一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置技术领域
本发明涉及一种用于岩土工程和隧道工程中的挡水装置。特别是涉及一种快速处
理隧道中涌水突泥问题的用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置。
背景技术
随着地下空间的开发利用，地下铁路隧道、城市管线通道等的建设和运营中的安
全问题备受关注。而这些地下管道所经区域难免有含水层或岩层裂隙发育地带，在施工或
运营期间发生渗漏、涌水突泥等问题的概率非常大，在雨季洪涝灾害也时有发生。此类事故
的特点是突发性、高危害性等，一旦发生，轻则淹没或者掩埋设备、堵塞坑道、影响施工进度
和施工计划，重则造成隧道坍塌，引起地面塌陷，使地面建筑倒塌或破坏，导致重大的财产
生命安全隐患。因此，对于涌水突泥等这类问题的及时有效的处理方法越来越受到有关方
面的重视。
目前，对于隧道施工过程中遇到岩层裂隙发育或透水性强的区域，通常采用现浇
混凝土坝体进行挡水抢险，再利用灌浆等方法对渗漏带进行止水。这种方法具有以下缺点：
(1)投资较大；(2)时间周期长，不能满足涌水速度较大的险情，做不到有水即堵(3)挡水结
构拆除困难，导致隧道破坏或影响隧道安全使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于隧道渗漏、涌水突泥等情况快速治
理的用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置。
本发明所采用的技术方案是：一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装
置，包括气囊，所述气囊的一侧端通过双囊连接接头连接水囊的一侧端，所述水囊中设置有
用于贯穿双囊连接接头向气囊注气的注气管，所述水囊的另一侧端的端头上设置有与所述
的注气管相连的注气口，所述气囊的另一侧端设置有只能向气囊内侧进水的单向泄压阀
门，所述气囊内设置有进水端与所述的单向泄压阀门相连通的内侧泄水管，所述内侧泄水
管的出水口通过设置在气囊具有双囊连接接头一侧端上的泄水阀门连接外侧泄水管的一
端，所述外侧泄水管的另一端连接设置在所述水囊临近气囊一侧端上的用于向所述水囊内
导入水的进水阀。
所述的气囊临近水囊的一侧端上还设置有气囊压力表和报警器。
所述的气囊设置有单向泄压阀门的一侧端的端头上设置有锚固接头。
所述的水囊设置有注气口的一侧端上还设置有水囊压力表和报警器。
所述的双囊连接接头包括有：设置在水囊内侧的水囊内防水垫片，设置在水囊外
侧的水囊外防水垫片，设置在气囊外侧的气囊外防水垫片，设置在气囊内侧的气囊内防水
垫片，设置在水囊内防水垫片内侧的水囊法兰盘，设置在水囊外防水垫片和气囊外防水垫
片之间的中间法兰盘，设置在气囊内防水垫片内侧的气囊法兰盘，以及依次贯穿且用于紧
固所述的水囊法兰盘、水囊内防水垫片、水囊、水囊外防水垫片、中间法兰盘、气囊外防水垫
片、气囊、气囊内防水垫片和气囊法兰盘的螺丝和螺母，所述水囊法兰盘、水囊内防水垫片、
水囊、水囊外防水垫片、中间法兰盘、气囊外防水垫片、气囊、气囊内防水垫片和气囊法兰盘
的中心沿轴向形成有用于插入所述注气管的通孔。
所述的注气口包括有依次设置在所述水囊内侧的气口内防水垫片和气口内法兰，
依次设置在所述水囊外侧的气口外防水垫片和气口外法兰，依次贯穿且用于紧固气口外法
兰、气口外防水垫片、水囊、气口内防水垫片和气口内法兰的气口螺丝和螺母，以及依次贯
穿气口外法兰、气口外防水垫片、水囊、气口内防水垫片和气口内法兰的注气钢管，位于水
囊外侧的注气钢管上设置有阀门，位于水囊内侧的注气钢管连接位于水囊内的注气管。
所述的锚固接头包括有依次设置在所述气囊内侧的锚固内防水垫片和锚固内法
兰，依次设置在所述气囊外侧的锚固外防水垫片和锚固外法兰，以及依次贯穿且用于紧固
锚固内法兰、锚固内防水垫片、锚固外防水垫片和锚固外法兰的锚固螺丝和螺母，所述锚固
外法兰的中心部固定设置有挂鼻。
本发明的一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置，能够自动根据挡
水压力调整挡水能力。本发明的优点如下：
1、所用材料较便宜、结构简单，便于制作和安装。
2、根据水压自动调整挡水能力，适用性强。
3、安装拆卸方便，可多次重复利用。
附图说明
图1是本发明用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置的整体结构示意
图；
图2是本发明中注气口的结构示意图；
图3是图2的1-1剖视图；
图4是本发明中双囊连接接头的结构示意图；
图5是图4的2-2剖视图；
图6是本发明中锚固接头的结构示意图；
图7是图6的3-3剖视图.
图中
1：气囊 2：双囊连接接头
3：水囊 4：注气管
5：注气口 6：单向泄压阀门
7：内侧泄水管 8：外侧泄水管
9：泄水阀门 10：进水阀
11：气囊压力表和报警器 12：水囊压力表和报警器
13：锚固接头 14：外侧水压
15：管道壁 21：水囊内防水垫片
22：水囊外防水垫片 23：气囊外防水垫片
24：气囊内防水垫片 25：水囊法兰盘
26：中间法兰盘 27：气囊法兰盘
28：螺丝和螺母 29：通孔
31：气口内防水垫片 32：气口内法兰
33：气口外防水垫片 34：气口外法兰
35：气口螺丝和螺母 36：注气钢管
37：阀门 131：锚固内防水垫片
132：锚固内法兰 133：锚固外防水垫片
134：锚固外法兰 135：锚固螺丝和螺母
136：挂鼻
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡
胶囊装置做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置，包括
气囊1，所述气囊1的一侧端通过双囊连接接头2连接水囊3的一侧端，所述水囊3中设置有用
于贯穿双囊连接接头2向气囊1注气的注气管4，所述水囊3的另一侧端的端头上设置有与所
述的注气管4相连的注气口5，所述气囊1的另一侧端设置有只能向气囊1内侧进水的单向泄
压阀门6，所述气囊1内设置有进水端与所述的单向泄压阀门6相连通的内侧泄水管7，所述
内侧泄水管7的出水口通过设置在气囊1具有双囊连接接头2一侧端上的泄水阀门9连接外
侧泄水管8的一端，所述外侧泄水管8的另一端连接设置在所述水囊3临近气囊1一侧端上的
用于向所述水囊3内导入水的进水阀10。
所述的气囊1临近水囊3的一侧端上还设置有气囊压力表和报警器11。所述的气囊
1设置有单向泄压阀门6的一侧端的端头上设置有锚固接头13。所述的水囊3设置有注气口5
的一侧端上还设置有水囊压力表和报警器12。
气囊1由鼓风机、空压机等设备经安装在水囊3上的注气口4、水囊3内部的注气管
4、双囊连接接头2等充气，至一定气压后撑满管道，可用以快速抵挡管道内涌水产生的外部
水压。在外部水压超过气囊1右端下部的单向泄压阀门6的阀值时，该单向泄压阀门6打开，
外部涌水通过单向泄压阀门6、内侧泄水管7、泄水阀门9、进水阀10进入水囊3中。
如图2、图3所示，所述的注气口5包括有依次设置在所述水囊3内侧的气口内防水
垫片31和气口内法兰32，依次设置在所述水囊3外侧的气口外防水垫片33和气口外法兰34，
依次贯穿且用于紧固气口外法兰34、气口外防水垫片33、水囊3、气口内防水垫片31和气口
内法兰32的气口螺丝和螺母35，以及依次贯穿气口外法兰34、气口外防水垫片33、水囊3、气
口内防水垫片31和气口内法兰32的注气钢管36，位于水囊3外侧的注气钢管36上设置有阀
门37，位于水囊3内侧的注气钢管36连接位于水囊3内的注气管4。
如图4、图5所示，所述的双囊连接接头2包括有：设置在水囊3内侧的水囊内防水垫
片21，设置在水囊3外侧的水囊外防水垫片22，设置在气囊1外侧的气囊外防水垫片23，设置
在气囊1内侧的气囊内防水垫片24，设置在水囊内防水垫片21内侧的水囊法兰盘25，设置在
水囊外防水垫片22和气囊外防水垫片23之间的中间法兰盘26，设置在气囊内防水垫片24内
侧的气囊法兰盘27，以及依次贯穿且用于紧固所述的水囊法兰盘25、水囊内防水垫片21、水
囊3、水囊外防水垫片22、中间法兰盘26、气囊外防水垫片23、气囊1、气囊内防水垫片24和气
囊法兰盘27的螺丝和螺母28，所述水囊法兰盘25、水囊内防水垫片21、水囊3、水囊外防水垫
片22、中间法兰盘26、气囊外防水垫片23、气囊1、气囊内防水垫片24和气囊法兰盘27的中心
沿轴向形成有用于插入所述注气管4的通孔29。
如图6、图7所示，所述的锚固接头13包括有依次设置在所述气囊1内侧的锚固内防
水垫片131和锚固内法兰132，依次设置在所述气囊1外侧的锚固外防水垫片133和锚固外法
兰134，以及依次贯穿且用于紧固锚固内法兰132、锚固内防水垫片131、锚固外防水垫片133
和锚固外法兰134的锚固螺丝和螺母135，所述锚固外法兰134的中心部固定设置有挂鼻
136。
本发明的一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置，在发生渗漏、涌
水突泥、洪水倒灌等情况需要紧急抢险时，先由水囊一端的注气口通过注气管向气囊充气
至一定内压，使其膨胀塞满整个隧道断面，起到挡水的作用。在气囊结构挡水测安置单向泄
压阀门，设定单向泄压阀门的压力值，当水压大于该压力值时，水通过单向泄压阀门经由预
设的管道流入水囊中，从而保持气囊一测的水压不超过设定值而保证气囊的稳定性。当水
囊被充灌满后，形成了能够抵抗很大水平推力的水囊结构。该结构可以确保在水压继续增
大时前面气囊的挡水能力和稳定性(即自锁效用)。结合后续的注浆堵渗、排水等治理方案，
形成快速有效的治理方案。治理结束后，排出自锁式橡胶囊内的水(气)，便可方便的回收储
存。
隧道施工时应根据前期的地勘报告提供的场地工程地质条件(包括周围地质条
件、含水层分布等)，如果水头较高，需采用本发明提出的用于隧道抗洪抢险的自锁式水气
双舱橡胶囊装置。
本发明的一种用于隧道抗洪抢险的自锁式水气双舱橡胶囊装置存放点的选取要
满足以下条件：1、距离施工区域较近；2、存放地点干净平整，无杂物，方便自锁式橡胶囊的
存取；3、没有可能对橡胶囊造成损害的尖锐物体。另外，保证有充足、方便易取的充灌材料
(水、气)和水管等。
当遇到涌水突泥现象时，应迅速从存放点取出自锁式橡胶囊，铺设在待保护的区
段之前，将注气口与鼓风机(空压机)相连，打开充气阀门，快速充气使气囊膨胀，同时注意
观察与气压表警报器是否预警已达到临界压力。待橡胶囊气囊充气至设计使用气压后关闭
充气设备，并关闭充气阀门，此时气囊可有效发挥挡水作用。当外部水压超过单向泄压阀门
阀值时，单向泄压阀门打开，水通过单向泄压阀门、导水管、泄水阀门等流入水囊内，水囊逐
渐被充满，水囊在自重和充灌压力下与隧道壁产生较大的摩擦力，能够与前面的气囊共同
作用起到稳定挡水的作用。在气囊充气完毕后，即可开始撤离人员与相关的设备，进行后续
的注浆堵渗工作。
在有条件的情况下，气囊安装时可将气囊通过锚固接头与隧道内的锚杆或其他固
定设施连接起来，进一步增大橡胶囊的稳定性。
治理结束后，对自锁式橡胶囊进行泄水(气)，检查各部位使用情况和损伤程度，折
叠后妥善存放，方便重复使用。