5的外壁沿圆周固定有若干个刮片7，刮片7的两个侧边均设置有锯齿；张紧弹簧6的一端与防变形架497相固定，张紧弹簧6的另一端与滑套5相抵接。
50.实施例二在使用过程中，在张紧弹簧6的反弹力作用下刮片7紧贴于外过滤板43的内侧表面，从而在连接杆498转动的过程中，刮片7也能对外过滤板43内侧表面堆积的泥土进行清理，能避免外过滤板43出现堵塞，有利于提高排水效率，同时张紧弹簧6能提供缓冲力，能避免刮片7转动出现刚性碰撞，有利于延长刮片7的使用寿命。
51.实施例二同样利用隧洞内外水压差和复位弹簧46的弹性，自动关紧或开启防渗密封件47，在不同工况下达到止水防渗和排水减压效果。
52.在本说明书的描述中，参考术语
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一个实施例
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、
″
示例
″
、
″
具体示例
″
等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。