申请/专利权人：中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司

申请日：2018-11-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109184750B

主分类号：E21D11/10

分类号：E21D11/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.11#公开

摘要：一种隧道径向注浆装置,包括密封单元和注浆单元，所述的密封单元固定设置于混凝土衬砌墙上，注浆单元穿透密封单元设置于混凝土衬砌墙外侧空洞内，所述的注浆单元包括依次连接的首节注浆管、若干中部注浆管、尾端注浆管，尾端注浆管端部设置有球阀，球阀与注浆软管相连通，尾端注浆管端部外露于混凝土衬砌墙内侧；本装置及方法具有设计合理、结构简单、成本低廉、操作便利、施工安全可靠等优点，可推广应用到城市地铁隧道结构外侧空洞处理施工领域或山岭隧道结构外侧空洞处理施工领域。

主权项：1.一种隧道径向注浆装置，包括密封单元和注浆单元，所述的密封单元固定设置于混凝土衬砌墙上，注浆单元穿透密封单元设置于混凝土衬砌墙外侧空洞内，所述的注浆单元包括依次连接的首节注浆管、若干中部注浆管、尾端注浆管，尾端注浆管端部设置有球阀，球阀与注浆软管相连通，尾端注浆管端部外露于混凝土衬砌墙内侧，其特征在于：所述的密封单元包括法兰和密封垫片，密封垫片设置于法兰与混凝土衬砌墙之间，法兰上加工有一圈同心螺栓孔、中心位置加工有安装孔，安装孔内设置有密封管，密封管一端设置有密封帽，密封管与密封帽配合的一端设置有预留槽，预留槽内设置有几形密封层；所述的中部注浆管前端设置有接头导向管承插端，接头导向管承插端与设置在中部注浆管内壁的接头导向管固定端连为一体设计，中部注浆管后端呈端平状；首节注浆管、中部注浆管管壁上呈梅花形加工有注浆孔，所述的注浆孔为通孔，注浆孔为自外壁向内壁收敛的台阶孔，注浆孔内填充有手涂型盾尾密封油脂。

全文数据：一种隧道径向注浆装置及方法技术领域本发明属于隧道建设设备或装置技术领域，具体涉及到一种城市地铁隧道混凝土衬砌墙背空洞注浆加固处理装置及方法。背景技术在城市地铁隧道施工中，由于工程地质和水文地质情况相对复杂，浅埋暗挖隧道混凝土衬砌背后存在的空洞或盾构隧道掘进时对地层扰动过大造成土方超挖而形成的空洞都存在非常大的安全隐患，轻则造成地面塌陷，严重时将危机地表或地下建构筑物安全。特别是在地表不具备处理条件时，空洞存在的安全隐患更大，为确保安全，必须要进行洞内注浆处理。由于地下水体影响，此时的空洞、塌方腔体内可能存在地下水填充，在洞内采取常规的钻孔注浆加固方法，存在空腔涌水风险，且注浆效果难以保证，同时也增加了施工操作的难度。发明内容本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种设计合理、结构简单、成本低廉、操作简单、有效解决城市地铁隧道混凝土衬砌盾构管片墙背后空洞注浆加固时洞内安全施工问题的隧道径向注浆装置及方法。解决上述技术问题采用的技术方案是：包括密封单元和注浆单元，所述的密封单元固定设置于混凝土衬砌墙上，注浆单元穿透密封单元设置于混凝土衬砌墙外侧空洞内，所述的注浆单元包括依次连接的首节注浆管、若干中部注浆管、尾端注浆管，尾端注浆管端部设置有球阀，球阀与注浆软管相连通，尾端注浆管端部外露于混凝土衬砌墙内侧。本发明的密封单元包括法兰和密封垫片，密封垫片设置于法兰与混凝土衬砌墙之间，法兰上加工有一圈同心螺栓孔、中心位置加工有安装孔，安装孔内设置有密封管，密封管一端设置有密封帽，密封管与密封帽配合的一端设置有预留槽，预留槽内设置有几形密封层。本发明的几形密封层可以单层设置或者多层设置。本发明的首节注浆管的前端呈圆锥形、后端呈端平状。本发明的中部注浆管前端设置有接头导向管承插端，接头导向管承插端与设置在中部注浆管内壁的接头导向管固定端连为一体设计，中部注浆管后端呈端平状。本发明的尾端注浆管前端设置有接头导向管承插端，接头导向管承插端与设置在尾端注浆管内壁的接头导向管固定端连为一体设计，尾端注浆管后端内壁上加工有与球阀相配合的连接丝扣。本发明的首节注浆管、中部注浆管管壁上呈梅花形加工有注浆孔，所述的注浆孔为通孔。本发明的注浆孔为自外壁向内壁收敛的台阶孔，注浆孔内填充有手涂型盾尾密封油脂。本发明一种隧道径向注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：S1、在已探明的存在空洞需要进行注浆区域处的混凝土衬砌墙部位进行钻孔取芯，取芯深度小于结构层厚度，孔底预留3～5cm的混凝土保护层；S2、安装孔口密封单元：采用膨胀螺栓在孔口固定法兰，分步安装密封管、几型密封层、密封帽；S3、采用钻机分节推进打入注浆管，利用首节注浆管前端的尖锥形状，冲击破除预留的混凝土保护层，打入首节注浆管，后续注浆管分节打入安装，根据注浆空洞位置情况最终完成注浆管安装；S4、复紧密封帽，密封几型密封层与注浆管外壁之间的空隙；S5、安装球阀，球阀连接注浆软管，注浆软管连接注浆设备；S6、开启球阀，进行注浆；S7、注浆完成后，关闭球阀，拆卸注浆软管，采用地质雷达探测复查墙背空洞填充情况，必要时进行重复注浆；S8、浆液初凝后拆除球阀；S9、浆液终凝后拆除孔口密封单元，割除外露钢管，进行封口处理。本发明相比于现有技术具有以下优点：1、有效预防注浆管钻进过程中的突水突泥问题，并利用注浆管同步实现混凝土衬砌管片背后空洞注浆填充施工，操作简单。2、本发明通过采用法兰结构将注浆密封管固定在隧道混凝土衬砌盾构管片内壁上，并通过法兰密封垫片、密封管以及与注浆钢管相适应的几型密封实现管孔口封堵漏水；同时通过采用手涂盾尾密封油脂封堵注浆钢管上的预留注浆孔，防止孔内水体通过注浆管涌水；最后在尾端注浆管底部安装球阀、连接注浆软管进行注浆，最终实现隧道混凝土衬砌盾构管片墙背后空洞注浆，本发明具有设计合理、结构简单、成本低廉、操作便利、施工安全可靠等优点，可推广应用到城市地铁隧道结构外侧空洞处理施工领域或山岭隧道结构外侧空洞处理施工领域。附图说明图1是本发明一个实施例的结构示意图。图2是图1的分解图。图3是图2的剖视图。图4是注浆管连接示意图。图5是尾端注浆管1-3结构示意图。图6是密封单元2的局部分解示意图。图7是注浆管管壁上注浆孔b的设置示意图。图中：1、注浆单元；2、密封单元；3、球阀；4、注浆软管；5、接头导向管承插端；6、接头导向管固定端；1-1、首节注浆管；1-2、中部注浆管；1-3、尾端注浆管；2-1、法兰；2-2、密封垫片；2-3、密封管；2-4、几形密封层；2-5、密封帽；a、螺栓孔；b、注浆孔；c、预留槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1在图1～7中，本发明一种隧道径向注浆装置,包括密封单元2和注浆单元1，密封单元2采用螺纹连接件通过法兰固定连接安装于混凝土衬砌管片墙上，注浆单元1穿透密封单元2打设安装于混凝土衬砌管片墙外部空腔中，注浆单元1包括依次连接的首节注浆管1-1、若干中部注浆管1-2、尾端注浆管1-3，尾端注浆管1-3端部外露于混凝土衬砌墙内侧。首节注浆管1-1的前端呈圆锥形，减小注浆管推进阻力，以利于注浆管安装，首节注浆管1-1后端呈端平状，利于后续管节安装对接，本实施例的中部注浆管1-2前端安装有接头导向管承插端5，接头导向管承插端5与焊接在中部注浆管1-2内壁的接头导向管固定端6连为一体设计，中部注浆管1-2后端呈端平状，接头导向管方便相邻注浆管之间的连接；尾端注浆管1-3前端安装有接头导向管承插端5，接头导向管承插端5与焊接在尾端注浆管1-3内壁的接头导向管固定端6连为一体设计，此处的接头导向管方便中部注浆1-2和尾端注浆管1-3相连接，本实施例的接头导向管采用外径略小于注浆管内径的钢管加工，接头导向管承插端5长度不小于5cm，尾端注浆管1-3后端内壁上加工有连接丝扣，连接丝扣与球阀3相配合将球阀3固定于尾端注浆管1-3端部，球阀3与注浆软管4相连通，注浆软管4与注浆设备相连通，通过球阀3的开合向注浆管内部注浆，本实施例的首节注浆管1-1、中部注浆管1-2管壁上呈梅花形加工有注浆孔b，尾端注浆管1-3管壁上不加工注浆孔b，所述的注浆孔b为自外壁向内壁收敛的台阶通孔，注浆孔b内填充有手涂型盾尾密封油脂，防止空洞内泥水、渣土进入注浆管内，预防注浆单元安装施工中发生涌水涌泥问题。本实施例的密封单元包括法兰2-1、密封垫片2-2、密封管2-3、几形密封层2-4、密封帽2-5，密封垫片2-2安装于法兰2-1与混凝土衬砌管片墙之间，密封垫片2-2中心位置加工有与注浆管外径相适应的通孔，法兰2-1上加工有一圈同心螺栓孔a、中心位置加工有安装孔，法兰2-1通过安装在螺栓孔a内的螺栓固定设置于需要注浆施工的混凝土衬砌管片墙上，安装孔内安装有密封管2-3，密封管2-3一端用螺纹紧固连接件固定连接安装有密封帽2-5，密封管2-3与密封帽2-5配合的一端加工有预留槽c，预留槽内设置有几形密封层2-4，几形密封层2-4可以单层设置或者多层设置。本发明一种隧道径向注浆装置的注浆方法，包括以下步骤：S1、在已探明的存在空洞需要进行注浆区域处的混凝土衬砌墙盾构管片墙部位进行钻孔取芯，取芯深度小于结构层厚度，孔底预留3～5cm的混凝土保护层；S2、安装孔口密封单元2：采用膨胀螺栓在孔口固定法兰2-1，分步安装密封管2-3、几型密封层2-4、密封帽2-5；S3、采用钻机分节推进打入注浆管，利用首节注浆管1-1前端的尖锥形状，冲击破除预留的混凝土保护层，打入首节注浆管1-1，后续注浆管分节打入安装，根据注浆空洞位置情况最终完成注浆管安装；S4、复紧密封帽2-5，密封几型密封层2-4与注浆管外壁之间的空隙；S5、安装球阀3，球阀连接注浆软管4，注浆软管4连接注浆设备；S6、开启球阀3，进行注浆；注浆浆液可以选择单液水泥浆或水泥-水玻璃双液浆或其他浆液，注浆压力通过计算和现场试验确定；S7、注浆完成后，关闭球阀3，拆卸注浆软管4，采用地质雷达探测复查墙背空洞填充情况，必要时进行重复注浆；S8、浆液初凝后拆除球阀3；S9、浆液终凝后拆除孔口密封单元2，割除外露钢管，进行封口处理。

权利要求：1.一种隧道径向注浆装置,其特征在于：包括密封单元和注浆单元，所述的密封单元固定设置于混凝土衬砌墙上，注浆单元穿透密封单元设置于混凝土衬砌墙外侧空洞内，所述的注浆单元包括依次连接的首节注浆管、若干中部注浆管、尾端注浆管，尾端注浆管端部设置有球阀，球阀与注浆软管相连通，尾端注浆管端部外露于混凝土衬砌墙内侧。2.根据权利要求1所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的密封单元包括法兰和密封垫片，密封垫片设置于法兰与混凝土衬砌墙之间，法兰上加工有一圈同心螺栓孔、中心位置加工有安装孔，安装孔内设置有密封管，密封管一端设置有密封帽，密封管与密封帽配合的一端设置有预留槽，预留槽内设置有几形密封层。3.根据权利要求2所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的几形密封层可以单层设置或者多层设置。4.根据权利要求1所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的首节注浆管的前端呈圆锥形、后端呈端平状。5.根据权利要求1所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的中部注浆管前端设置有接头导向管承插端，接头导向管承插端与设置在中部注浆管内壁的接头导向管固定端连为一体设计，中部注浆管后端呈端平状。6.根据权利要求1所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的尾端注浆管前端设置有接头导向管承插端，接头导向管承插端与设置在尾端注浆管内壁的接头导向管固定端连为一体设计，尾端注浆管后端内壁上加工有与球阀相配合的连接丝扣。7.根据权利要求1所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的首节注浆管、中部注浆管管壁上呈梅花形加工有注浆孔，所述的注浆孔为通孔。8.根据权利要求7所述的一种隧道径向注浆装置，其特征在于：所述的注浆孔为自外壁向内壁收敛的台阶孔，注浆孔内填充有手涂型盾尾密封油脂。9.权利要求1～8所述的一种隧道径向注浆装置的注浆方法，其特征在于包括以下步骤：S1、在已探明的存在空洞需要进行注浆区域处的混凝土衬砌墙部位进行钻孔取芯，取芯深度小于结构层厚度，孔底预留3～5cm的混凝土保护层；S2、安装孔口密封单元：采用膨胀螺栓在孔口固定法兰，分步安装密封管、几型密封层、密封帽；S3、采用钻机分节推进打入注浆管，利用首节注浆管前端的尖锥形状，冲击破除预留的混凝土保护层，打入首节注浆管，后续注浆管分节打入安装，根据注浆空洞位置情况最终完成注浆管安装；S4、复紧密封帽，密封几型密封层与注浆管外壁之间的空隙；S5、安装球阀，球阀连接注浆软管，注浆软管连接注浆设备；S6、开启球阀，进行注浆；S7、注浆完成后，关闭球阀，拆卸注浆软管，采用地质雷达探测复查墙背空洞填充情况，必要时进行重复注浆；S8、浆液初凝后拆除球阀；S9、浆液终凝后拆除孔口密封单元，割除外露钢管，进行封口处理。

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