一种隧道二衬仰拱施工集水井

1.本方案属于隧道施工领域，具体涉及一种隧道二衬仰拱施工集水井。


背景技术：

2.隧道工程防排水传统技术工艺实施过程中，由于存在二次衬砌背后防水板损坏、二次衬砌环向施工缝止水带安装偏差或损坏、混凝土局部振捣不实影响防水性、排水通道被地下水化学沉积物堵塞等诸多不可控因素，导致隧道建成运营后二衬背后积压水串流，环向施工缝及混凝土表面渗漏现象广泛存在且无规律性，治理难度大、久治不绝、安全风险高、经济社会效益损失重，有必要对现有的隧道排水系统进行改进。
3.申请号为cn201420783142.5的专利公开了一种隧道二衬仰拱施工集水井，包括集水管、止水板、过滤网、盖板、二衬混凝土、仰拱回填混凝土，所述的集水管进水口一侧设置有止水板，止水板设置在集水管四周，集水管进水口设置有过滤网，盖板设在集水管出口，集水管的进水口连同止水板全部布置于二衬混凝土中，在集水管露出的部分覆盖上仰拱回填混凝土，只露出集水管出水口。
4.该方案虽然可以为隧道二衬施工时保证隧道仰拱清洁、排除仰拱底部积水。但是在一些寒冷地区，因寒冷地区地表温度在零度以下，极易造成集水井结冰，进而不能继续对隧道二衬后背进行排水，给隧道结构造成病害，破坏洞内隧道道床及隧底。因此，急需一种防止结冰的隧道二衬仰拱施工集水井。


技术实现要素：

5.本方案提供一种防止结冰的隧道二衬仰拱施工集水井。
6.为了达到上述目的，本方案提供一种隧道二衬仰拱施工集水井，包括集水管、盖板、二衬混凝土和仰拱回填混凝土，盖板设在集水管的顶部，集水管的进水口布置于二衬混凝土中，集水管的进水口用于二衬混凝土内的积水流进集水管内，在集水管露出的部分覆盖上仰拱回填混凝土，只露出集水管顶部；还包括：防冻机构，所述防冻机构包括出水管和第一弹簧，所述集水管上设有出水口，所述出水管与出水口连通，所述集水管内盖板上通过第一弹簧连接有滑动板，所述滑动板与集水管内壁滑动连接，所述滑动板上设有用于关闭出水口的挡板。
7.本方案的原理：隧道二衬背后渗出的水进入集水管内，然后集水管内的积水逐渐增多，然后积水慢慢往上升高，进而集水管内的水将滑动板持续往上顶起，将第一弹簧持续挤压，然后第一弹簧受挤压持续往上压缩，进而将滑动板持续往上移动，直到挡板将出水口露出，集水管内的积水从出水口流出，第一弹簧此时压力减小，进而弹簧恢复形变伸长，进而将滑动板往下移动，然后，弹簧反复压缩伸长，进而使得滑动板在弹簧的持续弹动下产生抖动，进而拍打水面，使得集水管内的水产生抖动，不易结冰。静水中，在达到冰点时，如果水中存在凝结核，水就会慢慢在凝结核周围结晶成冰，凝结过程正是从这些凝结核开始扩散到整个水存在的区域的。但是如果水流动起来，造成的扰动就会对水分子在凝结核周围
的有序聚集起到一定的破坏作用，从而使得冰冻过程变得困难。因此本方案中的集水管内的水被滑动板间歇性的拍打，进而使得进水管内的水流动起来不易结冰。
8.本方案的有益效果：（1）通过设置第一弹簧、滑动板、挡板和出水口，使得集水井内的积水间歇性的产生波动，避免积水在寒冷的情况下因为长期不流动产生结冰，进而导致集水井堵塞，不能将积水排出的情况。使得隧道二衬后背积水能够持续性排出，保证了隧道施工质量。
9.（2）在二次衬砌防水混凝土局部振捣不实和排水通道产生化学沉积物等情况下，集水井内会沉淀很多杂质，当杂质越来越多时，会堵塞集水井的进水口，导致排水失败，而弹簧带动滑动板将水面震动可使得杂质漂浮在水中，然后从出水口排出，保证排水的良好性。
10.（3）从出水管流出的水流至混凝土上，还可以养护混凝土。
11.（4）本方案结构简单实用，大大降低了施工劳动强度，节约了施工时间和成本。
12.进一步，还包括设置在滑动板下方的搅拌机构，所述搅拌机构包括连接板和第二弹簧，所述连接板转动设置在出水管下方的集水管外侧壁上，所述连接板的长度比出水管的长度长，所述连接板上固定设有位于集水管内的搅拌板，所述第二弹簧倾斜设置，所述第二弹簧两端分别与集水管和连接板连接。
13.当出水管内的水流出时正好将留在连接板上，进而将连接板往下压，此时第二弹簧受力压缩，进而搅拌板顺时针旋转，进而将集水管内的水搅拌，使得集水管内的水也产生流动不容易结冰，集水管内的水产生波动，使得滑动板受到力上下滑动，使得挡板上下滑动，进而将出水口间歇性打开，将水流出。当集水管时的水流出一部分后，集水管内的水面低于出水口，进而出水管没有水流出，此时第二弹簧恢复形变产生颤动，使得连接板绕着连接点上下旋转，进而使得集水管内的水持续流动。
14.进一步，所述搅拌机构还包括转轴，所述转轴转动设置在集水管内，所述转轴上转动设有转动轮，所述转动轮上设有螺旋桨，所述搅拌板绕着连接点上下旋转时与螺旋桨间歇性接触。当搅拌板与螺旋桨间歇性接触时，螺旋桨受力旋转，使得转动轮发生转动，螺旋桨将集水管内的水搅拌，使得集水管内底部的水也产生流动。
15.进一步，所述转动轮上设有多个螺旋桨。转动轮在转动时，多个螺旋桨的搅拌力量更强，集水管内流动力度更大，更加不容易结冰。
16.进一步，所转轴设有多个，多个转轴上的转动轮上的螺旋桨部分重叠。当集水井的高度很高时，与搅拌板接触的螺旋桨在旋转时依次带动下方的螺旋桨转动，使得集水管内的水都能被搅拌。
17.进一步，所述出水管倾斜设置。倾斜设置的出水管水流直接留在连接板上，给连接板的力度更大，进而使得搅拌板的搅拌力度更大。
18.进一步，所述隧道拱墙初期支护上设有排水孔，还包括进水管，所述进水管的一端与集水管的进水口连通，所述进水管的另一端与排水孔连通，所述进水管上设有滤网，所述滤网上端的进水管侧壁上设有开口，所述开口处设有橡胶，所述橡胶受挤压会凸起，所述橡胶上方的进水管侧壁上设有转轴，所述转轴上转动设有破冰捶，所述破冰锤包括a端和b端，所述a端和b端之间小于180
°
，所述a端位于集水管外侧，所述a端与橡胶连接，所述b端位于集水管内侧，所述b端上设有用于将冰刺碎的尖刺。隧道内产生的水通过排水孔进入进水管
内，当温度极低时，滤网因为流动面积小会首先结冰，然后积水则不能从滤网上通过，滤网上端的进水管内会积累很多水，使得进水管内产生水压，进而使得橡胶受挤压凸起，将a端往外侧顶起，进而使得b端朝着滤网方向转动，将滤网上的冰破碎，然后水从滤网上流走，然后橡胶不受挤压恢复至初始位置，进而带动a端恢复至初始位置。此外滤网还可以过滤隧道中流出的碎石片杂质，当碎石片杂质将滤网堵住时，积水不能从滤网上落下去进而在滤网上端的集水管中形成水压，进而使得橡胶受挤压凸起，将a端往外侧顶起，进而使得b端朝着滤网方向转动，将滤网上的冰破碎，然后水从滤网上流走，然后橡胶不受挤压恢复至初始位置，进而带动a端恢复至初始位置。
19.进一步，所述b端上设有多根尖刺。多根尖刺可以将滤网上的冰渣去除的更多。
附图说明
20.图1为本发明实施例1防冻机构的结构示意图。
21.图2为本发明实施例1的隧道整体结构示意图。
22.图3为本发明实施例1的进水管中碎冰捶初始位置的结构剖视图。
23.图4为本发明实施例1的进水管中碎冰捶碎冰的结构示意图。
24.图5为本发明实施例2的结构示意图。
25.图6为本发明实施例2的图5中a处放大结构示意图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的标记包括：集水管1、盖板2、二衬混凝土3、仰拱回填混凝土4、出水管5、第一弹簧6、滑动板7、挡板8、连接板9、第二弹簧10、搅拌板11、转轴12、螺旋桨13、进水管14、滤网15、橡胶16、a端17、b端18、尖刺19、初期支护20、排水孔21、排水沟22、浮球23、拉绳24、限位块25。
27.实施例1基本如附图1所示：一种隧道二衬仰拱施工集水井，包括集水管1、盖板2、二衬混凝土3和仰拱回填混凝土4，盖板2设在集水管1的顶部，集水管1的进水口布置于二衬混凝土3中，集水管1的进水口用于二衬混凝土3内的积水流进集水管1内，在集水管1露出的部分覆盖上仰拱回填混凝土4，只露出集水管1出水口；还包括：防冻机构，防冻机构包括出水管5和第一弹簧6，集水管1上设有出水口，出水管5与出水口连通，集水井内的水从出水口进入出水管5内，集水管1内盖板2上通过第一弹簧6连接有滑动板7，滑动板7与集水管1内壁滑动连接，滑动板7上设有用于关闭出水口的挡板8；当滑动板7向上移动时，第一弹簧6受挤压，滑动板7持续往上移动，直到挡板8将出水口露出，集水管1内的积水从出水口流出，当弹簧恢复形变时，滑动板7向下移动，使得挡板8将出水口关闭。
28.还包括设置在滑动板7下方的搅拌机构，搅拌机构包括连接板9和第二弹簧10，连接板9转动设置在出水管5下方的集水管1外侧壁上，连接板9的长度比出水管5的长度长，连接板9上固定设有位于集水管1内的搅拌板11，第二弹簧10倾斜设置，第二弹簧10两端分别与集水管1和连接板9连接，当出水管5内的水流出时正好将留在连接板9上，进而将连接板9往下压，出水管5
倾斜设置。倾斜设置的出水管5水流直接留在连接板9上，给连接板9的力度更大，进而使得搅拌板11的搅拌力度更大。此时第二弹簧10受力压缩，进而搅拌板11顺时针旋转，进而将集水管1内的水搅拌，使得集水管1内的水也产生流动不容易结冰，集水管1内的水产生波动，使得滑动板7受到力上下滑动，使得挡板8上下滑动，进而将出水口间歇性打开，将水流出。当集水管1时的水流出一部分后，集水管1内的水面低于出水口，进而出水管5没有水流出，此时第二弹簧10恢复形变产生颤动，使得连接板9绕着连接点上下旋转，进而使得集水管1内的水持续流动。
29.搅拌机构还包括转轴12，转轴12转动设置在集水管1内，转轴12上转动设有转动轮，转动轮上设有多个螺旋桨13，搅拌板11绕着连接点上下旋转时与螺旋桨13间歇性接触。当搅拌板11与螺旋桨13间歇性接触时，螺旋桨13受力旋转，使得转动轮发生转动，螺旋桨13将集水管1内的水搅拌，使得集水管1内底部的水也产生流动。
30.所转轴12设有多个，多个转轴12上的转动轮上的螺旋桨13部分重叠。当集水井的高度很高时，与搅拌板11接触的螺旋桨13在旋转时依次带动下方的螺旋桨13转动，使得集水管1内的水都能被搅拌。
31.如附图2-4所示：隧道拱墙初期支护20上设有排水孔21，还包括进水管14，进水管14的一端与集水管1的进水口连通，进水管14的另一端与排水孔21连通，进水管14上设有滤网15，滤网15上端的进水管14侧壁上设有开口，开口处设有橡胶16，橡胶16受挤压会凸起，橡胶16上方的进水管14侧壁上设有转轴12，转轴12上转动设有破冰捶，破冰锤包括a端17和b端18，a端17和b端18之间小于180
°
a端17位于集水管1外侧，a端17与橡胶16连接，b端18位于集水管1内侧，b端18上设有用于将冰刺碎的尖刺19。隧道内产生的水通过排水孔21进入进水管14内，当温度极低时，滤网15因为流动面积小会首先结冰，然后积水则不能从滤网15上通过，滤网15上端的进水管14内会积累很多水，使得进水管14内产生水压，进而使得橡胶16受挤压凸起，将a端17往外侧顶起，进而使得b端18朝着滤网15方向转动，将滤网15上的冰破碎，然后水从滤网15上流走，然后橡胶16不受挤压恢复至初始位置，进而带动a端17恢复至初始位置。
32.具体操作：隧道二衬背后渗出的水通过排水孔21进入进水管14内，然后从进水管14中进入集水管1内，当温度极低时，滤网15因为流动面积小会首先结冰，然后积水则不能从滤网15上通过，滤网15上端的进水管14内会积累很多水，使得进水管14内产生水压，进而使得橡胶16受挤压凸起，将a端17往外侧顶起，进而使得b端18朝着滤网15方向转动，将滤网15上的冰破碎，然后水从滤网15上流走，然后橡胶16不受挤压恢复至初始位置，进而带动a端17恢复至初始位置。
33.积水进入集水管1内，然后集水管1内的积水逐渐增多，然后积水慢慢往上升高，进而集水管1内的水将滑动板7持续往上顶起，将第一弹簧6持续挤压，然后第一弹簧6受挤压持续往上压缩，进而将滑动板7持续往上移动，直到挡板8将出水口露出，集水管1内的积水从出水口流出，第一弹簧6此时压力减小，进而弹簧恢复形变伸长，进而将滑动板7往下移动，然后，弹簧反复压缩伸长，进而使得滑动板7在弹簧的持续弹动下产生抖动，进而拍打水面，使得集水管1内的水产生抖动，不易结冰。
34.当出水管5内的水流出时正好将留在连接板9上，进而将连接板9往下压，此时第二
弹簧10受力压缩，进而搅拌板11顺时针旋转，进而将集水管1内的水搅拌，使得集水管1内的水也产生流动不容易结冰，集水管1内的水产生波动，使得滑动板7受到力上下滑动，使得挡板8上下滑动，进而将出水口间歇性打开，将水流出。当集水管1时的水流出一部分后，集水管1内的水面低于出水口，进而出水管5没有水流出，此时第二弹簧10恢复形变产生颤动，使得连接板9绕着连接点上下旋转，进而使得集水管1内的水持续流动。
35.当搅拌板11与螺旋桨13间歇性接触时，螺旋桨13受力旋转，使得转动轮发生转动，螺旋桨13将集水管1内的水搅拌，使得集水管1内底部的水也产生流动。
36.实施例2：本实施例2与实施例1不同之处在于：如附图5-6所示：还包括排水沟22，排水沟22设在隧道侧壁处，出水管5铰接设在集水管1上，集水管1设有阻挡出水管5往下旋转的限位块25，滑动板7上设有浮球23，浮球23上设有拉绳24，集水管1上设有用于拉绳24通过的通孔。当隧道内的水很多时，滑动板7会迅速上浮，进而弹簧受压缩，水流从出水管5流出，但是当遇到下雨天，隧道二衬背后渗出的水很多时，集水管1内的水也会一直累积很多，进而滑动板7就会被水持续顶上去，此时，浮球23往上移动，将拉绳24往集水管1方向拉，使得出水管5从往下倾斜的状态变成往上倾斜的状态，进而集水管1内的水呈现抛物线的状态流向排水沟22里，避免过多的水对混凝土造成负面影响。
37.在寒冷地区，地表温度在零度以下，进而二衬背后的水流出的水的水温也在零度左右，那么，混凝土的温度也在零度左右，当混凝土的温度低于5℃后，混凝土内水泥的水化过程缓慢，会延长养护时间，内部结构不能转化为稳定的结晶。在混凝土初凝后，保持表面潮湿是为了让水化过程充分进行。不能过于湿润，主要原因是，水份会反向进入混凝土中，在水份过多的情况下，水泥的水化速率会受到影响，导致养护时间延长。
38.因此当遇到下雨天时，二衬背后的水流会增多，因为浮球23通过拉绳24将出水管5往上倾斜，使得水流呈抛物线进入到排水沟22内，而不会留在混凝土上，避免混凝土过于湿润，导致水分反向进入混凝土中。而当二衬背后流出的水较少时，则滑动板7上升一点距离后，挡板8将开口漏出时，水流通过出水管5流出至连接板9，然后流至混凝土上，而出水管5的角度变化较小或者不变，进而集水管1内流出的是不足以形成抛物线，因而可以直接流在混凝土上对混凝土进行养护。
39.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。