一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排烟系统的制作方法

1.本实用新型涉及隧道领域，尤其涉及一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排烟系统。


背景技术：

2.在地形复杂的山区公路选线中，隧道能克服高程障碍，缩短线路长度，减小坡度和曲率，从而提高线路技术标准，因此，采用隧道可为选线提供最佳方案，但是，在山岭隧道施工和运营期间常遇水患，富水地层地下水会加快隧道结构的老化，且在高速公路行业，5km
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5.5km隧道较为常见，根据《公路隧道通风设计细则jtgt_d70
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2014》要求，火灾烟雾在隧道内的最大行程不宜大于5km，因此，必须对富水地层特长隧道进行排水排烟处理。
3.现有的方法中，常常在隧道内开设排水沟，从而用于将水体排出，虽然隧道内部的排水沟有一定的排水能力，但是仅靠排水沟无法满足20万m3/d 的高涌水量，不能对富水地层的地下水进行有效控制；此外，现有方法中针对5km
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5.5km的隧道，还常常采用斜井排烟的方案，虽然斜井排烟能够对隧道内部的烟雾进行排出，但是在实际的工程应用上，斜井排烟方案往往会造成工程经济的浪费。
4.鉴于此，有必要提供一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排烟系统，以解决或至少缓解上述无法对富水地层特长隧道进行有效排水和低成本排烟的技术缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提供一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排烟系统，旨在解决现有技术中无法对富水地层特长隧道进行有效排水和低成本排烟的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排烟系统，包括设置于隧道同一侧的两个泄水洞，两个所述泄水洞沿隧道主洞的方向依次设置，且两个所述泄水洞的洞口朝向相反；
7.所述泄水洞包括排水箱涵和开设在所述排水箱涵上方的人行检修通道，所述泄水洞自洞口处向内延伸依次形成有排烟段、风机段、以及泄水段，所述泄水洞在所述泄水段的位置处设有接收外界水体的泄水通道，所述泄水通道的出水端延伸至所述排水箱涵的内部，所述泄水通道的进水端高于所述出水端，且不高于所述隧道主洞的路面；
8.所述泄水洞在所述风机段的位置处设有风机房，所述风机房设置于所述人行检修通道的上方，且安装有带排风机的排风管；所述排风管的出风口与所述排烟段的所述人行检修通道连通，两个所述泄水洞的排风管的进风口通过排烟通道分别和相对行车方向的两个所述隧道主洞连通。
9.进一步地，所述人行检修通道的顶部不高于所述隧道主洞的路面高度。
10.进一步地，所述泄水通道包括开设于所述人行检修通道侧壁的且连通外界的第一泄水道、以及连通所述人行检修通道和所述排水箱涵的第二泄水道，所述第二泄水道开设
于所述人行检修通道的路面两侧。
11.进一步地，所述泄水段的所述人行检修通道的路面两侧均设有引水沟，所述泄水段的所述人行检修通道的路面形成有自路面中间斜向下延伸至两侧的所述引水沟的引水坡，所述第二泄水道连通所述引水沟和所述排水涵箱的内部。
12.进一步地，所述泄水洞在所述风机段的高度和两侧宽度均大于所述泄水洞在所述排烟段和所述泄水段的高度和两侧宽度。
13.进一步地，所述泄水洞在所述泄水段设有分别向两个侧壁方向延伸的至少两个避车区。
14.进一步地，所述所述排烟通道与所述隧道主洞的连通处靠近所述风机段设置，所述风机段沿所述泄水洞的长度为20
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40m。
15.进一步地，所述排风机为排烟轴流风机。
16.进一步地，所述风机房的底面设有预制板，所述泄水洞的两侧设有用于支撑所述预制板的支撑部，且所述泄水洞的底部和所述预制板之间设有用于支撑所述预制板的立柱。
17.进一步地，所述泄水洞与所述隧道平行设置，所述泄水洞的所述排烟段和所述风机段靠近所述隧道主洞的出洞口设置，且所述排烟通道和所述隧道主洞的连通处同样靠近所述隧道主洞的出洞口设置。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
19.本实用新型能够对富水地层特长隧道进行有效排水和低成本排烟，通过设置所述泄水洞，能够将隧道周边的地下水排出，从而避免处于富水地层的隧道因水患而结构老化和不能正常通行；通过在所述泄水洞设置所述排水箱涵，所述排水箱涵能够通过所述泄水通道将地下水进行收集排出；通过在所述泄水洞的所述泄水短设置所述泄水通道，并控制所述泄水通道和所述泄水洞的高低，能够有效的收集隧道周边的地下水；通过在所述泄水洞设置所述排烟段和所述风机段，能够在进行有效排烟的同时，降低工程成本，且能够使所述泄水洞集排水排烟于一体；通过在隧道的一侧设置两个洞口相反的所述泄水洞，能够在维持所述泄水洞的功能的情况下，因地制宜，降低施工难度；通过将所述排风管的出风口与所述排烟段的所述人行检修通道连通，将两个所述泄水洞的排风管的进风口通过排烟通道分别和相对行车方向的两个所述隧道主洞连通，能够有效地利用两个不同的泄水洞分别快速地对不同的隧道主洞排烟；另外，通过将两个所述泄水洞设置于隧道的同一侧，能够便于施工，从而降低施工成本，避免了在隧道两侧均进行开挖的情况。
20.从实用价值和经济价值的角度来看，本实用新型中的所述泄水洞具有极大的实用价值，本实用新型中改进后的所述泄水洞能够对富水地层的隧道进行大量排水，因此，当隧道处于富水地层时，为了能够将隧道周边的水体排出，建造本实用新型中改进后所述泄水洞是具有必要性的；当在富水地层的隧道为特长隧道时，就需要着重考虑隧道的排烟问题，相比于现有的通过设置斜井进行排烟的工程，本实用新型充分利用了所述泄水洞的优势，在所述泄水洞设置具有风机房的所述风机段，并将所述风机房和所述隧道主洞通过所述排烟通道连通，使得排烟工程所花费的工程费用大大降低。
21.在本实用新型的创造过程中，经计算，为满足火灾工况下，烟雾能够依次沿所述排烟通道、所述风机段、所述排烟段顺利排出，如果借助所述泄水洞设置20
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40m长的风机段，
就需要在所述泄水洞上额外设置所述风机房，每个所述泄水洞的所述风机房增加的工程费用约为390万，两个所述泄水洞的所述风机房共计增加约780万的造价；而两个所述风机房分别与不同隧道主洞连通的所述排烟通道，在工程上总共约120m，所述排烟通道的每延米是2.2 万元，所述排烟通道的造价共计约为264万，因此，在所述泄水洞的基础上，为了能够对特长隧道进行排烟，总计会增加约1044万的工程费用；而设置斜井的工程造价约为4000万，本实用新型为了排烟所耗费的工程费用远远低于斜井排烟的方案，所以，本实用新型还具有极大的经济价值。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中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实用新型的一些实施方式，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示出的结构获得其他的附图。
23.图1为本实用新型中一实施例的结构示意图；
24.图2为本实用新型中一实施例中排烟段的结构示意图；
25.图3为本实用新型中一实施例中风机段的结构示意图；
26.图4为本实用新型中一实施例中泄水段的结构示意图；
27.图5为本实用新型中一实施例中避车区的结构示意图。
28.附图标号说明：隧道主洞10、泄水洞20、排烟段21、风机段22、预制板221、支撑部222、立柱223、风机房224、排风机2241、泄水段23、第一泄水道231、第二泄水道232、引水沟233、引水坡234、避车区235、排水箱涵24、人行检修通道25、排烟通道30。
29.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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地包括至少一个该特征。
33.并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
34.如图1
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图5所示，本实用新型提供了一种适用于富水地层特长隧道的新型排水排
烟系统，包括设置于隧道同一侧的两个泄水洞20，使得所述隧道所处的环境中地下水能够被排出，并且，在隧道的同一侧设置两个所述泄水洞 20设置，两个所述泄水洞20都位于隧道的侧边，便于对隧道周边的水体进行排出，更进一步，两个泄水洞20位于隧道的同一侧，也便于所述泄水洞20 的施工建造，而且，因为并不是所有地区都能将或需要将两个泄水洞20连成一个整体，而为了尽最大可能的排水，仅需设置两个泄水洞20，即可将排水的范围扩大，又不过多的占用施工成本。所述两个泄水洞20一般可以分别靠近所述隧道主洞10的进洞口和所述隧道主洞的出洞口设置，另外，通常根据隧道分段涌水量合理设置所述泄水洞20的长度，而且，所述泄水洞20的所述泄水段可以根据需要设置在地下水的水头上游一侧。
35.为了在保证排烟的同时，扩大便于对隧道周边的排水范围，两个所述泄水洞20沿隧道主洞10的方向依次设置，且两个所述泄水洞20的洞口朝向相反；
36.具体的，所述泄水洞20包括排水箱涵24和开设在所述排水箱涵24上方的人行检修通道25，所述泄水洞20自洞口处向内延伸依次形成有排烟段21、风机段22、以及泄水段23，需注意的是，对于所述排烟段21、风机段22和泄水段23，所述排水箱涵24和所述人行检修通道25都应当是连续的。
37.为了能够实现所述泄水洞20对所述隧道周围的有效排水，所述泄水洞20 在所述泄水段23的位置处设有接收外界水体的泄水通道，所述泄水通道的出水端延伸至所述排水箱涵24的内部，所述泄水通道的进水端高于所述出水端，且不高于所述隧道主洞10的路面，以便充分将隧道周边的地下水排出，从而保护隧道的结构安全；
38.为了能够结合所述泄水洞20对所述隧道进行低成本的排烟，所述泄水洞 20在所述风机段22的位置处设有风机房224，所述风机房224设置于所述人行检修通道25的上方，且安装有带排风机2241的排风管；所述排风管的出风口与所述排烟段21的所述人行检修通道25连通，两个所述泄水洞20的排风管的进风口通过排烟通道30分别和相对行车方向的两个所述隧道主洞10 连通，从而能够将两个所述隧道主洞10内的烟雾分别通过不同的所述泄水洞 20排出。具体可以为，一个隧道一般有两个隧道主洞10，两个隧道主洞10 的行车方向相反，分别为左行车隧道主洞10和右行车隧道主洞10，其中左行车隧道主洞10通过一个排烟通道30和一个泄水洞20的排风管连通，右行车隧道主洞10通过另一个排烟通道30和另一个泄水洞20的排风管连通；需知道的是，两个所述排烟通道30的总设计长度可以根据隧道的实际情况进行确定，两个所述排烟通道30的总设计长度在本实施方式中一般可以为120m左右。
39.需注意的是，由于所述泄水洞20在所述排烟段21的人行检修通道25的高度低于所述风机段22中所述风机房224的高度，因此，为了使所述排风管的出风口与所述排烟段21的所述人行检修通道25连通，所述排风管在延伸至靠近所述排烟段21的所述人行检修通道25时，是需要有向下倾斜一定角度的。另外，还需注意的是，所述排烟通道30需要与所述所述隧道主洞10 的上部连通，最好靠近所述隧道主洞10的顶部，以进行有效的排烟。
40.作为对上述实施方式的说明，所述排烟段21由于与所述风机段22的所述排风管连通，且具有所述排水箱涵24，能够用于排烟和排水；所述风机段 22用于将隧道主洞10内的烟雾排至所述排烟段21，同时由于排水箱涵24的存在，也能进行排水；所述泄水段23由于所述泄水通道和所述排水箱涵24 的设置，能够用于集水和排水。
41.另外，需知道的是，上述实施方式中，设置所述排水箱涵24还可以避免所述排烟段
21的所述人行检修通道25过于潮湿，从而能够将收集后的水体通过所述排水箱涵24相对独立的统一排出，实现所述排烟段21的干湿分离，以免因环境潮湿而对所述排烟段21的排烟效果造成影响，此外，因为所述泄水洞20在施工阶段是需要能够供车辆进入的，因此，不论是否设置所述排水箱涵24，对所述泄水洞20的整体高度影响都不大，通过设置所述排水箱涵 24从而进行干湿分离的处理并不会额外增加过多的成本，且所述排水箱涵24 相较于整个工程来说并不需要太多的造价。
42.对于整个所述泄水洞而言，因为所述排烟工程的需要，相当于仅在所述泄水洞20(除开所述风机段22的位置，所述泄水洞20的其他位置的整体高度均可以是一致的)内增加了所述排水箱涵24，且在所述风机段22增高加设了所述风机房224，并增加了与所述风机房224连通的所述排烟通道30；而其中所述排水箱涵24的成本并不大，且所述排水箱涵24的主要功能还是进行集中排水，因此，在考虑排烟工程的成本时，只需着重考虑所述风机房224 和所述排烟通道30的造价即可。
43.上述实施方式的工作流程为：对于富水地层的特长隧道，为了对富水地层的地下水进行有效控制，所述隧道及隧道周边的地下水通过所述泄水通道流至所述排水箱涵24的内部，由于所述泄水通道的进水端不高于所述隧道主洞10的路面，所以能够在保证地下水充分流至所述排水箱涵24的内部时，对所述隧道的结构进行有效的保护；当所述富水地层的特长隧道内发生火灾时，为了将烟雾及时排出，需控制所述风机房224内排风机2241的开启，从而将烟雾依次通过所述排烟通道30、所述排风管和所述排烟段21的人行检修通道25快速排出；此外，当需要人员在施工阶段和后期维护阶段进入所述泄水洞20内进行操作时，可以通过所述人行检修通道25进入所述泄水洞20进行施工和维护操作。
44.为了更进一步地确保能将所述隧道主洞10的路面以下的地下水排出，所述人行检修通道25的顶部不高于所述隧道主洞10的路面高度，即使得所述人行检修通道25和所述排水箱涵24从整体上低于所述隧道主洞10路面的高度。
45.为了实现所述泄水洞20在所述泄水段23对地下水的收集，所述泄水通道包括开设于所述人行检修通道25侧壁的且连通外界的第一泄水道231、以及连通所述人行检修通道25和所述排水箱涵24的第二泄水道232，所述第二泄水道232开设于所述人行检修通道25的路面两侧。需知道的是，所述第一泄水道231向外可以延伸，且所述第一泄水道231一般为多个，分别分散穿过所述人行检修通道25的侧壁，同样，所述第二泄水道232也可以为多个。
46.所述泄水通道也可以为直接连通所述排水箱涵24的一个泄水道，不过，将排水箱涵24直接通过一个泄水道和外界连通时，需注意泄水道的进水位置一定要高于排水箱涵24的顶部高度，以防水体外泄，因此，一般可以采用上述第一泄水道231加第二泄水道232的模式，如果为了加快地下水的收集，也可以在排水箱涵24的侧壁的位置处再直接增加设置一个连通外界和排水箱涵24的第三泄水道，但是需注意第三泄水道的进水端需高于排水箱涵24的顶部高度。
47.为了便于将流至人行检修通道25内的水排至所述排水箱涵24，同时也为了避免所述人行检修通道25内产生大量积水，所述泄水段23的所述人行检修通道25的路面两侧均设有引水沟233，所述泄水段的23所述人行检修通道 25的路面形成有自路面中间斜向下延伸至两侧的所述引水沟233的引水坡 234，使得所述人行检修通道25底面上的水能流至所述引水沟233，所述第二泄水道232连通所述引水沟233和所述排水涵箱的内部，从而能够将所
述人行检修通道25内的所有水体引至所述排水箱涵24内。
48.为了便于排烟和设置所述风机房224，所述泄水洞20在所述风机段22的高度和两侧宽度均大于所述泄水洞20在所述排烟段21和所述泄水段23的高度和两侧宽度。
49.因所述人行检修通道25不宜设置过宽，为了便于施工期间的车辆进出，所述泄水洞20在所述泄水段23可以设有分别向两个侧壁方向延伸的至少两个避车区235，如：可以间隔200m设置一个所述避车区235，以便于工程施工。因所述避车区235也属于所述泄水洞20的一部分，所述避车区235同样会保留所述排水箱涵24和所述人行检修通道25，当然，也可以保留所述泄水段23的设置，如可以选择保留第一泄水道231、引水坡234、引水沟233、第二泄水道232。
50.为了降低所述排烟通道30对排烟距离的影响，所述排烟通道30与所述隧道主洞10的连通处可以靠近所述风机段22设置，所述风机段22沿所述泄水洞20的长度为20
‑
40m。
51.应当知道的是，所述排烟通道30和所述隧道主洞10的连通处可以根据实际需求进行位置的选取，且不论设置在所述隧道主洞10的哪一段，都不会再额外增加成本，在控制成本的同时，增加了施工阶段的灵活性。在本实用新型的创造过程中，经过模拟计算，对于5.2km长的隧道，所述排烟通道30 和所述隧道主洞10的连通处与所述隧道主洞10的洞口之间的距离为400m，能够有效进行排烟。
52.作为上述各实施方式的一种选择，为了更加方便的将烟雾从隧道内排出，所述排风机241为排烟轴流风机。
53.为了能够将所述风机房224设置在所述风机段22的位置处，同时保留所述泄水洞20在该处的排水箱涵24和所述人行检修通道25，需要将所述风机房224牢牢地固定在所述风机段22的所述人行检修通道25的上方，因此，所述风机房224的底面设有预制板221，所述泄水洞20的两侧设有用于支撑所述预制板221的支撑部222，且所述泄水洞20的底部和所述预制板221之间设有用于支撑所述预制板221的立柱223。
54.为了能够保证所述泄水洞20对隧道的周边的均匀排水，同时为了避免增加所述泄水洞20的造价，所述泄水洞20可以与所述隧道平行设置。本领域技术人员应当知道的是，因为所述隧道为5km以上的特长隧道，所述隧道主洞20一般呈人字坡形，所述隧道主洞10的中间段为最高点，且具有上坡路段和下坡路段。如果所述泄水洞20的泄水段23在某一位置处高于所述隧道主洞10的路面，就会对排水造成影响；如果所述泄水洞20不是与所述隧道主洞10平行的排布，即所述泄水洞20的延长方向与所述隧道主洞10不一致，则还会造成泄水洞20的过多的延长和对隧道周边排水效率上的降低，增加了额外的成本。因此，虽然所述泄水洞20在本实用新型中设置为两个，但是所述泄水洞20还是需要与所述隧道主洞10平行对应设置，且在此基础上，作为优选地：除开所述风机段22后，所述泄水洞20的其他位置可以整体低于所述隧道主洞10的路面高度。如：所述隧道主洞10的路面呈人字坡形时，两个所述泄水洞20可以选择分别与所述隧道主洞10的上坡路面和下坡路面平行设置，以免降低排水效果和增大所述泄水洞20的成本。
55.为了使排烟方向和车行方向一致，从而进一步确保人员安全，所述泄水洞20的所述排烟段21和所述风机段22靠近所述隧道主洞10的出洞口设置，且所述排烟通道30和所述隧道主洞10的连通处同样靠近所述隧道主洞10的出洞口设置，需知道的是，所述隧道主洞10一般具有进洞口和出洞口，分别位于所述隧道主洞10的两端，且同一隧道的不同所述隧
道主洞10的进洞口和出洞口的位置并不相同，需根据隧道的实际情况对应施工。
56.本实用新型的上述技术方案中，以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。