[发明专利]隧道及地下结构的排水装置及排水方法

权利要求书

1.一种隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：包括使用时贯穿隧道衬砌或地下结构的外套管（4），下端伸入外套管（4）上端内、与外套管（4）螺纹连接的芯管（3），以及置入芯管（3）内的排水结构控制单元；所述外套管（4）的下部外壁上设置有若干第二泄水孔（15）；所述芯管（3）的下端具有承载部，且芯管（3）的下部外壁上设置有若干第一泄水孔（5）；所述排水结构控制单元包括置于芯管（3）内、位于承载部上的稳定块（12），下端与稳定块（12）上端固连的导向套（11），下端伸入导向套（11）内、与导向套（11）滑动配合的导向杆（9），与导向杆（9）上端固连的连接件（8），安装于连接件（8）上端、与芯管（3）内壁液密封配合的密封件（7），套装于导向套（11）上、两端分别与稳定块（12）及连接件（8）固连的弹簧（10），封闭芯管（3）上端的顶盖（1），至少一根设置于芯管（3）上部外壁上、与芯管（3）连通的横向排水管（2），以及设置于稳定块（12）上、用于检测水压的无线水压检测仪（13）；当弹簧（10）所受水压低于弹簧（10）的额定值时，密封件（7）的密封面不高于横向排水管（2）的下缘，当弹簧（10）所受水压大于弹簧（10）的额定值时，密封件（7）向上移动，使芯管（3）的下部空间与横向排水管（2）连通实现排水。

2.根据权利要求1所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：还包括位于密封件（7）上端拉环（6）。

3.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：还包括安装于外套管（4）下端、由透水混凝土制成的集水箱（14）。

4.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述顶盖（1）与芯管（3）通过螺纹结构连接。

5.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述横向排水管（2）为两根，对称设置于芯管（3）上。

6.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述连接件（8）与密封件（7）为一体件。

7.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述导向杆（9）与连接件（8）通过螺纹结构连接。

8.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述导向套（11）与稳定块（12）通过螺纹结构连接。

9.根据权利要求1或2所述隧道及地下结构的排水装置，其特征在于：所述稳定块（12）的侧壁设置安装无线水压监测仪的安装孔。

10.一种隧道及地下结构的排水方法，其特征在于采用如权利要求1所述的排水装置，其包括以下内容：根据隧道或地下工程具体水文地质条件，在隧道或地下结构内按一定间距布置排水装置；按照设计要求在隧道初喷或地下结构浇筑之前在隧道边墙、仰拱底部或地下结构中预留设备安装位置；将外套管包裹无纺布后安装，安装空隙采用细卵石或粗砂回填稳定；待现场浇筑隧道二衬、仰拱或地下结构时外套管上部采用柱形模板保护，确保外套管在浇筑混凝土过程中不被封堵保证连接空间；随后进行喷射混凝土施工；将导向杆置于导向套内部，然后将导向杆通过螺纹和上部的连接件，将导向套通过螺纹和和下部的稳定块连接，将无线水压监测仪置于稳定块下部凹槽，弹簧通过连接件和稳定块上预留螺旋形孔洞安装固定，从而组成排水结构控制单元；将该控制单元整体置于芯管内，之后通过顶盖上螺纹以及芯管上部螺纹安装顶盖对芯管进行封闭；待二次衬砌或地下结构施做完毕后，通过芯管拧入外套管安装；枯水期水压较小时，弹簧处于自由状态，芯管中封闭件封堵排水管通道，处于隧道或地下结构内部正常排水不会通过芯管渗入衬砌或地下结构背后；在地下水富集水压变大后，地下水经外套管过滤后进入芯管内，从而对芯管内的密封件形成顶推，在水压达到设定值时，弹簧拉伸，水压推动密封件沿导向杆整体平稳向上移动，从而打开地下水的排水通道，实现隧道衬砌或地下结构背后地下水主动排泄。