CN113107547B - 一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法及工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法及工装，所述采用的工装的结构包括顺次连接的工装底座、第一球阀、连接件和第二球阀和注浆管路，所述的第一球阀的孔径大于所述的第二球阀的孔径，所述的第二球阀通过注浆管路与注浆机相连。处理时，待工装安装好后，先打开第一球阀，关闭第二球阀，待注浆管路中的压力达到第一设定阈值时，打开第二球阀实施注浆直至注浆调节达到第二设定阈值，停止注浆，关闭第一球阀和第二球阀；待浆液凝固后，观察是否继续渗水，若有，重复注浆；若无，拆卸工装本发明基于所设计的工装，并利用该工装为盾构隧道发生严重性次注浆孔渗漏这一类似的严重事件提供了一种高效的处理方法、可迅速控制渗漏事件发展，尽量减少对隧道交通运营的影响。

Description

一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法及工装
技术领域
本发明属于隧道漏水应急处理领域，具体涉及一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法及工装。
背景技术
目前国际上，对于盾构隧道渗漏应急处置方法主要采取化学注浆法和聚氨酯背后注浆。对于前者适用于渗漏量较小、渗漏压力较小的渗漏；对于后者适用于小面积、大压力的渗漏情形。除以上两者情况，还存在一种二次注浆孔渗漏的情形，该渗漏的发生频率小，主要是二次渗漏的情形多，一旦发生通常是极为严重的渗漏事件，目前国际上并没有较好的可参考的实际案例，可以说并没有有效的能够知道处置此类突发事件的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法及工装。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件所采用的工装，包括顺次连接的工装底座、第一球阀、连接件和第二球阀和注浆管路，所述的第一球阀的孔径大于所述的第二球阀的孔径，所述的第二球阀通过注浆管路与注浆机相连。
作为本发明的进一步改进，所述连接件为变径管，其两端的管径分别与所述第一球阀和所述第二球阀的孔径相匹配。
作为本发明的进一步改进，所述的第一球阀选用的是耐高压球阀，所述第二球阀选用的是单向阀。
作为本发明的进一步改进，所述的工装底座包括垂直连接的底盘和管形件，所述底盘设有贯穿厚度方向的安装孔，所述的管型件与所述第一球阀螺纹连接。
作为本发明的进一步改进，所述的注浆管路包括与所述第二球阀相连的金属管件和套接在所述金属管径另一端的软管，所述的软管与注浆机相连。
本发明还提供了一种采用上述的工装处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法，包括以下步骤：
步骤一：采用外层包裹吸水柔性材料的锥形件对渗漏孔进行预止水；
步骤二：正对注浆孔，依次安装工装底座和第一球阀；
步骤三：去除锥形件，并关闭第一球阀，顺次连接连接件、第二球阀和注浆管路，并将注浆管路的另一端与注浆机相连；
步骤四：先打开第一球阀，关闭第二球阀，待注浆管路中的压力达到第一设定阈值时，打开第二球阀实施注浆直至注浆调节达到第二设定阈值，停止注浆，关闭第一球阀和第二球阀；
步骤五：待浆液凝固后，观察是否继续渗水，若有，重复步骤四；若无，拆卸工装。
作为本发明的进一步改进，还包括在拆除工装后，在注浆加固所在的位置安装封堵板，其中，所述封堵板与步骤二所述工装底座的安装位置一致。
作为本发明的进一步改进，所述第一设定阈值为注浆管路中的压力是是渗水孔处水土压力的1.2-1.5倍。
作为本发明的进一步改进，所述第二设定阈值包括注浆管路中的压力稳定在1.2倍的孔位处水土压力5min以上，以及注浆量为泄露量的1.5倍以上。
作为本发明的进一步改进，所述包裹吸水柔性材料的锥形件的最大外径大于注浆孔的孔径小于所述工装底座的管径或所述第一球阀的孔径。
本发明的有益效果：本发明基于所设计的工装，并利用该工装为盾构隧道发生严重性次注浆孔渗漏这一类似的严重事件提供了一种高效的处理方法、可迅速控制渗漏事件发展，尽量减少对隧道交通运营的影响。
附图说明
图1为本发明所采用的处理方法的流程图；
图2为管片发生二次注浆孔渗漏时，管片背后的地层结构变化示意图；
图3为处理的步骤一使用前端变径的木棍，并在前端包裹吸水毛巾后塞入二次注浆孔进行预止水的结构示意图；
图4为将本发明工装的底座套在木棍外，并用膨胀螺栓把工装底座固定在注浆孔位置的结构示意图；
图5使第一球阀处于打开状态，将球阀套在木棍外侧，并与已安装在注浆孔位置的工装底座连接的结构示意图；
图6为快速抽出木棒的同时快速关闭第一球阀的结构示意图；
图7为工装的全部连接后的结构示意图；
图8为打开第一球阀和第二球阀，开始往二次注浆孔内注浆止水，并填充管片背后的空腔结构示意图；
图9为注水结束后，拆除工装，安装永久封堵的不锈钢板的结构示意图；
其中，1-工装底座，101-底盘，102-管型件，2-第一球阀，3-连接件，4-第二球阀，5-钢管， 6-软管，7-木棒，8-管片，9-封堵板，10-密封垫，11-膨胀螺丝，12-注浆孔。
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。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图2所示的发生隧道二次注浆孔渗漏事件的地层结构，地层中的泥沙会喷发到外面，并且在地层中产生导致底层结构不稳定的空腔。为了对渗漏注浆孔进行封堵，如图1所示的处理步骤，同时本发明在基于如图3-9所示的工装对盾构隧道中二次注浆孔渗漏事件进行紧急处理。具体步骤如下：
1、采用如图3所示的前端渐变的木棒7，在本法的实施例中，所采用的该木棒7的尺寸为长度50cm(应大于塞入二次注浆孔12的长度+安装第一球阀2后的工装长度至少10cm，以方便取出)，前端直径4cm、底部直径10cm(也可根据二次注浆孔12直径尺寸进行调整)，木棒7的前端包裹吸水性强的毛巾，并将其插入渗漏孔中对渗漏处进行初步的止水。
2、如图4所示，快速用电钻在渗漏孔的周围钻四个直径为14mm的孔，孔间距为160mm，和后续安装的抢险工装上的预留孔间距一致，之后放入12mm的膨胀螺丝11。将提前制作好的抢险工装底座1预留孔的钢板+后端钢管套在木棍外侧，并通过膨胀螺丝11 在工装钢板四角将其固定在管片8上。该工装底座1的前端钢板厚度为10mm、尺寸为 250mm×250mm，中间制作一个直径大于木棍10mm圆形孔洞，在孔洞后方焊接上与孔洞相等内径尺寸的钢管。为防止管片8与工装钢板(底盘101和封堵板9)之间不密贴，在管片8与工装钢板之间垫入中间孔洞与工装钢板孔洞一样大小的橡胶密封垫10。
3、如图5所示，在抢险工装底座1上安装第一球阀2。安装球阀时，第一球阀2需处于打开状态，并套在木棍外侧。第一球阀2前端与抢险工装底座1通过预留的丝口螺纹连接。
4、如图6所示，快速拔出临时止水的木棒7，在拔除木棒7的瞬间，立即关闭第一球阀2的阀门止水。
5、如图7所示，在第一球阀2的后端依次安装变径的连接件3、第二球阀4、注浆管路。连接件3的作用是将直径不相同的第一球阀2和第二球阀4相连。第二球阀4采用单向球阀，在保证浆液可通过注浆管路注入二次注浆孔12的同时，球阀的单向流通功能还可以防止泥水逆流到注浆管路内。注浆管路包括与第二球阀4螺纹连接的钢管5段和套接在钢管外层的软管6段，软管6与注浆机相连。
6、完成以上装备及管路的安装后，打开第一球阀2，保持第二球阀4关闭，并打开注浆机使注浆管路内充满浆液并使压力上升。当压力上升至二次注浆孔12孔位处水土压力的1.2倍-1.5倍时，打开第二球阀4开始注浆。
7、如图8持续注入浆液至管片8背后的孔洞填满。当注浆压力持续稳定在1.2倍的孔位处水土压力5分钟以上，且注浆量达到泄漏量的1.5倍以上、浆液不能继续注入后停止注浆。
8、停止注浆时，操作顺序为依次关闭第一球阀2、第二球阀4、注浆设备，拆除注浆设备及注浆管路，保留工装底座1、第一球阀2、第二球阀4。
9、等待注入的浆液凝固后，第二球阀4，小幅度打开第一球阀2观察是否继续渗漏水，若还有渗漏则继续重复注浆5-8的操作，若无渗漏水则进行下一步操作。
10、如图9所示，拆除球阀及工装底座1，换装上10mm厚采用不锈钢板制作的封堵板9，永久封堵；封堵板9尺寸为250mm×250mm，钢板上预开4个孔，间距160mm，利用先前安上的膨胀螺栓固定，完成针对二次注浆孔12渗漏的处理。之后拍照、完成后续的清理工作。
特殊说明：
(1)所述的第一球阀2流量孔径为100mm，能够承受10MPa高压的球阀；所述第二球阀4流量孔径为40mm，为单向球阀。第一球阀2的流量直径为100mm是为了保证能顺利套入木棒7外侧，确保在安装工装时保持木棒7临时止水；要求能够承受10MPA高压是为了保证在极限水压下球阀能起到止水的作用；第二球阀4流量直径为40mm是方便与常用的注浆机及注浆管路相连，提高其适用范围；同时要求第二球阀4采用单向球阀是为了防止在注浆的过程中因外侧水压力过大引起浆液和水倒灌。
(2)工装底座1钢板应与永久不锈钢工装底座1钢板同尺寸，孔洞位置也应相同，以减少二次打膨胀螺栓而扰动管片8衬砌。
(3)在开始注浆时，操作的先后顺序应是：打开第二球阀4此时第一球阀2必须保持关闭→开启注浆机→观察注浆压力上升至孔位处水土压力的1.2倍-1.5倍→打开第二球阀4。以上注浆顺序不能颠倒，以防止水倒灌。
(4)注浆终止保压压力选择为1.2倍-1.5倍，1.2倍水压作为下限是为了抵抗水压以保证浆液能顺利注入管片8背后的土体空隙中，并起到适度的劈裂挤密作用；1.5倍水压作为上限是为了防止因压力过大对管片8衬砌造成损坏。
(5)注浆终止注入量选择为1.5倍泄漏量以上，是为了确保浆液将泄漏可能造成的管片8衬砌后孔洞充分填充，同时起到加固注浆孔12周围土体的作用。
(6)在本发明中双液浆配制材料包括PO42.5普通硅酸盐水泥和水玻璃(浓度35Be)，可现场配置，其施工配合比如表1所示：
表1：双液浆施工配合比表
水泥(Kg) 水(L) 水玻璃(L)
200 200 200
(7)本发明中施工所使用的设备如表2所示：
表2：施工设备
序号 名称 数量 单位 备注
1 注浆机 1 台 工作压力0～7Mpa
2 平台登高车 1 辆
3 电锤 1 台
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种采用工装处理盾构隧道二次注浆孔渗漏事件的方法，其特征在于：所述工装包括顺次连接的工装底座（1）、第一球阀（2）、连接件（3）和第二球阀（4）和注浆管路，所述的第一球阀（2）的孔径大于所述的第二球阀（4）的孔径，所述的第二球阀（4）通过注浆管路与注浆机相连；
所述连接件（3）为变径管，其两端的管径分别与所述第一球阀（2）和所述第二球阀（4）的孔径相匹配；
所述第一球阀（2）选用的是耐高压球阀，所述第二球阀（4）选用的是单向阀；
所述的工装底座（1）包括垂直连接的底盘（101）和管型件（102），所述底盘（101）设有贯穿厚度方向的安装孔，所述的管型件与所述第一球阀（2）螺纹连接；
所述的注浆管路包括与所述第二球阀（4）相连的金属管件和套接在所述金属管件另一端的软管（6），所述的软管（6）与注浆机相连；
所述方法包括以下步骤：
步骤一：采用外层包裹吸水柔性材料的锥形件对渗漏孔进行预止水；
步骤二：正对注浆孔，依次安装工装底座（1）和第一球阀（2）；
步骤三：去除锥形件，并关闭第一球阀（2），顺次连接连接件（3）、第二球阀（4）和注浆管路，并将注浆管路的另一端与注浆机相连；
步骤四：先打开第一球阀（2），关闭第二球阀（4），待注浆管路中的压力达到第一设定阈值时，打开第二球阀（4）实施注浆直至注浆调节达到第二设定阈值，停止注浆，关闭第一球阀（2）和第二球阀（4）；
步骤五：待浆液凝固后，观察是否继续渗水，若有，重复步骤四；若无，拆卸工装。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在拆除工装后，在注浆加固所在的位置安装封堵板（9），其中，所述封堵板（9）与步骤二所述工装底座（1）的安装位置一致。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一设定阈值为注浆管路中的压力是渗水孔处水土压力的1.2-1.5倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二设定阈值包括注浆管路中的压力稳定在1.2倍的孔位处水土压力5min以上，以及注浆量为泄露量的1.5倍以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述包裹吸水柔性材料的锥形件的最大外径大于注浆孔的孔径小于所述工装底座（1）的管径或所述第一球阀（2）的孔径。
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