CN110714769B - 一种监测计安装装置及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种监测计安装装置及安装方法。所述监测计安装装置包括：主管，所述主管包括主体闸阀、用于与盾构管片连接的第一管体以及用于与钻机连接的第二管体，所述第一管体与所述第二管体通过所述主体闸阀连接；支管，所述支管的一端设置在所述第二管体上，所述支管的另一端向远离所述盾构管片的方向延伸；安装件，用于与监测计连接，并适于推动所述监测计在所述主管和所述支管内移动。本发明实现了管片背后水压监测装置的有效可靠安装，减小了带压水环境洞内钻孔的涌水风险，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及地铁隧道盾构施工技术领域，具体而言，涉及一种监测计安装装置及安装方法。
背景技术
盾构隧道施工后及运营过程中需要对外部水压进行持续监测，因此在盾构施工成环后需要在管片背后进行水压力监测计的安装，通常采用钻孔、预埋的方式安装，但在实际运用中水压计的安装钻孔过程属于带压力水的施工，特别是在砂卵地层中，直接钻孔后会造成管片后方压力水涌入，甚至造成涌砂，对洞内环境造成污染，同时也存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中在带压水环境下通过管片钻孔安装水压计时，不可避免的发生承压水及砂的涌入，存在安全隐患。
为解决上述问题，本发明提供一种监测计安装装置，包括：
主管，所述主管包括主体闸阀、用于与盾构管片连接的第一管体以及用于与钻机连接的第二管体，所述第一管体与所述第二管体通过所述主体闸阀连接；
支管，所述支管的一端设置在所述第二管体上，所述支管的另一端向远离所述盾构管片的方向延伸；
安装件，用于与监测计连接，并适于推动所述监测计在所述主管和所述支管内移动。
优选地，所述支管包括第一支管和第二支管，所述第一支管与所述第二支管分别连接在所述第二管体的相对两侧。
优选地，所述第一支管的远离所述盾构管片的一端设置有次闸阀。
优选地，所述安装件包括中空管和动力机构，所述中空管与所述监测计连接，所述动力机构与所述中空管连接，所述动力机构用于推动所述中空管移动，进而带动所述监测计移动。
优选地，所述监测计的末端设置有连接片，所述连接片上设置有第一连接孔，所述中空管的始端设置有与所述第一连接孔对应的第二连接孔。
优选地，还包括闭水胶圈，分别安装于所述第二管体和所述第二支管内，所述闭水胶圈用于所述第二管体内放置所述钻机处的闭水和所述第二支管内放置所述监测计处的闭水。
优选地，所述闭水胶圈与所述第二管体和所述第二支管之间分别通过螺纹丝扣连接，且所述闭水胶圈内与所述第二管体和所述第二支管连接的接口处还设置有带丝扣的紧固圈。
本发明提供的监测计安装装置相比现有技术，具有如下有益效果：
本发明提供的装置应用于盾构隧道中，在主管上与支管分叉部位之前设置主体闸阀，用以紧急情况下的关闭，通过闭水胶圈进行作业过程的阻水，配合监测计安装装置预留的注浆孔位，在紧急关闭主体闸阀后可进行注胶封堵，实现了管片背后水压监测装置的有效可靠安装，减小了带压水环境洞内钻孔的涌水风险。从施工安全的角度出发，将施工中不可控风险变为可控，解决了现有技术中在钻孔安装水压计时，遇到突发情况无法及时封堵的问题。
本发明还提供一种监测计安装方法，采用如上任一项所述的监测计安装装置进行安装，包括如下步骤：
步骤S1，将所述监测计安装装置于初始状态下安装于所述盾构管片上；其中，所述监测计安装装置的初始状态为：钻机的钻头和钻杆安装于所述监测计安装装置的第二管体内，所述监测计安装装置的主体闸阀和次闸阀关闭，所述监测计安装装置的第二支管的远离盾构管片的一端密封；
步骤S2，开启所述钻机、所述主体闸阀和所述次闸阀,在所述盾构管片上钻孔；
步骤S3，判断钻进过程中水压是否过大，若水压过大，则进入步骤S9，否则进入步骤S4；
步骤S4，继续钻进作业至钻孔结束，退回所述钻头，关闭所述主体闸阀，将所述监测计和所述安装件连接后置于所述第二支管内；
步骤S5，所述监测计安装装置的第一支管排渣结束后，关闭所述次闸阀，打开所述主体闸阀，将所述监测计推入钻好的孔内；
步骤S6，所述第一支管连接注浆套件，打开所述次闸阀，进行注浆封堵；
步骤S7，停止注浆，关闭所述次闸阀，封堵所述第二支管的远离盾构管片的一端；
步骤S8，移除所述监测计安装装置；
步骤S9，若水压过大，退回所述钻头和所述钻杆，关闭所述主体闸阀；并根据钻进深度确定是否推入所述监测计，进入步骤S10或者步骤S11。
步骤S10，当不推入所述监测计时，所述第一支管接所述注浆套件，开启所述主体闸阀，进行紧急封堵，进入步骤S7；
步骤S11，当推入所述监测计时，具体包括如下步骤：
步骤S11-1，所述第一支管接所述注浆套件，所述第二支管内安装所述监测计及所述安装件；
步骤S11-2，开启所述主体闸阀；
步骤S11-3，从所述第二支管内推入所述监测计；
步骤S11-4，推入所述注浆套件，进行阶段性注浆,进入步骤S7。
进一步地，所述阶段性注浆包括如下步骤：
先注入水玻璃和水泥浆进行快速封堵，而后开启一部分出渣阀门，即打开部分次闸阀，使得钻孔内部水压将浆液向外推部分距离，同时前后推动监测计，使得监测计前端形成净水段，即监测计前端无浆液，而后关闭次闸阀，静置监测计安装装置，等待浆液凝固。
进一步地，步骤S8中所述移除所述监测计安装装置具体包括：
步骤S81，拆除所述第二管体，关闭所述主体闸阀，继续检测水压；
步骤S82，水压检测完成后，检测所述主体闸阀出口是否有渗漏水，如有，则在所述主体闸阀处连接所述注浆套件再次进行注浆封堵，浆液凝固后拆除所述主体闸阀。
本发明提供的监测计安装方法相比现有技术具有的有益效果与监测计安装装置相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中监测计安装装置的整体结构图；
图2为本发明实施例中水压计的结构简图；
图3为本发明实施例中安装件的局部结构图；
图4为本发明实施例中水压计与安装件连接结构图；
图5为本发明实施例中闭水胶圈的结构图；
图6为本发明实施例中闭水胶圈的正视图；
图7为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的初始状态图；
图8为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第一状态图；
图9为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第二状态图；
图10为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第三状态图；
图11为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第四状态图；
图12为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第五状态图；
图13为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第六状态图；
图14为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第七状态图；
图15为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第八状态图；
图16为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第九状态图；
图17为本发明另一实施例中监测计安装装置使用时的第十状态图。
附图标记说明：
1-主管；2-支管；3-安装件；4-监测计；5-插销；6-闭水胶圈；7-钻机；8-盾构管片；
11-第一管体；12-第二管体；13-主体闸阀；
21-第一支管；22-第二支管；
31-中空钢管；
41-引出线；42-连接片；
61-胶圈；62-垫圈；63-紧固圈；64-通孔；
71-钻头；72-钻杆；
211-次闸阀；
311-第二连接孔；421-第一连接孔。
具体实施方式
在已完工的盾构管片背后安装水压力监测计时，常规工艺是钻孔、预埋、临时封堵、检测完成后取出监测计(也可以不取)、最终封堵，钻孔过程中对背后的水压无法估量，尤其是在地下水丰富且压力较大的场景中，钻孔过程可能造成突发涌水，无法第一时间进行封堵。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参阅图1所示，本发明实施例提供一种监测计4安装装置，包括：
主管1，包括主体闸阀13、用于与盾构管片8连接的第一管体11以及用于与钻机7连接的第二管体12，第一管体11与第二管体12通过主体闸阀13连接；
支管2，支管2的一端设置在第二管体12上，支管2的另一端向远离盾构管片8的方向延伸；
安装件3，用于与监测计4连接，并适于推动监测计4在主管1和支管2内移动。
第一管体11与盾构管片8螺纹连接，由此便将监测计4安装装置固定于盾构管片8上。使用时，钻机7的钻头71和钻杆72提前安装于第二管体12内，钻孔时，主体闸阀13打开，支管2用于排渣，钻孔及排渣完成后，利用安装件3将监测计4从支管2内推入，并进而经主管1推入钻好的孔内，而后再经支管2进行注浆封堵，封堵完成后关闭主体闸阀13，拆除钻机7，封堵主管1，从而完成监测计4的安装。本实施例中监测计4包括水压力监测计4，以下简称为水压计。
在钻孔过程中，观察支管2处出渣口的水流量大小，结合施工经验判断水压是否过大，如若水压过大，则放弃在此处盾构管片8安装水压计，退出钻头71和钻杆72，拆除钻机7，第二管体12的远离盾构管片的一端通过闭水胶圈6阻水，并及时关闭主体闸阀13，防止发生涌水或涌沙，接着在支管2处接通注浆套件，进行注浆封堵。其中注浆套件包括注浆管件和注浆机。如此，在钻进过程中，如突遇承压水，则可以通过关闭主体闸阀13进行紧急情况下的关闭，安全性高。
本发明提供的装置应用于盾构隧道中，通过闭水胶圈6进行作业过程的阻水，配合监测计4安装装置预留的注浆孔位，在紧急关闭主体闸阀13后可进行注胶封堵，实现了管片背后水压监测装置的有效可靠安装，减小了带压水环境洞内钻孔的涌水风险。
优选地，支管2包括第一支管21和第二支管22。第一支管21适用于排渣及注浆封堵；第二支管22适用于推入水压计。如此，排渣、封堵及水压计推入互不干扰，能够提高水压计安装装置适应突发情况的能力。优选地，第一支管21与第二支管22连接在第二管体12的左右两侧，使得第一支管21、主管1及第二支管22在同一平面上，如此，主管1连接在盾构管片8上，钻机7钻进时，第一支管21和第二支管22分别位于主管1的左右两侧，便于第一支管21与排渣部件连接以进行排渣，以及第二支管22与安装件3连接以推入水压计，便于该水压计安装装置的使用。
进一步地，第一支管21的远离盾构管片的一端设置有次闸阀211，适用于钻进过程中的排渣控制。
水压计连接于安装件3的前端，使用时，推动安装件3，以将水压计由第二支管22推入主管1内，并进而推入盾构管片8内的钻孔内。所谓的前后以靠近盾构管片8的方向为前、远离盾构管片8的方向为后。
安装件3可以为杆件或者管件，本实施例优选为中空管，更优选为中空钢管31。这里将安装件3设置为内部空心的，主要是在后期注浆封堵时，可以根据钢管端部流出浑浊浆液来作为停止注浆的依据。安装件还包括动力机构，中空管与监测计连接，动力机构与中空管连接，动力机构用于推动中空管移动，进而带动监测计移动。
中空钢管31与水压计之间的连接方式不作具体限制，本实施例给出一种优选方式，如图2所示，在水压计的尾端焊接连接片42，用于与中空钢管31连接，水压计上还连接有引出线41，用于连接监测仪器。
具体地，连接片42上设置有第一连接孔421，如图3所示，中空钢管31的前端设置有第二连接孔311，如图4所示，连接片42伸入中空钢管31内，且第一连接孔421与第二连接孔311对应，插销5插入第一连接孔421和第二连接孔311，实现水压计与中空钢管31的连接固定。第一连接孔421和第二连接孔311的数量可以为多个，且第一连接孔421和第二连接孔311的数量相等，以提高水压计与中空钢管31的连接强度。优选地，第一连接孔421为两个，第二连接孔311为两个。
如图5、6所示，闭水胶圈6是在施工前即安装在主管1以及第二支管22内，具有一定的闭水作用，闭水胶圈6中央开设通孔64，适于与穿过的杆件紧密贴合。本实施例中杆件包括钻杆72、中空钢管31、注浆管。
如图6所示，闭水胶圈6内部包括多层胶圈61，闭水胶圈6与第二管体12或者第二支管22之间分别通过螺纹丝扣连接。优选地，闭水胶圈6内部包括胶圈61和垫圈62，且胶圈61和垫圈62之间分层间隔设置，在闭水胶圈6内部与第二管体12和第二支管22连接的接口处还设置有带丝扣的紧固圈63，以保证垫圈62与胶圈61都能够卡紧。
本发明从施工安全的角度出发，将施工中不可控风险变为可控，解决了现有技术中在钻孔安装水压计时，遇到突发情况无法及时封堵的问题，本发明通过主管1进行钻孔，第二支管22进行水压计安装，在主管1上与支管2分叉部位之前设置主体闸阀13，用以紧急情况下的关闭。本发明提供的装置可以适用于地下水丰富且压力较大场景中，在遇到较大压力水源时，可以及时封堵，避免造成突发涌水或涌沙，便捷有效地对压力水进行闸阀控制，降低风险。
另外，本发明通过闸阀控制以及闭水胶圈6将整个钻进、退钻、水压计推入及注浆封堵这些过程全部封闭在装置内部完成，不仅安全性高，且对管内环境污染较小。
需要说明的是，本发明提供的装置不仅可以用于水压计的安装，也可以用于地下结构钎探监测作业过程中其他带水压环境下其他监测计4的安装，具有很大的实用性以及较广的适应性。
本发明另一实施例还提供一种采用上述水压计安装装置进行水压计安装的方法，具体如下：
步骤S1，在盾构管片8上安装水压计安装装置，此时监测计4安装装置处于初始状态，其中，如图7所示，监测计4安装装置的初始状态为：主管1的远离盾构管片的一端连接钻机7，钻头71及钻杆72预先安装于主管1内，主体闸阀13和次闸阀211处于关闭状态，第二支管22的远离盾构管片的一端采用闭水胶圈6密封。
步骤S2，如图8所示，钻机7开启，进行钻进工作，主体闸阀13和次闸阀211旋转打开，处于贯通状态。
步骤S3，如图9所示，根据第一支管21的出渣口处的水流量大小，判断水压是否过大，若水压过大则进入步骤S9，否则进入步骤S4；
步骤S4，如图10所示，钻孔结束后，钻头71退回，关闭主体闸阀13，更换第二支管22远离盾构管片的一端处的闭水胶圈6，安装水压计至中空钢管31上，并将水压计和部分中空钢管31置于第二支管22内。
步骤S5，如图11所示，排渣结束后，关闭次闸阀211，打开主体闸阀13，将水压计推入主管1，继而推入盾构管片8内的钻孔内。
步骤S6，如图12所示，水压计在钻孔内安装好后，第一支管21连接注浆管件和注浆机，打开次闸阀211，进行注浆封堵。
步骤S7，如图13所示，当中空钢管31的远离监测计的一端出现浑浊浆液时，停止注浆，关闭次闸阀211，同时从中空钢管31内放水至出清水后将中空钢管31的远离监测计的一端弯折以进行封堵。
步骤S8，移除监测计4安装装置，具体包括如下两个小的步骤：
步骤S81，如图14所示，注浆结束后，将第二管体12拆除，将主体闸阀13旋转至仅供引出线41和中空钢管31通过，继续检测水压，而后进入步骤S82。其中，第二管体12拆除后，采用电镐等设备凿除清理后可继续使用。应当理解的是，支管2设置在第二管体12上，因此，拆除第二管体12时，支管2也一同拆除。
步骤S82，如图15所示，水压检测完成后，根据主体闸阀13出口判断是否有渗漏水，如有则在主体闸阀13出口处接注浆管再次进行注浆封堵，后期凝固后将主体闸阀13拆除即可，至此完成水压计的安装。
步骤S9，如图16所示，如突遇承压水，则钻头71退回，关闭主体闸阀13；而后根据钻进深度确定是否推入水压计，进入步骤S10或者步骤S11。
步骤S10，如图17所示，不推入水压计时，第一支管21接注浆管件和注浆机，打开主体闸阀13，进行紧急封堵，入步骤S7；
步骤S11，推入水压计时，在第一支管21的远离盾构管片的一端安装上注浆套件，在第二支管22内安装水压计，打开主体闸阀13，从第二支管22内推入水压计，推入注浆管件，进行阶段性注浆,入步骤S7。
所谓阶段性注浆具体包括：先注入水玻璃和水泥浆进行快速封堵，而后开启一部分出渣阀门，即打开部分次闸阀211，使得钻孔内部水压将浆液向外推部分距离，同时前后推动水压计，使得水压计前端形成净水段，即水压计前端无浆液，而后关闭次闸阀211，静置监测计安装装置，等待浆液凝固。
需要说明的是，在关闭次闸阀211后可以定期活动水压计，以确保水压计前端未被凝固，如此，虽然可能会造成浆液段的凝固不密室，但是可以通过二次注浆封堵得到解决。
步骤S12，注浆封堵完成后，关闭主体闸阀13，拆除第二管体12，后期浆液凝固后拆除主体闸阀13，清理第二管体12便于再利用。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种监测计安装装置，其特征在于，包括：
主管(1)，所述主管(1)包括主体闸阀(13)、用于与盾构管片(8)连接的第一管体(11)和用于与钻机(7)连接的第二管体(12)，所述第一管体(11)与所述第二管体(12)通过所述主体闸阀(13)连接；
支管(2)，所述支管(2)的一端设置在所述第二管体(12)上，所述支管(2)的另一端向远离所述盾构管片(8)的方向延伸；
安装件(3)，用于与监测计(4)连接，并适于推动所述监测计(4)在所述主管(1)和所述支管(2)内移动。
2.根据权利要求1所述的监测计安装装置，其特征在于，所述支管(2)包括第一支管(21)和第二支管(22)，所述第一支管(21)与所述第二支管(22)分别连接在所述第二管体(12)的相对两侧。
3.根据权利要求2所述的监测计安装装置，其特征在于，所述第一支管(21)的远离所述盾构管片(8)的一端设置有次闸阀(211)。
4.根据权利要求3所述的监测计安装装置，其特征在于，所述安装件(3)包括中空管和动力机构，所述中空管与所述监测计连接，所述动力机构与所述中空管连接，所述动力机构用于推动所述中空管移动，进而带动所述监测计移动。
5.根据权利要求4所述的监测计安装装置，其特征在于，所述监测计(4)的末端设置有连接片(42)，所述连接片(42)上设置有第一连接孔(421)，所述中空管的始端设置有与所述第一连接孔(421)对应的第二连接孔(311)。
6.根据权利要求3所述的监测计安装装置，其特征在于，还包括闭水胶圈(6)，分别安装于所述第二管体(12)和所述第二支管(22)内，所述闭水胶圈(6)用于所述第二管体(12)内放置所述钻机(7)处的闭水和所述第二支管(22)内放置所述监测计(4)处的闭水。
7.根据权利要求6所述的监测计安装装置，其特征在于，所述闭水胶圈(6)与所述第二管体(12)和所述第二支管(22)之间分别通过螺纹丝扣连接，且所述闭水胶圈(6)内与所述第二管体(12)和所述第二支管(22)连接的接口处还设置有带丝扣的紧固圈(63)。
8.一种监测计安装方法，其特征在于，采用如权利要求3-7任一项所述的监测计安装装置进行安装，包括如下步骤：
步骤S1，将所述监测计安装装置于初始状态下安装于盾构管片(8)上；其中，所述监测计安装装置的初始状态为：钻机(7)的钻头(71)和钻杆(72)安装于所述监测计安装装置的第二管体(12)内，所述监测计安装装置的主体闸阀(13)和次闸阀(211)关闭，所述监测计安装装置的第二支管(22)的远离所述盾构管片(8)的一端密封；
步骤S2，开启所述钻机(7)、所述主体闸阀(13)和所述次闸阀(211),在所述盾构管片(8)上钻孔；
步骤S3，判断钻进过程中水压是否过大，若水压过大，则进入步骤S9，否则进入步骤S4；
步骤S4，继续钻进作业至钻孔结束，退回所述钻头(71)，关闭所述主体闸阀(13)，将所述监测计(4)和所述监测计安装装置的安装件(3)连接后置于所述第二支管(22)内；
步骤S5，所述监测计安装装置的第一支管(21)排渣结束后，关闭所述次闸阀(211)，打开所述主体闸阀(13)，将所述监测计(4)推入钻好的孔内；
步骤S6，所述第一支管(21)连接注浆套件，打开所述次闸阀(211)，进行注浆封堵；
步骤S7，停止注浆，关闭所述次闸阀(211)，封堵所述第二支管(22)的远离所述盾构管片(8)的一端；
步骤S8，移除所述监测计安装装置；
步骤S9，若水压过大，退回所述钻头(71)和所述钻杆(72)，关闭所述主体闸阀(13)；并根据钻进深度确定是否推入所述监测计(4)，进入步骤S10或者步骤S11；
步骤S10，当不推入所述监测计(4)时，所述第一支管(21)接所述注浆套件，开启所述主体闸阀(13)，进行紧急封堵，进入步骤S7；
步骤S11，当推入所述监测计(4)时，具体包括如下步骤：
步骤S11-1，所述第一支管(21)接所述注浆套件，所述第二支管(22)内安装所述监测计(4)及所述安装件(3)；
步骤S11-2，开启所述主体闸阀(13)；
步骤S11-3，从所述第二支管(22)内推入所述监测计(4)；
步骤S11-4，推入所述注浆套件，进行阶段性注浆,进入步骤S7。
9.根据权利要求8所述的监测计安装方法，其特征在于，所述阶段性注浆具体包括：
先注入水玻璃和水泥浆进行快速封堵，打开部分所述次闸阀(211)，同时前后推动所述监测计(4)，使得所述监测计(4)前端形成净水段，而后关闭所述次闸阀(211)，静置所述监测计安装装置，等待浆液凝固。
10.根据权利要求8所述的监测计安装方法，其特征在于，步骤S8中所述移除所述监测计安装装置具体包括：
步骤S81，拆除所述第二管体(12)，关闭所述主体闸阀(13)，继续检测水压；
步骤S82，水压检测完成后，检测所述主体闸阀(13)出口是否有渗漏水，如有，则在所述主体闸阀(13)处连接所述注浆套件再次进行注浆封堵，浆液凝固后拆除所述主体闸阀(13)。
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