[发明专利]用于解决隧道中心沟排水能力不足的缓冲系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道内的辅助排水系统，尤其涉及一种用于解决隧道中心沟排水能力不足的缓冲系统及控制方法。

背景技术

由于隧道构筑于地表之下，地层中的地下水时刻对隧道进行侵蚀，造成隧道的渗漏水，隧道的渗漏水不仅极大降低隧道内各种设施的使用寿命和功能，同时对于隧道安全行车的运营环境造成极大影响，为保障隧道安全及正常运营，需做好隧道的防排水。

在现有隧道的排水设计中，针对于隧道常规涌水，采用环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、中心排水沟（下称中心沟）构成的系统来解决隧道排水问题。涌水的流程为：围岩→环向排水盲管→纵向排水管→横向排水管→中心沟→洞外出水口，每隔一定距离沿洞周环向铺设环向排水盲管，环向排水盲管下端与纵向排水管相连，纵向排水管每隔10－20m留有一出水口，通过横向排水管与纵向排水管和中心沟相连，经中心沟排出；围岩渗水进入环向排水盲管，纵向排水管汇集环向排水盲管的水，通过横向排水管排入中心沟，中心沟的水最后通过洞外排出口排出。这样，“环向排水盲管—纵向排水管—横向排水管—中心沟”组成的这一系统可以解决隧道运营期间的常规涌水问题。

但是，在隧道实际运营期间，受降雨历时增加及强度增大等影响，隧道常规涌水量会有一定程度的增加，造成中心沟排水能力不足，当隧道涌水通过中心沟溢流至隧道表面，这就对于隧道内的各种设施使用和行车安全带来一定的安全隐患。在现有隧道设计中，未能考虑到这种由于隧道常规涌水量增加而造成中心沟排水能力不足的情况。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于解决隧道中心沟排水能力不足的缓冲系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述用于解决隧道中心沟排水能力不足的缓冲系统，以所述中心沟的中心线方向为纵向，所述中心沟的两侧分别设置有纵向排水管，所述中心沟与所述纵向排水管之间通过多个横向排水管相通连接，多个所述横向排水管中，以最靠近泄水洞起点的所述横向排水管为第一个；所述中心沟的边缘设有多个纵向排列的溢流井，所述隧道外侧与所述溢流井对应的位置设有缓冲池，所述溢流井与所述缓冲池之间通过溢流管相通连接，所述缓冲池与所述中心沟之间通过排水管连接，所述缓冲池内安装有排水泵，所述排水泵的出水口与所述排水管的入水口连接。

本缓冲系统利用缓冲池的临时屯水功能实现中心沟内水量的分时分配，从而确保中心沟始终能顺利排水，不会溢流至隧道表面。

作为优选，所述溢流井与所述缓冲池为一一对应连接结构，以便于独立控制。

为了便于灵活控制中心沟和缓冲池内的水量，所述溢流管与所述排水管上均安装有阀门。

为了实现自动控制，所述阀门为电控阀门，所述中心沟内位于所述溢流井上游方向且靠近所述溢流井的位置设有用于检测水位的水位检测仪，所述缓冲池内的顶部和底部分别安装有顶部水位传感器和底部水位传感器，所述水位检测仪的信号输出端、所述顶部水位传感器的信号输出端和所述底部水位传感器的信号输出端分别与控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述电控阀门的控制输入端和所述排水泵的控制输入端连接。

为了实现最佳排水效果并尽量节省成本，多个所述溢流井的设置位置满足以下条件：设第一个所述横向排水管～第i+1个所述横向排水管为第一段区域的横向排水管，i为大于1的自然数，其最大流量值分别为q₁～q_i+1，所述中心沟的预设最大流量值为Q_max，在下述式I和式II同时成立时，第一个所述溢流井设于所述第i个所述横向排水管和所述第i+1个所述横向排水管之间：

∑q_i=q₁+q₂+…+q_i=Q_i<Q_max    （式I）

∑q_i+1=q₁+q₂+…+q_i+q_i+1=Qi+1≥Q_max（式II）

设在第i个所述横向排水管以后的第一个所述横向排水管～第j+1个所述横向排水管为第二段区域的横向排水管，j为大于1的自然数，其最大流量值分别为r₁～r_j+1,在下述式III和式IV同时成立时，第二个所述溢流井设于所述第j个所述横向排水管和第j+1个所述横向排水管之间：