CN112901212A - 一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，该治理方法如下：步骤一、在隧道易发生渗漏水病害段落及其前后，在隧道初期支护与防水层间，沿所述隧道纵向间隔设置多组可重复注浆构件组。步骤二、将临近隧道地面处的两个相邻的溢浆筒的两相邻的连接管均连接一水平管，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，上部的连接管作为排泄端，下部的连接管作为注浆端，用于与注浆机相连接；步骤三、封闭所述排泄端，启动所述注浆机，浆液由注浆端注入，经所述环形输浆通道输送，依次填充各溢浆筒。该方法实现低成本高效率的重复注浆，克服了浆材耐久性差，病害反复治理的难题。

Description

一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法

技术领域

本发明属于隧道病害治理技术领域，具体涉及一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法。

背景技术

在我国矿山法施工的隧道工程中，多采用“喷射混凝土初支+防水板+浇筑混凝土二次衬砌”的复式衬砌设计，二次衬砌与初支之间可以相对滑动，不传递剪力，但工程实践过程中，防水板在焊挂时常出现零星破损，导致地下水沿防水板破损处侵入，浸泡大的范围二次衬砌，之后沿二次衬砌的预留变形缝或新增微裂缝渗入隧道，形成病害。

目前采用的病害治理方法是采用钻孔设备在渗水区域钻孔，埋入注浆管或膨胀钉，表面密封后注入水泥浆液或高分子化学浆液。该方法耗时长，在运营隧道中施工时间受限，尤其是对于隧道顶部的钻孔和注浆属于高空作业，临时作业平台需反复的搭建、移动和拆除(恢复运营)，耗时费力；此外，常规的钻孔注浆治理方法只适用于流动性好、稠度低的普通水泥浆液或化学浆液，注浆压力低，扩散范围小，注浆量小，导致浆材凝固后耐久性较弱，病害治理完成几年后，很容易再次出现渗漏，造成反复治理，而对衬砌同一区域反复的钻孔，会伤及结构的完整性，影响安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，实现低成本高效率的重复注浆，克服了浆材耐久性差，病害反复治理的难题；且无需钻孔，杜绝了对隧道支护结构的钻孔破坏，维护了隧道结构安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，该治理方法如下：

步骤一、在隧道易发生渗漏水病害段落及其前后，在隧道初期支护与防水层间，沿所述隧道纵向间隔设置多组可重复注浆构件组；

所述可重复注浆构件组包括多个可重复注浆构件，所述可重复注浆构件包括：

溢浆筒，为一两端均敞口的筒体，其内部腔体由上下相连通的倒圆台腔和正圆台腔组成，在所述倒圆台腔和正圆台腔间一体连接有相连通的圆柱腔，各腔连通形成一溢浆通道，所述溢浆通道的两端用于浆液流出，向围岩和结构裂隙中注浆；

在倒圆台腔和正圆台腔内均设置有止浆塞，用于堵塞溢浆通道；

在溢浆通道内同轴设置有一拉紧弹簧，拉紧弹簧的两端与对应端的止浆塞相连接，用于拉紧两个止浆塞；

在溢浆筒的圆柱腔段的左右侧壁上均开设有一个贯通孔，两个贯通孔在同一直线上；各贯通孔均可拆卸连接有一连接管，各连接管与圆柱腔形成输浆通道，且在输浆通道内的浆液压力大于围岩中的水压力和拉紧弹簧的拉力后，止浆塞被向外顶开，浆液由溢浆通道的两端流出；

在每一组中，每个溢浆筒纵向设置，多个溢浆筒沿隧道环向间隔排布，且各溢浆筒的两对侧均安装连接管，除去临近隧道地面处的两个相邻的溢浆筒的相邻的连接管外，其他相邻的两个溢浆筒间，其相邻的连接管均相连接，形成环形输浆通道；

步骤二、将临近隧道地面处的两个相邻的溢浆筒的两相邻的连接管均连接一水平管，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，上部的连接管作为排泄端，下部的连接管作为注浆端，用于与注浆机相连接；

步骤三、封闭所述排泄端，启动所述注浆机，浆液由注浆端注入，经所述环形输浆通道输送，依次填充各溢浆筒；

待注浆压力大于围岩中的水压力和所述拉紧弹簧的拉力后，所述止浆塞向外压缩变形垫而向外运动，所述溢浆通道被打开，浆液从溢浆筒两端流出，注入缝隙内，封堵住渗漏水。

进一步地，在步骤三后还包括如下：停止注浆，打开排泄端阀门，输浆通道内注浆压力消散，所述止浆塞在外界压力和拉紧弹簧拉力下，封闭溢浆孔，所述变形垫恢复原体积。

进一步地，还包括，启动注浆机，向输浆通道内注水，冲洗残余浆液，直至排泄端流出的水变清为止；然后启动空压机向输浆通道内内吹风，直至吹出通道内残余水为止；最后封闭注浆端和排泄端。

进一步地，相邻两组可重复注浆构件组间的间隔为5～10m。

进一步地，各止浆塞与倒圆台腔或正圆台腔的形状相一致，侧壁紧密贴合，其高度小于倒圆台腔或正圆台腔。

进一步地，在倒圆台腔和正圆台腔内，且位于止浆塞的外端均设置有一变形垫，变形垫的形状与各腔的形状相一致。

进一步地，在拉紧弹簧外同轴套设有一弹簧护筒(16)，用于隔绝拉紧弹簧和注浆浆液。

本发明具有如下优点：1.可实现低成本高效率的重复注浆，克服了浆材耐久性差，病害反复治理的难题。2.预埋管线注浆操作简便，每天可完成20环，治理施工速度提高20倍，且避免了搭架子等高空作业，作业更安全。3.通过预埋管线注浆，无需钻孔，杜绝了对隧道支护结构的钻孔破坏，维护了隧道结构安全。4.适用更高注浆压力，可注稠度更高的特种浆液，如超细水泥浆液、水泥基渗透结晶材料、UHPC超高性能水泥基材料等。

附图说明

图1为一种可重复注浆预埋构件局部平面示意图；

图2为一种可重复注浆预埋构件局部侧面示意图；

图3为一种可重复注浆预埋构件a-a剖面面示意图；

图4为隧道病害治理的可重复注浆实施方法示意图；

其中：1.溢浆筒，2.连接管；11.溢浆通道，12.止浆塞，13.变形垫，14.拉紧弹簧，15.拉紧螺母，16.弹簧护筒；17.注浆孔；18.排泄孔。

具体实施方式

在本发明中，一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，该治理方法如下：

步骤一、在隧道易发生渗漏水病害段落及其前后，在隧道初期支护与防水层间，沿隧道纵向间隔设置多组可重复注浆构件组；相邻两组可重复注浆构件组间的间隔为5～10m。可重复注浆构件组包括多个可重复注浆构件，可重复注浆构件包括：

溢浆筒1，为一两端均敞口的筒体，其内部腔体由上下相连通的倒圆台腔和正圆台腔组成，在倒圆台腔和正圆台腔间一体连接有相连通的圆柱腔，各腔连通形成一溢浆通道11，溢浆通道11的两端用于浆液流出，向围岩和结构裂隙中注浆；筒体为不锈钢材质圆柱形筒体，其直径约4cm，高度约6cm。溢浆通道11最窄处不小于2cm直径，可以确保稠度高的浆液在足够的注浆压力下顺畅流动。

在倒圆台腔和正圆台腔内均设置有止浆塞12，用于堵塞溢浆通道11；

在溢浆通道11内同轴设置有一拉紧弹簧14，拉紧弹簧14的两端与对应端的止浆塞12相连接，用于拉紧两个止浆塞12；

在溢浆筒1的圆柱腔段的左右侧壁上均开设有一个贯通孔，两个贯通孔在同一直线上；各贯通孔均可拆卸连接有一连接管2，各连接管2与圆柱腔形成输浆通道，且在输浆通道内的浆液压力大于围岩中的水压力和拉紧弹簧14的拉力后，止浆塞12被向外顶开，浆液由溢浆通道11的两端流出；溢浆筒1和连接管2通过螺纹连接。如图1、2和3所示。

在每一组中，每个溢浆筒1纵向设置，多个溢浆筒1沿隧道环向间隔排布，且各溢浆筒1的两对侧均安装连接管2，除去临近隧道地面处的两个相邻的溢浆筒1的相邻的连接管2外，其他相邻的两个溢浆筒1间，其相邻的连接管2均相连接，形成环形输浆通道；

步骤二、将临近隧道地面处的两个相邻的溢浆筒1的两相邻的连接管2均连接一水平管，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，上部的连接管2作为排泄端，下部的连接管2作为注浆端，用于与注浆机相连接；

步骤三、封闭排泄端，启动注浆机，浆液由注浆端注入，经环形输浆通道输送，依次填充各溢浆筒1；

待注浆压力大于围岩中的水压力和拉紧弹簧14的拉力后，止浆塞12向外压缩变形垫13而向外运动，溢浆通道被打开，浆液从溢浆筒1两端流出，注入缝隙内，封堵住渗漏水。

在步骤三后还包括如下：停止注浆，打开排泄端阀门，输浆通道内注浆压力消散，止浆塞12在外界压力和拉紧弹簧14拉力下，封闭溢浆孔，变形垫13恢复原体积。如图4所示。

还包括，启动注浆机，向输浆通道内注水，冲洗残余浆液，直至排泄端流出的水变清为止；然后启动空压机向输浆通道内内吹风，直至吹出通道内残余水为止；最后封闭注浆端和排泄端。

各止浆塞12与倒圆台腔或正圆台腔的形状相一致，侧壁紧密贴合，其高度小于倒圆台腔或正圆台腔。

在倒圆台腔和正圆台腔内，且位于止浆塞12的外端均设置有一变形垫13，变形垫13的形状与各腔的形状相一致。在拉紧弹簧14外同轴套设有一弹簧护筒16，用于隔绝拉紧弹簧14和注浆浆液。

止浆塞12为硬橡胶材质；变形垫13采用高弹性橡胶材质。在止浆塞12向内移动时，变形垫13恢复体积，填塞此处的空间，避免混凝土或注浆材料侵入凝固，使止浆塞12在下一次注浆作业时无法移动，无法打开溢浆通道11。

拉紧弹簧14为防锈钢丝弹簧，弹簧两端为带螺纹的直杆，分别穿透上下底面止浆塞12，与拉紧螺母15连接。

弹簧护筒16为不锈钢材质圆筒，包裹住拉紧弹簧14，两端分别插入上下止浆塞12一定深度，用于隔绝拉紧弹簧14与注浆浆液，确保拉紧弹簧14长期性能的稳定。

止浆塞12位于溢浆通道11内的受力面积小，位于溢浆通道11外的受力面积大，于是在地层中水压与注浆压力相等的情况下，止浆塞12依然闭合，溢浆通道11处于封闭状态，更有利于提高密闭安全性。

上述每组可重复注浆构件组在隧道内形成一个环，每环独立设置，相邻两环间的间距为5～10m，围岩条件好、地层含水少，可采用10m的间距；围岩条件差、地层含水多，可采用5m的环间距；在北方有冻融现象的地区，隧道更易出现病害，需采用5m或更小的环间距。

在隧道拱部和边墙位置，相邻溢浆筒1的间距控制在2m以内，在底板区域相邻溢浆筒1的间距控制在4m以内。固定完毕后，按矿山法隧道的施工顺序，依次铺设防水板和浇筑二次衬砌，连接管2在隧道地面附近高度，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，形成环形的注浆通道，浆液按隧道“底部——边墙——顶部——边墙”的顺序流动，如图4所示为顺时针方向，于是下部为注浆孔17，上部为排泄孔18。

(1)埋设可重复注浆系统：

随着隧道开挖的进行，在初支结构施作完毕后，即进行可重复注浆系统的埋设，沿隧道环向依次固定连接管2和溢浆筒1，在隧道拱部和边墙位置是病害的高发区，溢浆筒1的间距控制在2m以内，在底板区域，溢浆筒1的间距控制在4m以内；固定完毕后，按矿山法隧道的施工顺序，依次铺设防水板和浇筑二次衬砌，连接管2在隧道地面附近高度，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，形成环形的注浆通道，浆液按隧道“底部——边墙——顶部——边墙”的顺序流动，如图4所示为顺时针方向，于是下部孔为注浆孔，上部孔为排泄孔。

在非注浆状态，注浆孔用塞子塞住，排泄孔安装小闸阀并处于关闭状态，整个注浆通道封闭，避免杂物进入堵塞。

此注浆管路每环独立，环间距为5～10m，围岩条件好、地层含水少，可采用10m的环间距；围岩条件差、地层含水多，可采用5m的环间距；在北方有冻融现象的地区，隧道更易出现病害，需采用5m或更小的环间距。

(2)注浆准备：

在隧道发生病害的段落及其前后30m的范围，设置为病害治理作业区域，连接管线，为该区域提供水和电，准备好空压机、注浆机和注浆材料。

(3)清理注浆通道：

拔掉注浆孔17的塞子，连接注浆机，打开排泄孔阀门，而后启动注浆机注水，冲洗环形注浆管路，而后停止注水。

(4)注浆作业：

启动注浆机，缓慢注入浆液，待排泄孔18内开始流出浆液后，关闭排泄孔18闸阀，整个注浆通道11内注浆压力不断升高，待注浆压力大于围岩中的水压力和拉紧弹簧14拉力后，止浆塞12压缩变形垫13向外运动，溢浆通道被打开，浆液从注浆通道11两端流出，注入缝隙内，封堵住渗漏水。

(5)清洗、封闭管路：

停止注浆，打开排泄孔阀门，环形管路内注浆压力消散，止浆塞12在外界压力和拉紧弹簧14拉力下，封闭溢浆通道，变形垫13恢复原体积。

启动注浆机，向环形管路内注水，冲洗残余浆液，直至排泄孔18流出的水变清为止，而后启动空压机向环形管路内吹风，直至吹出管路内残余水为止；

注浆孔17用塞子塞住，排泄孔18安装小闸阀并处于关闭状态，整个注浆通道封闭，避免杂物进入堵塞。

Claims (7)

1.一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，该治理方法如下：

步骤一、在隧道易发生渗漏水病害段落及其前后，在隧道初期支护与防水层间，沿所述隧道纵向间隔设置多组可重复注浆构件组；

所述可重复注浆构件组包括多个可重复注浆构件，所述可重复注浆构件包括：

溢浆筒(1)，为一两端均敞口的筒体，其内部腔体由上下相连通的倒圆台腔和正圆台腔组成，在所述倒圆台腔和正圆台腔间一体连接有相连通的圆柱腔，各腔连通形成一溢浆通道(11)，所述溢浆通道(11)的两端用于浆液流出，向围岩和结构裂隙中注浆；

在所述倒圆台腔和正圆台腔内均设置有止浆塞(12)，用于堵塞所述溢浆通道(11)；

在所述溢浆通道(11)内同轴设置有一拉紧弹簧(14)，所述拉紧弹簧(14)的两端与对应端的止浆塞(12)相连接，用于拉紧两个所述止浆塞(12)；

在所述溢浆筒(1)的圆柱腔段的左右侧壁上均开设有一个贯通孔，两个所述贯通孔在同一直线上；各所述贯通孔均可拆卸连接有一连接管(2)，各所述连接管(2)与圆柱腔形成输浆通道，且在输浆通道内的浆液压力大于围岩中的水压力和所述拉紧弹簧(14)的拉力后，所述止浆塞(12)被向外顶开，浆液由所述溢浆通道(11)的两端流出；

在每一组中，每个所述溢浆筒(1)纵向设置，多个所述溢浆筒(1)沿隧道环向间隔排布，且各所述溢浆筒(1)的两对侧均安装连接管(2)，除去临近隧道地面处的两个相邻的所述溢浆筒(1)的相邻的连接管(2)外，其他相邻的两个所述溢浆筒(1)间，其相邻的连接管(2)均相连接，形成环形输浆通道；

步骤二、将临近隧道地面处的两个相邻的所述溢浆筒(1)的两相邻的连接管(2)均连接一水平管，水平穿透防水层和二衬衬砌，伸入隧道内部，上部的所述连接管(2)作为排泄端，下部的所述连接管(2)作为注浆端，用于与注浆机相连接；

步骤三、封闭所述排泄端，启动所述注浆机，浆液由注浆端注入，经所述环形输浆通道输送，依次填充各溢浆筒(1)；

待注浆压力大于围岩中的水压力和所述拉紧弹簧(14)的拉力后，所述止浆塞(12)向外压缩变形垫(13)而向外运动，所述溢浆通道被打开，浆液从溢浆筒(1)两端流出，注入缝隙内，封堵住渗漏水。

2.根据权利要求1所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，在所述步骤三后还包括如下：

停止注浆，打开排泄端阀门，输浆通道内注浆压力消散，所述止浆塞(12)在外界压力和拉紧弹簧(14)拉力下，封闭溢浆孔，所述变形垫(13)恢复原体积。

3.根据权利要求2所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，还包括，启动注浆机，向输浆通道内注水，冲洗残余浆液，直至排泄端流出的水变清为止；然后启动空压机向输浆通道内内吹风，直至吹出通道内残余水为止；最后封闭注浆端和排泄端。

4.根据权利要求3所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，相邻两组可重复注浆构件组间的间隔为5～10m。

5.根据权利要求4所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，各所述止浆塞(12)与所述倒圆台腔或正圆台腔的形状相一致，侧壁紧密贴合，其高度小于所述倒圆台腔或正圆台腔。

6.根据权利要求5所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，在所述倒圆台腔和正圆台腔内，且位于所述止浆塞(12)的外端均设置有一变形垫(13)，所述变形垫(13)的形状与各腔的形状相一致。

7.根据权利要求6所述的一种可重复注浆且可适用特种浆液的隧道病害治理方法，其特征在于，在所述拉紧弹簧(14)外同轴套设有一弹簧护筒(16)，用于隔绝所述拉紧弹簧(14)和注浆浆液。

Images