CN102392661A - 隧道高压富水区注浆施工方法以及孔口管组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工技术，特别是一种隧道高压富水区注浆施工方法以及用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，能够以简单可靠的方式实现隧道高压富水区注浆施工。所述隧道高压富水区注浆施工方法包括以下步骤：在所述隧道的工作壁上形成垂直于或倾斜于所述工作壁表面延伸的钻孔，在所述钻孔中填满流态的可固化的填充剂；将孔口管的内端插入所述钻孔中，使得所述填充剂从所述孔口管的外表面与所述钻孔的内表面之间的间隙中挤出所述钻孔之外；将所述孔口管固定到所述工作壁；将所述孔口管的外端封闭。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术，特别是一种隧道高压富水区注浆施工方法以及用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件。
背景技术
随着我国地铁和高铁的发展，出现了大量穿越大江、大河铁路隧道，同时，由于线路增多和设计标准提高，对隧道的要求也相应提高，具有规模大、设计标准高、涉及工法多、水压大、盾构掘进距离长、线路相互交叉等施工特点。
在现有技术中，针对在盾构隧道径向注浆施工过程中所需的封堵浆液回流和堵水，需要对衬砌背后和原有岩体之间缝隙进行填充注浆加固，以利于隧道施工操作。针对高压富水区隧道，需要采用超前注浆加固，而是否能成功快速牢固地安设孔口管是能否注浆正常、安全施工的前提。在传统的方法中，形成钻孔，直接采用水泥材料将孔口管固定在钻孔中，但其对孔口管的锚固力不佳，而且需要通过增加锚固长度提高锚固力，因此在管片厚度的受到限制的情况下达不到锚固要求，无法实现可靠锚固。
发明内容
本发明的实施例提供一种隧道高压富水区注浆施工方法以及用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，能够以简单可靠的方式实现隧道高压富水区注浆施工。
根据本发明的一个方面，提供一种隧道高压富水区注浆施工方法，其包括以下步骤：
在所述隧道的工作壁上形成垂直于或倾斜于所述工作壁表面延伸的钻孔，在所述钻孔中填满流态的可固化的填充剂；
将孔口管的内端插入所述钻孔中，使得所述填充剂从所述孔口管的外表面与所述钻孔的内表面之间的间隙中挤出所述钻孔之外；
将所述孔口管固定到所述工作壁；
将所述孔口管的外端封闭。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述孔口管的内端封闭，或者所述孔口管的外端封闭，或者所述孔口管的内端与外端之间不存在内通路，所述封闭为临时封闭或永久封闭。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的将所述孔口管固定到所述工作壁包括：
将多个螺栓固定到所述工作壁，将所述孔口管焊接到所述螺栓，所述孔口管优选地通过钢筋焊接到所述螺栓；
和/或
将多个螺栓穿过所述孔口管的法兰盘或凸缘的边缘，以将所述孔口管固定到所述工作壁。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述填充剂包括速凝水泥，优选地包括硫铝水泥。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述钻孔的直径为50-70cm，优选地为60cm。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述隧道高压富水区注浆施工方法进一步包括：
根据所述工作壁的富水情况，确定所述填充剂的类型和/或不同类型填充剂之间的配比；和/或
根据所述工作壁的液压情况，确定用于固定所述孔口管的所述螺栓的数量和/或固定位置；和/或
根据所述孔口管的管外端处的液压情况控制所述管外端的开通或关闭。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述隧道是在盾构隧道施工或非盾构隧道施工中的高压富水区的横通道或者顶管法施工隧道。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述孔口管的数量为多个；优选地，所述多个孔口管中的至少两个孔口管通过单一固定盘固定。
根据本发明的另一方面，提供一种用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，其包括：
中空的孔口管，其具有相反的管内端和管外端，所述管内端插入所述隧道的工作壁中；
安装到所述管外端的径向外侧的法兰盘或与所述孔口管集成的从所述管外端外侧沿径向向外突出的凸缘，而且所述法兰盘或凸缘上具有沿垂直于所述工作壁表面的方向穿透所述法兰盘或凸缘的安装孔；
止水阀，其安装到所述管外端并能够选择性地开通或关断所述管外端；和
多个膨胀螺栓，其穿过所述法兰盘或凸缘的安装孔紧固到所述隧道的工作壁中。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述孔口管的外表面具有凹凸结构；
和/或
所述孔口管组件包括：缠绕在所述孔口管的外表面上的丝线。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述凹凸结构包括以下中的一种或多种的组合：多个凸点；沿所述孔口管的外表面的周向延伸的多个连续或不连续的凸环；从所述孔口管的外表面朝向所述管外端方向倾斜突出的多个突刺。
通过本发明的各实施例提供的隧道高压富水区注浆施工方法和用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，能够以简单可靠的方式实现隧道高压富水区注浆施工。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的隧道高压富水区注浆施工方法的流程图。
图2是根据本发明的实施例的用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件的结构示意图。
图3是本发明的技术方案用于盾构隧道施工或非盾构隧道施工中的高压富水区的横通道中的应用示意图。
图4是根据本发明的隧道高压富水区注浆施工方法采用多个孔口管的实施例的示意图。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供一种隧道高压富水区注浆施工方法，如图1中所示，其包括以下步骤：
在所述隧道的工作壁上形成垂直于或倾斜于所述工作壁表面延伸的钻孔，在所述钻孔中填满流态的可固化的填充剂(步骤101)；
将孔口管的内端插入所述钻孔中，使得所述填充剂从所述孔口管的外表面与所述钻孔的内表面之间的间隙中挤出所述钻孔之外(步骤102)；
将所述孔口管固定到所述工作壁(步骤103)；
将所述孔口管的外端封闭(步骤104)。
这样，通过将所述孔口管插入隧道工作壁上的钻孔中的填充剂中，可利用挤压力使填充剂在钻孔中更均匀分布，多余的填充剂可沿孔口管与钻孔之间的间隙流动进行充分填充，由此填充剂在固化后能够更好地将孔口管锚固在工作壁的钻孔中。
应理解，在隧道中的注浆技术中，这种隧道高压富水区注浆施工方法适用于高压富水区，能够提供较高的锚固力。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述孔口管的内端封闭，或者所述孔口管的外端封闭，或者所述孔口管的内端与外端之间不存在内通路，所述封闭为临时封闭或永久封闭。这样，填充剂无法从孔口管的内通路中流出，而只能通过孔口管与钻孔之间的空隙被挤出钻孔之外，从而利用孔口管的挤压力使填充剂在钻孔中均匀分布。
在一个实施例中，临时封闭可通过止水阀实现，从而选择性地开通或关闭孔口管的外端。通过设置这种止水阀，使得孔口管可重复使用从而可根据需要重复进行注浆加固操作。例如，在一次注浆操作完成之后，可将止水阀关闭；在下一次需要再进行注浆时，可将止水阀开通，并沿孔口管纵向钻开已经固化的填充剂以重新开通孔口管的内通道用于再次注浆。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的将所述孔口管固定到所述工作壁包括：
将多个螺栓固定到所述工作壁，将所述孔口管焊接到所述螺栓，所述孔口管优选地通过钢筋焊接到所述螺栓；
和/或
将多个螺栓穿过所述孔口管的法兰盘或凸缘的边缘，以将所述孔口管固定到所述工作壁。
通过多个螺栓(例如膨胀螺栓)可将孔口管相对于工作壁固定就位。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述填充剂包括水泥(例如速凝水泥)，优选地包括硫铝水泥。所用填充剂可以是普通类型的水泥，在需要时也可以是专用类型的水泥(例如，硫铝水泥)，甚至可以是不同类型水泥的混合物。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述钻孔的直径为50-70cm，优选地为60cm。选择这样的参数对既有管片整体性有很好的保护。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述的隧道高压富水区注浆施工方法进一步包括：
根据所述工作壁的富水情况，确定所述填充剂的类型和/或不同类型填充剂之间的配比；和/或
根据所述工作壁的液压情况，确定用于固定所述孔口管的所述螺栓的数量和/或固定位置；和/或
根据所述孔口管的管外端处的液压情况控制所述管外端的开通或关闭。
在一个实施例中，对于工作壁和/或孔口管的管外端的液压情况可提供压力传感器。在一个实施例中，可通过止水阀控制管外端的开通或关闭。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述隧道是在盾构隧道施工或非盾构隧道施工中的高压富水区的横通道。在一个实施例中，所述隧道也可以是非盾构类隧道施工隧道，例如顶管法施工隧道。
图3是本发明的技术方案用于盾构隧道施工或非盾构隧道施工中的高压富水区的横通道中的应用示意图。其中，需要在双线主隧道301和302之间形成横通道330。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述孔口管的数量为多个。而且优选地，所述多个孔口管中的至少两个孔口管通过单一固定盘固定。
图4是根据本发明的隧道高压富水区注浆施工方法采用多个孔口管的实施例的示意图。其中，以框形例示的通道330的正面工作壁上可设置多个孔口管220。应理解，虽然在图4中所示的多个孔口管220以均匀方式形成阵列结构，不过在实际应用中，多个孔口管也可以根据需要形成不均匀分布的阵列。
在一个实施例中，多个钻孔基于工作壁表面法向向外发散地倾斜于工作壁表面延伸，使得多个孔口管也相应地基于工作壁表面法向向外发散地朝向工作壁中延伸，由此有利于后续的注浆施工操作。
通过同时使用多个孔口管，可实现更均匀的注浆，而且也可根据工作壁的不同情况(例如液压或注浆情况)布置多个孔口管的插入位置，以更好地针对工作壁的抵制状况进行注浆操作。
使用单一固定盘固定多个孔口管，一方面可在多个孔口管密排时节省安装空间，另一方面可起到增强锚固的作用。
在优选实施例中，还可进一步提供增强结构(例如增强板)以进一步强化固定盘以及孔口管安装的整体锚固力。
在一个优选实施例中，本发明提供的隧道高压富水区注浆施工方法包括以下步骤：
在盾构隧道的需加固的侧向工作壁上形成钻孔，在钻孔中填满水泥(普通水泥或硫铝水泥)，水泥的类型的配比根据盾构掘进的富水情况确定；
将孔口管的内端插入钻孔中，孔口管外径与钻孔内径之间存在间隙，因而可利用该间隙和孔口管的推入压力使得水泥浆从孔口管外壁与钻孔内壁之间的间隙中挤出到钻孔之外，其中孔口管的内端可在插入钻孔前以水泥充满封堵；
将孔口管固定到工作壁，其中，可利用手电钻打眼将高强膨胀螺栓固定到工作壁上，然后通过法兰盘与高强螺栓连接，高强螺栓的数量和/或固定位置可根据工作壁的液压情况而现场确定；
从外部将钻孔以及孔口管封闭。
由此，实现了孔口管的可靠安装。
根据本发明的另一方面，提供一种用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，其包括：
中空的孔口管，其具有相反的管内端和管外端，所述管内端插入所述隧道的工作壁中；
安装到所述管外端的径向外侧的法兰盘或与所述孔口管集成的从所述管外端外侧沿径向向外突出的凸缘，而且所述法兰盘或凸缘上具有沿垂直于所述工作壁表面的方向穿透所述法兰盘或凸缘的安装孔；
止水阀，其安装到所述管外端并能够选择性地开通或关断所述管外端；和
多个膨胀螺栓，其穿过所述法兰盘或凸缘的安装孔紧固到所述隧道的工作壁中。
图2是根据本发明的实施例的用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件的结构示意图，其包括：
中空的孔口管220，其具有相反的管内端和管外端(在图2中分别显示为孔口管330的右端和左端)，所述管内端(图2中所示的孔口管220的右端)插入所述隧道的工作壁201中(图2中显示为插入工作壁201的钻孔202中)；
安装到所述管外端(图2中所示的孔口管220的左端)的径向外侧的法兰盘240，而且所述法兰盘240上具有沿垂直于所述工作壁201表面的方向穿透所述法兰盘240的安装孔；
止水阀230，其安装到所述管外端(图2中所示的孔口管220的左端)并能够选择性地开通或关断所述管外端(图2中所示的孔口管220的左端)；和
多个膨胀螺栓250，其穿过所述法兰盘240的安装孔紧固到所述隧道的工作壁201中。
较佳地，在本发明的各实施例中，
所述孔口管的外表面具有凹凸结构；
和/或
所述孔口管组件包括：缠绕在所述孔口管的外表面上的丝线(例如麻绳)。
通过使孔口管外表面具有凹凸结构，能够在孔口管被锚固时增大孔口管外表面的表面摩擦力，从而有利于增强孔口管锚固。
较佳地，在本发明的各实施例中，所述凹凸结构包括以下中的一种或多种的组合：多个凸点；沿所述孔口管的外表面的周向延伸的多个连续或不连续的凸环；从所述孔口管的外表面朝向所述管外端方向倾斜突出的多个突刺。
所述凹凸结构用于增大孔口管外表面的粗糙度，可采取各种构形。例如，凹凸结构可为：任意形状的多个凸起(例如为多个凸点)；沿孔口管外表面的周向延伸的连续或不连续的多个凸环；朝向钻孔的开口(对应于孔口管外端，即图2中所示孔口管左端)倾斜突出的多个突刺(可阻止孔口管从钻孔中脱出)；或者它们的任意组合。
通过在孔口管外表面上缠绕丝线，也能够在孔口管被锚固时增大孔口管外表面的表面摩擦力，从而有利于增强孔口管锚固。
在一个实施例中，提供一种双线主隧道在高压富水区施作横通道的方法，其中使用根据本发明各实施例的孔口管，包括以下步骤：
1、先用取芯钻取出直径50-70cm的孔，深度视主隧道管片的厚度而定，少管片厚度5cm；
2、孔内填满速凝高强水泥浆，孔口管里端用速凝高强水泥浆充满；
3、把孔口管慢慢的下入孔内，使速凝高强水泥浆从孔壁外端挤出；
4、用手电钻在隧道管片上钻孔固定高强膨胀螺栓，孔口管法兰盘与螺栓连接；
5、外部封孔，最终达到固定孔口管的目的。
根据本发明实施例的方法应用于双线主隧道在高压富水区施作横通道的方法，安全可靠，经济合理。
通过本发明的实施例提供的隧道高压富水区注浆施工方法和和用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，能够成功快速牢固地安设好孔口管，从而能够以简单可靠的方式实现隧道高压富水区注浆施工。
显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述隧道的工作壁上形成垂直于或倾斜于所述工作壁表面延伸的钻孔，在所述钻孔中填满流态的可固化的填充剂；
将孔口管的内端插入所述钻孔中，使得所述填充剂从所述孔口管的外表面与所述钻孔的内表面之间的间隙中挤出所述钻孔之外；
将所述孔口管固定到所述工作壁；
将所述孔口管的外端封闭。
2.如权利要求1所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述孔口管的内端封闭，或者所述孔口管的外端封闭，或者所述孔口管的内端与外端之间不存在内通路，所述封闭为临时封闭或永久封闭。
3.如权利要求1或2所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述的将所述孔口管固定到所述工作壁包括：
将多个螺栓固定到所述工作壁，将所述孔口管焊接到所述螺栓，所述孔口管优选地通过钢筋焊接到所述螺栓；
和/或
将多个螺栓穿过所述孔口管的法兰盘或凸缘的边缘，以将所述孔口管固定到所述工作壁。
4.如权利要求1至3中任一项所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述填充剂包括速凝水泥，优选地包括硫铝水泥。
5.如权利要求1至4中任一项所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述钻孔的直径为50-70cm，优选地为60cm。
6.如权利要求1至5中任一项所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，进一步包括：
根据所述工作壁的富水情况，确定所述填充剂的类型和/或不同类型填充剂之间的配比；和/或
根据所述工作壁的液压情况，确定用于固定所述孔口管的所述螺栓的数量和/或固定位置；和/或
根据所述孔口管的管外端处的液压情况控制所述管外端的开通或关闭。
7.如权利要求1至6中任一项所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述隧道是在盾构隧道施工或非盾构隧道施工中的高压富水区的横通道或者顶管法施工隧道。
8.如权利要求1至7中任一项所述的隧道高压富水区注浆施工方法，其特征在于，所述孔口管的数量为多个；优选地，所述多个孔口管中的至少两个孔口管通过单一固定盘固定。
9.一种用于隧道高压富水区注浆施工的孔口管组件，其特征在于，包括：
中空的孔口管，其具有相反的管内端和管外端，所述管内端插入所述隧道的工作壁中；
安装到所述管外端的径向外侧的法兰盘或与所述孔口管集成的从所述管外端外侧沿径向向外突出的凸缘，而且所述法兰盘或凸缘上具有沿垂直于所述工作壁表面的方向穿透所述法兰盘或凸缘的安装孔；
止水阀，其安装到所述管外端并能够选择性地开通或关断所述管外端；和
多个膨胀螺栓，其穿过所述法兰盘或凸缘的安装孔紧固到所述隧道的工作壁中。
10.如权利要求9所述的孔口管组件，其特征在于，
所述孔口管组件包括：缠绕在所述孔口管的外表面上的丝线；
和/或
所述孔口管的外表面具有凹凸结构，且优选地所述凹凸结构包括以下中的一种或多种的组合：多个凸点；沿所述孔口管的外表面的周向延伸的多个连续或不连续的凸环；从所述孔口管的外表面朝向所述管外端方向倾斜突出的多个突刺。
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