[发明专利]一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统及方法

权利要求书

1.一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：包括：隧道排水系统、在线监测系统、定向清洗系统，其中，所述的隧道排水系统包括相互连接的横向排水管、纵向排水管（11）、侧边排水沟（13）；所述的定向清洗系统包括反洗管线（1）、清洗管线（3）以及引流管（5），所述的反洗管线（1）与所述清洗管线（3）相连通，所述的引流管（5）一端与所述的清洗管线（3）相连通，另一端与所述的纵向排水管（11）相连通，所述的引流管（5）内设有流速传感器（7）、压力传感器（8）；所述的在线监测系统包括连接线（9）和在线监测平台（10），所述的连接线（9）一端分别与所述的引流管（5）内设有流速传感器（7）、压力传感器（8）相连接，另一端与在线监测平台（10）相连接；所述的定向清洗系统有若干个，分别设置于在隧道（14）内易发生围岩裂隙水结晶的位置，每个定向清洗系统均对应设置相应的在线监测系统。

2.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述的横向排水管包括环向排水管（4）、引水管（12），所述的环向排水管（4）设置于隧道（14）的上部拱形内壁上，其两端与所述纵向排水管（11）相连通，所述的纵向排水管（11）、侧边排水沟（13）沿隧道（14）的延伸方向平行设置，所述的引水管（12）一端与所述的纵向排水管（11）相连通，另一端与所述的侧边排水沟（13）相连通。

3.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述的环向排水管（4）的两端分别通过三通接头与纵向排水管（11）相连通，所述的引水管（12）通过三通接头与所述的纵向排水管（11）相连通，所述的反洗管线（1）通过三通接头与所述清洗管线（3）相连通，所述的引流管（5）分别通过三通接头与所述的清洗管线（3）、所述的纵向排水管（11）相连通。

4.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：

所述的引流管（5）在连通所述的清洗管线（3）一端设有电磁阀（6），所述的电磁阀（6）通过所述的连接线（9）与所述的在线监测平台（10）相连接。

5.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：

所述反洗管线（1）上设置有水泵及加药装置。

6.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述清洗管线（3）位于所述的纵向排水管（11）内侧斜上方10°~30°，间隔50~80cm平行布置，外包土工布。

7.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述的连接线（9）外包PVC管。

8.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述在线监测平台（10）内设有显示器（16），并留有维修口（17）。

9.根据权利要求1所述一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：所述的引流管（5）与所述的纵向排水管（11）垂直设置，所述的流速传感器（7）、压力传感器（8）设置在所述的引流管（5）连通所述的纵向排水管（11）一端，所述的流速传感器（7）、压力传感器（8）上连接有感应头（15），所述的感应头（15）位于所述的纵向排水管（11）中。

10.一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗方法，使用如权利要求1-9所述任意一种隧道纵向排水管堵塞在线监测、定向清洗系统，其特征在于：包括如下步骤:

S1：隧道（14）内正常排水；具体过程如下：

衬砌背后的渗水在环向排水管（4）的引流作用下进入纵向排水管（11）中，由纵向排水管（11）经引水管（12）流入侧边排水沟（13），进而排出隧道（14）；

S2：在线监测隧道（14）内发生堵塞，进行定向清洗；具体过程如下：

S21：根据隧道（14）内的水文环境条件，结合S1中隧道（14）内正常排水时纵向排水管（11）内的压力与流速的监测数据，绘制纵向排水管（11）内正常排水时的压力与流速分布变化曲线，并分别设置在线监测系统中流速传感器（7）、压力传感器（8）的压力阈值P₀和流速阈值q₀；

S22：在线监测系统发出堵塞预警；

流速传感器（7）、压力传感器（8）通过感应头（15）检测纵向排水管（11）内的压力与流速的监测数据，并通过连接线（9）将监测数据传出至在线监测平台（10），当纵向排水管（11）内排水的压力与流速分布变化曲线相比S21中正常排水时的压力与流速分布变化曲线，呈类似指数线型的下降趋势，相应的压力与流速低于S21中设置的压力阈值P₀和流速阈值q₀，说明纵向排水管（11）内部发生结晶沉积、产生堵塞，此时线监测系统发出堵塞预警，如果下降趋势有明显的切线变化过程时，说明纵向排水管（11）内部堵塞在加速进行，在线监测系统持续发出堵塞预警，预警升级；

S23：定向清洗系统进行管线清洗；

在S22中在线监测系统发出堵塞预警后，在线监测平台（10）释放清洗管线信号，反洗管线（1）的加药装置打开，水泵启动，将反洗管线（1）中加有清洗药剂的反洗水进入清洗管线（3），同时令堵塞区域所在的电磁阀（6）打开，通过引流管（5）进入纵向排水管（11），对纵向排水管（11）进行定向清洗。