CN111810198A - 隧道地表定向大口径深孔注浆装置及注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道地表定向大口径深孔注浆装置及注浆方法，注浆装置包括基础层上钻有注浆通道；出浆口设置于塑料阀管上；橡皮单向阀设置于套管上；注浆芯管设置于塑料阀管内，注浆芯管上设置有注浆口；注浆管的一端与浆芯管的连通，且密封圈套设于注浆管的外部，且密封圈的外表面贴附于塑料阀管的内壁上。注浆方法包括以下步骤：地表深孔注浆加固；便道修建；地表清理及钻机平台整修；钻孔、注浆循环选择；钻孔；安装袖伐管；注浆。本发明可以达到注浆加固与隧道开挖同步进行，不仅节省了工时，而且有效提高了围岩的稳定性，对于深埋隧道亦可进行垂直注浆加固，降低了注浆难度，提高了注浆加固速度。

Description

隧道地表定向大口径深孔注浆装置及注浆方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及隧道地表定向大口径深孔注浆装置及注浆方法。

背景技术

传统注浆工法选择上，埋深超过30米的隧道施工如遇到上述地质问题时，大多以洞内水平方向超前注浆为主，主要原因是考虑地表注浆孔超过30米以后，有效注浆效果范围的可控性问题和深孔成孔的难度问题。

但洞内超前注浆工艺必然是“注浆一段、开挖一段、预留一段”的设计施工工序，掌子面都是单工序作业，耗时较长，隐形成本很高

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供隧道地表定向大口径深孔注浆装置及注浆方法，可以达到注浆加固与隧道开挖同步进行，不仅节省了工时，而且有效提高了围岩的稳定性，对于深埋隧道亦可进行垂直注浆加固，降低了注浆难度，提高了注浆加固速度，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供隧道地表定向大口径深孔注浆装置，包括：

基础层，所述基础层上钻有注浆通道；

套管，所述套管插于所述注浆通道内；

塑料阀管，所述塑料阀管插于所述套管内，且所述塑料阀管的外表面贴附于所述套管内的内壁上；

出浆口，所述出浆口设置于所述塑料阀管上；

橡皮单向阀，所述橡皮单向阀设置于所述套管上；

注浆芯管，所述注浆芯管设置于所述塑料阀管内，所述注浆芯管上设置有注浆口；

注浆管，所述注浆管的一端与所述浆芯管的连通，且密封圈套设于所述注浆管的外部，且所述密封圈的外表面贴附于所述塑料阀管的内壁上。

隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：

S1：地表深孔注浆加固；

S2：便道修建；

S3：地表清理及钻机平台整修；

S4：钻孔、注浆循环选择；

S5：钻孔；

S6安装袖伐管；

S7：注浆。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S1包括：

1)龙南隧道F8断层地表埋深小于70m位置进行地表深孔注浆，洞身拱墙开挖轮廓线8米以外岩体，仰拱基底以下5m范围岩体固结，并同时作用于堵水；

2)地表注浆根据设计纵面图确定DK99+540～DK99+630段为注浆固结范围；

3)按1.3m扩散半径计算，钻孔按2m*2m梅花型布置，采用Ф130机井钻机进行钻孔；

3)袖阀管材料采用Φ76mm无缝钢管，壁厚4.5mm，连接套管采用Φ89mm无缝钢管，长40cm，壁厚5mm，注浆芯管采用Φ25mm镀锌钢管或专用树脂管。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S2包括：

便道宽度6m，并进行硬化。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S3包括：

1)根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；

2)根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；

3)平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S4包括：

1)根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高

2)注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；

3)根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S5包括：

1)钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度，确保注浆效果；

2)钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；

3)护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S6包括：

1)在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管，连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节；

2)注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m，壁厚5mm，外套管接头满焊连接；

3)钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；

4)钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内。

作为一种优选方案，隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，步骤S7包括：

1)在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5；

2)地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定；

3)根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机；

4)浆液配比：单液浆W：C＝1:1(质量比)，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1，水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥，注浆压力4～6MPa。

作为一种优选方案，所述地表注浆采取后退式注浆操作步骤为：

对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失；

待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固，采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

1、可以达到注浆加固与隧道开挖同步进行，不仅节省了工时，而且有效提高了围岩的稳定性，对于深埋隧道亦可进行垂直注浆加固，降低了注浆难度，提高了注浆加固速度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1和图2是本发明实施例中隧道地表定向大口径深孔注浆装置的示意图。

图3是本发明实施例中隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法的施工参数示意图。

图4是本发明实施例中隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法流程示意图。

图中标号：1、塑料阀管；2、密封圈；3、注浆芯管；4、注浆口；5、橡皮单向阀；6、出浆口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

请参阅图1和图2，本实施例提供隧道地表定向大口径深孔注浆装置，包括：基础层8，所述基础层8上钻有注浆通道；

套管7，所述套管7插于所述注浆通道内；

塑料阀管1，所述塑料阀管1插于所述套管7内，且所述塑料阀管1的外表面贴附于所述套管7内的内壁上；

出浆口6，所述出浆口6设置于所述塑料阀管1上；

橡皮单向阀5，所述橡皮单向阀5设置于所述套管7上；

注浆芯管3，所述注浆芯管3设置于所述塑料阀管1内，所述注浆芯管3上设置有注浆口4；

注浆管9，所述注浆管9的一端与所述浆芯管3的连通，且密封圈2套设于所述注浆管9的外部，且所述密封圈2的外表面贴附于所述塑料阀管1的内壁上。

隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：

S1：地表深孔注浆加固，龙南隧道F8断层地表埋深小于70m位置进行地表深孔注浆，目的主要是洞身拱墙开挖轮廓线8米以外岩体，仰拱基底以下5m范围岩体固结，并同时作用于堵水；地表注浆根据设计纵面图确定DK99+540～DK99+630段为注浆固结范围；按1.3m扩散半径计算，钻孔按2m*2m梅花型布置，采用Ф130机井钻机进行钻孔。袖阀管材料采用Φ76mm无缝钢管，壁厚4.5mm。连接套管采用Φ89mm无缝钢管，长40cm，壁厚5mm。注浆芯管采用Φ25mm镀锌钢管或专用树脂管。注浆加固方式为后退式注浆，具体施工参数参考图3；

S2：便道修建，由于F8断层下穿V字型山体，除最底部有条本地修建的既有便道，向大小里程均为陡坡，便道不通，不具备机械设备运送至钻孔里程，需重新进行便道修建，便道宽度6m，并进行硬化，坡度根据现场实际地质和测量数据进行确定；

S3：地表清理及钻机平台整修，龙南隧道F8断层穿越V型地表，便道修建完成后根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；然后根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm；

S4：钻孔、注浆循环选择，根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高。注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机；

S5：钻孔，钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度，确保注浆效果。钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度；

S6安装袖伐管，在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管，连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节(孔口处非标准节除外)。注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m(壁厚5mm)外套管接头满焊连接。钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内；

S7：注浆在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5。地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定。首先对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失，待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固，采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。

根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机。浆液配比：单液浆W：C＝1:1(质量比)，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1。水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥；注浆压力4～6MPa，施工工艺如图4。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.隧道地表定向大口径深孔注浆装置，其特征在于：包括：

基础层(8)，所述基础层(8)上钻有注浆通道；

套管(7)，所述套管(7)插于所述注浆通道内；

塑料阀管(1)，所述塑料阀管(1)插于所述套管(7)内，且所述塑料阀管(1)的外表面贴附于所述套管(7)内的内壁上；

出浆口(6)，所述出浆口(6)设置于所述塑料阀管(1)上；

橡皮单向阀(5)，所述橡皮单向阀(5)设置于所述套管(7)上；

注浆芯管(3)，所述注浆芯管(3)设置于所述塑料阀管(1)内，所述注浆芯管(3)上设置有注浆口(4)；

注浆管(9)，所述注浆管(9)的一端与所述浆芯管(3)的连通，且密封圈(2)套设于所述注浆管(9)的外部，且所述密封圈(2)的外表面贴附于所述塑料阀管(1)的内壁上。

2.隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：地表深孔注浆加固；

S2：便道修建；

S3：地表清理及钻机平台整修；

S4：钻孔、注浆循环选择；

S5：钻孔；

S6安装袖伐管；

S7：注浆。

3.根据权利要求2所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S1包括：

1)龙南隧道F8断层地表埋深小于70m位置进行地表深孔注浆，洞身拱墙开挖轮廓线8米以外岩体，仰拱基底以下5m范围岩体固结，并同时作用于堵水；

2)地表注浆根据设计纵面图确定DK99+540～DK99+630段为注浆固结范围；

3)按1.3m扩散半径计算，钻孔按2m*2m梅花型布置，采用Ф130机井钻机进行钻孔；

3)袖阀管材料采用Φ76mm无缝钢管，壁厚4.5mm，连接套管采用Φ89mm无缝钢管，长40cm，壁厚5mm，注浆芯管采用Φ25mm镀锌钢管或专用树脂管。

4.根据权利要求3所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S2包括：

便道宽度6m，并进行硬化。

5.根据权利要求4所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S3包括：

1)根据征地面积对地表树木、杂草进行清理，并开挖截水沟，将水集中引至冲沟；

2)根据对边坡修建台阶形钻机施工平台，平台纵向长度10m，边坡采用锚喷网防护，C25喷射混凝土厚度10cm，Ф22砂浆锚杆长度4m，梅花形布置，Ф8网片，网格尺寸20*20cm；

3)平台采用C20混凝土进行硬化，厚度20cm。

6.根据权利要求5所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S4包括：

1)根据现场钻孔布置形式和孔深，计划每20m为一个钻孔注浆循环，注浆顺序为从外向内，从低向高

2)注浆前选取F8沟底平坦位置为注浆试验段，取3个钻孔作试验孔，确定注浆具体参数；

3)根据孔数计划每10m线路左右侧分别放置2台钻机，计划共配置6台钻机和注浆机。

7.根据权利要求6所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S5包括：

1)钻机就位后，钻孔前进行地表标高及具体里程测量，与结合洞身洞顶标高计算准确的钻孔深度，确保注浆效果；

2)钻孔深度9m，暂停钻孔，为防止塌孔，在地表以下9m埋设130mm钢护筒；

3)护筒埋设完成开始继续钻孔至计算深度。

8.根据权利要求7所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S6包括：

1)在钻好的孔内放入壁厚为4.5cm，直径Ф76mm钢性袖阀管，连接套管采用40cm长Φ89mm，壁厚5mm无缝钢管，分有单向溢浆孔和无溢浆孔两种：标准长度3m/节；

2)注浆管内壁光滑，袖阀管最底部加工成锥形封闭，每2节连接采用Φ89m，壁厚5mm，外套管接头满焊连接；

3)钢性袖阀管溢浆孔每隔50cm设1个溢浆孔断面，每个断面布置4个Φ8mm单向溢浆孔；

4)钢管吊装采用挖机或吊车进行放入孔内。

9.根据权利要求8所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：步骤S7包括：

1)在袖伐管内人工安装注浆芯管，芯管的出浆口上下部位安装止浆塞，袖伐管与芯管之间填充水泥膨润土，施工配比为水：灰：土＝1.6:1.5:0.5；

2)地表注浆采取后退式注浆，后退步距1m，具体距离可根据试验段确定；

3)根据孔数及工期，现场计划配置10台高压双液注浆机；

4)浆液配比：单液浆W：C＝1:1(质量比)，普通水泥-水玻璃双液浆配比＝1:0.5～1：1，水泥采用P.042.5硫铝酸盐水泥，注浆压力4～6MPa。

10.根据权利要求9所述的隧道地表定向大口径深孔注浆装置的注浆方法，其特征在于：所述地表注浆采取后退式注浆操作步骤为：

对四周采用普通水泥-水玻璃双液浆进行间隔跳孔注浆，以形成周边止浆帷幕，减少加固范围内浆液流失；

待周边帷幕成型后，内圈孔根据地层富水情况采用双液浆或单液浆进行加固，采用袖阀管分段后退式注浆施工工艺，先外后内，间隔跳孔注浆。

Images