一种便于检修疏通的隧道排水系统及方法

技术领域

本发明涉及山岭隧道排水技术领域，具体地，涉及一种便于检修疏通的隧道排水系统及方法。

背景技术

山岭隧道的排水系统在经过较长时间的运行后，由于隧道围岩水文、地质条件等原因，容易发生堵塞的现象，纵向排水管排水不畅易导致隧道出现渗水和二衬开裂等现象，影响行车安全。现有的技术方案中，针对隧道排水管的检修疏通方案有多种措施，包括机器人清理、高压水射流、化学试剂溶解等，但由于隧道整体纵向长度较长，这类处理方案主要专注于清理机器自身的研究，在实际该类技术方案应用中需要对隧道二衬进行破除将纵向排水管露出后才有相应的操作空间，不但对隧道结构有一定程度的破坏，而且操作和实施较为困难；另外的技术方案中，还有在隧道两侧纵向排水管的检查井中设置具有清理环功能的拖拉绳结构，但该种方法对于纵向排水管内较为坚硬的结晶或者沉淀物清理效果不佳，同时对应该类技术方案中的纵向排水管检查井目前主要采用现浇的方案，由于需要提前固定检查井模板以及现场浇筑混凝土，相应的现场施工质量不易保证。

经检索，申请公开号为CN112228151A的中国发明专利，公开一种隧道明洞防排水系统，包括隧道壁和隧道仰拱，所述隧道仰拱的下方设置有中心排水管，所述隧道壁的两侧均设置有纵向排水管，所述纵向排水管沿隧道方向设置，所述纵向排水管的上部设置有多个透水孔，所述纵向排水管通过横向排水管与中心排水管相连。该专利提供了隧道明洞的排水方案，没有解决纵向排水管的检修疏通问题。

为此，有必要提供一种便于检修疏通的隧道排水方法，以解决上述技术问题中的至少之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种便于检修疏通的隧道排水系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种便于检修疏通的隧道排水系统，包括：

沿隧道纵向设置的多个检查井，布置在纵向排水管对应的位置，所述检查井采用装配式结构，在所述检查井靠内侧口设有侧盖板，所述侧盖板能够沿隧道纵向滑动；所述检查井在纵向排水管长度方向的两侧设有预留孔，所述预留孔与所述纵向排水管对接；

清理机器人，设于所述检查井内部，所述清理机器人位于待检修疏通的纵向排水管段落的邻近检查井内。

可选的，相邻两个所述检查井沿隧道纵向的间距为1000m，多个所述检查井在隧道两侧对称布置。

可选的，所述检查井包括A分块、C分块和多个B分块，所述A分块和所述C分块对称设置，多个所述B分块位于所述A分块和所述C分块之间，所述检查井呈具有空腔的长方体结构，所述检查井在长方体结构长度方向的一侧形成开口，所述侧盖板盖合于所述开口。

可选的，所述A分块包括顶部A、底部A、第一侧壁A、第二侧壁A和第三侧壁A，所述第一侧壁A位于所述检查井的端部，所述第二侧壁A与所述第三侧壁A相对；所述底部A的面积大于所述顶部A的面积，所述第三侧壁A的高度小于所述第二侧壁A的高度，所述开口形成于所述第三侧壁A的顶端与所述顶部A之间。

可选的，所述B分块包括顶部B、底部B、第一侧壁B和第二侧壁B，所述第一侧壁B与所述第二侧壁B相对，所述底部B的面积大于所述顶部B的面积，所述第二侧壁B的高度小于所述第一高度B的面积，所述开口形成于所述第二侧壁B的顶端与所述顶部B之间；所述B分块的侧面与所述A分块远离检查井端部的侧面在形状和尺寸上相同。

可选的，所述A分块与所述B分块之间、所述C分块与所述B分块之间以及相邻两个所述B分块之间的接触面通过螺栓连接。

可选的，所述A分块与所述B分块之间、所述C分块与所述B分块之间以及相邻两个所述B分块之间的接触面设有用于粘贴密封垫的密封垫沟槽，在靠近检查井外侧设有止水密封垫。

可选的，所述清理机器人的底部设有具有自动升降功能的活动支架。

可选的，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述清理机器人连接。

本发明另一方面提供一种便于检修疏通的隧道排水方法，所述方法包括：

与隧道支护结构同步施工检查井；

隧道建成运营后，对待检修疏通的纵向排水管段落，选取邻近的检查井，并打开检查井的侧盖板，将清理机器人放入检查井内；

利用清理机器人对待检修疏通的纵向排水管段落进行检修疏通；

取出清理机器人，关闭检查井的侧盖板，隧道恢复正常运营。

与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：

1、本发明提供的隧道排水系统及方法，检查井采用预制装配式结构，施工速度快，且能够有效保证质量。

2、本发明提供的隧道排水系统及方法，采用清理机器人进行检修疏通，可以适应纵向排水管内堵塞物的复杂情况，并提高清理工作的覆盖长度。

3、本发明提供的隧道排水系统及方法，通过设置装配式检查井，检修疏通过程中不破坏隧道衬砌结构，从而能够有效保护隧道结构安全。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中便于检修疏通的隧道排水系统的平面布置示意图；

图2为本发明一实施例中便于检修疏通的隧道排水系统的横断面示意图；

图3为本发明一实施例中检查井的斜视示意图；

图4为本发明一实施例中检查井的正视示意图；

图5为本发明一实施例中检查井的侧视示意图；

图6为本发明一实施例中检查井分块拼装的示意图；

图7为本发明一实施例中检查井A分块的斜视示意图；

图8为本发明一实施例中检查井A分块的正视示意图；

图9为本发明一实施例中检查井A分块的侧视示意图；

图10为本发明一实施例中检查井B分块的斜视示意图；

图11为本发明一实施例中检查井B分块的正视示意图；

图12为本发明一实施例中检查井B分块的侧视示意图；

图13为本发明一实施例中检查井C分块的斜视示意图，

图14为本发明一实施例中检查井C分块的正视示意图，

图15为本发明一实施例中检查井C分块的侧视示意图；

图16为本发明一实施例中检查井内清理机器人的结构示意图。

图中：1为检查井，11为A分块，111为顶部A，112为底部A，113为第一侧壁A，114为第二侧壁A，115为第三侧壁A，12为B分块，121为顶部B，122为底部B，123为第一侧壁B，124为第二侧壁B，13为C分块，2为纵向排水管，3为隧道，4为隧道初支，5为隧道二衬，6为侧盖板，7为预留孔，8为密封垫沟槽，9为螺栓孔，10为清理机器人，14为活动支架，15为隧道围岩。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。

参照图1和图2，本发明一实施例提供的便于检修疏通的隧道排水系统，包括清理机器人10和沿隧道3纵向设置的多个检查井1，检查井1布置在纵向排水管2对应的位置，以实现检查井1与纵向排水管2对接，检查井1采用装配式结构，有利于提高施工效率；在检查井1靠内侧口(即靠隧道行车道侧或背离隧道围岩15侧)设有侧盖板6，侧盖板6能够沿隧道纵向滑动(侧滑)，以方便侧盖板6打开，同时不占用空间，在需要检修疏通时方便清理机器人10进入检查井1内进行检修疏通工作，侧盖板6与检查井1之间可以通过设置滑轨实现侧盖板6的侧滑，还可以采用其他现有技术实现侧盖板6的侧滑；检查井1在纵向排水管2长度方向的两侧设有预留孔7，预留孔7与纵向排水管2对接，即纵向排水管2通过预留孔7穿过检查井1的侧壁，从而实现纵向排水管2通过预留孔7伸入检查井1内；清理机器人10设于检查井1内部，清理机器人10位于待检修疏通的纵向排水管2段落的邻近检查井1内。

本发明实施例中的检查井1采用预制装配式结构，施工速度快，且能够有效保证质量；通过设置装配式检查井，检修疏通过程中不破坏隧道3衬砌结构，从而能够有效保护隧道3结构安全；采用清理机器人10进行检修疏通，可以适应纵向排水管2内堵塞物的复杂情况，并提高清理工作的覆盖长度。

由于采用清理机器人10进行纵向排水管2的检修疏通，有利于增大检查井1布置间距，以节约造价，在一些实施方式中，相邻两个检查井1沿隧道3纵向的间距为1000m，由于两个检查井1沿隧道3纵向的间距太长可能超出清理机器人10作业长度，间距太短则会导致设置检查井1数量的增多而增加造价，该间距设置在节约造价的同时还便于对纵向排水管2进行检修疏通，多个检查井1在隧道3两侧对称布置，在同一横断面施工时，两侧都可以进行检查井1施工，方便施工，有利于提高施工速度。

为增强可实施性并提高施工速度和质量，检查井1采用装配式结构，在一些实施方式中，参照图3-图6，检查井1包括A分块11、C分块13和多个B分块12，例如在一具体应用中采用三个B分块12，B分块12为标准块，A分块11和C分块13为非标准块，A分块11和C分块13对称设置，多个B分块12位于A分块11和C分块13之间，检查井1呈具有空腔的长方体结构，以方便放入清理机器人10；检查井1在长方体结构长度方向的一侧形成开口，侧盖板6盖合于开口。在A分块11和C分块13的两端设有预留孔7，预留孔7的直径与纵向排水管2的直径相匹配，以方便与纵向排水管2进行对接。

本发明实施例中的检查井1的各分块竖向设置，考虑检查井1整体呈现的长方体结构形态(竖向更倾向于对称)，采用竖向设置分块相比于横向设置分块，有利于非标准块数量的减少，从而更加有利于施工。

在一些实施方式中，参照图7-图9，A分块11包括顶部A111、底部A112、第一侧壁A113、第二侧壁A114和第三侧壁A115，第一侧壁A113位于检查井1的端部，第二侧壁A114与第三侧壁A115相对；底部A112的面积大于顶部A111的面积，第三侧壁A115的高度小于第二侧壁A114的高度，开口形成于第三侧壁A115的顶端与顶部A111之间。

参照图10-图12，B分块12包括顶部B121、底部B122、第一侧壁B123和第二侧壁B124，第一侧壁B123与第二侧壁B124相对，底部B122的面积大于顶部B121的面积，第二侧壁B124的高度小于第一高度B的面积，开口形成于第二侧壁B124的顶端与顶部B121之间；B分块12的侧面与A分块11远离检查井1端部的侧面在形状和尺寸上相同。

A分块11和C分块13由于是首尾两块，结构类似，摆放的方向不一致，总体上呈对称，参照图13-图15，C分块13包括顶部C、底部C、第一侧壁C、第二侧壁C和第三侧壁C，第一侧壁C位于检查井1的端部，第二侧壁C与第三侧壁C相对；底部C的面积大于顶部C的面积，第三侧壁C的高度小于第二侧壁C的高度，开口形成于第三侧壁C的顶端与顶部C之间。

上述实施例中，A分块11和C分块13的结构不同为非标准块，而B分块12设计成标准块，可以采用统一模具制作，从而便于施工。

需要说明，在实际应用中，例如检查井1长度为1.5-2m，首部和尾部有A分块11和C分块13，中部由若干个B分块12组成，若分块设置太多不利于施工，若分块太少则会加重单独每块的重量也不利于施工，从便于施工的角度设计为3块B分块12；在其他一些实施例中，可根据现场实际情况，B分块12可以为其他数量，只需实现上述相同的功能即可。

在一些实施方式中，各分块的接触面上设有螺栓孔9，A分块11与B分块12之间、C分块13与B分块12之间以及相邻两个B分块12之间的接触面通过螺栓连接。

在一些实施方式中，A分块11与B分块12之间、C分块13与B分块12之间以及相邻两个B分块12之间的接触面设有用于粘贴密封垫的密封垫沟槽8，在靠近检查井1外侧(靠近隧道围岩15侧)设有止水密封垫。

本发明实施例中，检查井1与隧道支护结构(包括隧道初支4和隧道二衬5)同步施工形成，能够提高施工效率；检查井1采用竖向分块，由于检查井1呈现长方体结构，各分块纵向叠放在一起，同时采用止水密封垫进行防水。

纵向排水管2穿过检查井1的侧壁，检查井1底部高程低于纵向排水管2高程，而清理机器人10主要作业方向为沿隧道纵向的前进和后退，检查井1底部与纵向排水管2高程之间存在的高程差不便于清理机器人10进入纵向排水管2，为解决这一问题，在一些实施方式中，参照图16，清理机器人10的底部设有具有自动升降功能的活动支架14。纵向排水管2设于隧道围岩15的内部并沿着隧道3的纵向延伸，清理机器人10放置入检查井1后，可以根据纵向排水管2的实际高程位置，通过活动支架14调整至与纵向排水管2底部高程一致后即可顺利进入纵向排水管2内。清理机器人10采用高压冲洗或切削方式对纵向排水管2进行疏通。当然，在其他一些实施方式中，清理机器人10还可以采用其他的方式进行纵向排水管2的检修疏通，本发明实施例对此不作具体限定。

在一些实施方式中，上述系统还包括控制装置，控制装置与清理机器人10连接。清理机器人10从选定的一个检查井1内进入，根据纵向排水管2内堵塞物的具体情况，控制装置控制清理机器人10采用包括高压冲洗和切削在内的方法，完成两个检查井1范围内例如1000m左右长度的检修疏通工作，并从相邻的另一个检查井1出来，完成该段范围内的检修疏通工作，并逐段对纵向排水管2进行检修疏通，直至完成隧道3全部纵向排水管2的检修疏通工作。由此，实现在隧道3内操作让清理机器人10在纵向排水管2内行进和工作，对纵向排水管2进行检修疏通，方法易行，操作简便。

基于同样的发明构思，本发明另一实施例提供一种便于检修疏通的隧道排水方法，继续参照图1-16，该方法包括以下步骤：

S1、与隧道支护结构同步施工检查井1；

具体地，在隧道支护结构(包括隧道初支4和隧道二衬5)施工过程中，在隧道3两侧同步施工纵向排水管2位置处对应的检查井1，检查井1沿隧道3纵向设置间距为1000m左右，并在隧道3两侧对称布置。

S2、隧道3建成运营后，对待检修疏通的纵向排水管2段落，选取邻近的检查井1，并打开检查井1的侧盖板6，将清理机器人10放入检查井1内；

S3、利用清理机器人10对待检修疏通的纵向排水管2段落进行检修疏通；

具体地，首先做好施工准备工作，包括设备、场地、交通封闭等，在隧道3内操作，将清理机器人10放置入检查井1内，根据纵向排水管2的实际高程位置，通过活动支架14调整清理机器人10的高程位置，调整至与纵向排水管2底部高程一致后即可进入纵向排水管2的一端，启动清理机器人10，根据纵向排水管2堵塞物的具体情况，采用包括高压冲洗和切削在内的方法，完成两个检查井1范围内的1000m左右长度的检修疏通工作，并从相邻的检查井1纵向排水管2的另一端出来，完成该段范围内的检修疏通工作，并逐段对出现病害范围内的纵向排水管2进行检修疏通，直至完成隧道3全部纵向排水管2的检修疏通工作。

S4、取出清理机器人10，关闭检查井1的侧盖板6，隧道恢复正常运营。

具体地，将全部堵塞物清理完成后，完成全部纵向排水管2的检修疏通工作后，将出现堵塞情况的隧道段落对应的侧盖板6进行关闭，防止杂物进入检查井1内，隧道3恢复正常运营。

本发明上述实施例，在隧道支护结构施工过程中，在隧道两侧同步施工纵向排水管位置处对应的检查井；隧道建成后在运营过程中，针对有堵塞情况发生的段落，在检查井内放入清理机器人，在隧道内操作让清理机器人在纵向排水管内行进和工作，对纵向排水管进行检修疏通，方法易行，操作简便，有效解决隧道纵向排水管堵塞问题。

上述实施例中的隧道排水方法，针对已建成的隧道，利用同步施工的装配式检查井，施工速度快，且能够有效保证质量，便于对隧道纵向排水管进行检修疏通，施工简单方便；采用清理机器人进行检修疏通，可以适应纵向排水管内堵塞物的复杂情况，并提高清理工作的覆盖长度；本发明上述实施例通过设置装配式检查井，在解决排水问题的同时不破坏主洞二衬结构，有利于隧道结构安全。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。