一種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置及施工工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】一種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置及施工工藝
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置及施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0003]在軟弱砂土層進(jìn)行淺埋隧道工程施工，常因開(kāi)挖施工造成地層損失，甚至發(fā)生坍塌，危及施工人員和設(shè)備安全，且因地層損失引起地表沉降過(guò)大，致使周邊環(huán)境造成破壞，給居民正常的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。為確保施工安全，減小施工對(duì)環(huán)境的影響，目前國(guó)內(nèi)外常采用注漿加固法對(duì)地層進(jìn)行預(yù)加固。
[0004]傳統(tǒng)的注漿加固堵水，漿液在砂土層中的擴(kuò)散以劈裂為主，具有隨機(jī)性、分散性，注漿效果不盡人意。若注漿壓力或注漿量過(guò)大易造土體變形過(guò)大、發(fā)生地面隆起、管線爆裂、建筑物傾斜倒塌等事故；若注漿壓力或注漿量過(guò)小，又達(dá)不到加固地層的效果，因此無(wú)法在控制地表變形的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)砂土層的有效安全加固堵水。
[0005]在確保注漿引起的地表隆起不超過(guò)規(guī)范及設(shè)計(jì)規(guī)定值的前提下，保證加固效果及堵水效果，無(wú)明顯砂土塊坍落，無(wú)明顯滲水現(xiàn)象，保證隧道的安全開(kāi)挖，是目前淺埋隧道砂土層注漿面臨的一大難題。
[0006]目前常用的注漿管及工藝主要有袖閥管注漿、裸孔注漿、膜袋注漿管注漿等方式。袖閥管注漿可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度地層的均勻加固，但其工序多且復(fù)雜、操作過(guò)程繁瑣，工期較長(zhǎng)，成本較高；前進(jìn)式裸孔注漿工序較簡(jiǎn)單且操作簡(jiǎn)便，但不能實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)區(qū)域強(qiáng)化注漿，注漿鉆孔較長(zhǎng)時(shí)漿液往往不能沿鉆孔全長(zhǎng)均勻擴(kuò)散，注漿效果較差；模袋注漿管注漿側(cè)重于注漿管的固定及封孔效果，同樣無(wú)法同時(shí)保證地層充分均勻加固和地表隆起不超規(guī)定值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置及施工工藝，解決上述軟弱砂土層注漿存在的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置，包括輔助套管和注漿內(nèi)管，所述的輔助套管套裝在注漿內(nèi)管的外層；輔助套管套的頭部安裝止?jié){尖帽，中間部分布設(shè)阻止?jié){液回流的單向出漿孔；注漿內(nèi)管和輔助套管之間形成的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)套裝有兩個(gè)阻隔件，在兩個(gè)阻隔件之間的注漿內(nèi)管段設(shè)有出漿孔，所述阻隔件保證漿液只在其所夾區(qū)段間擴(kuò)散，且注漿內(nèi)管通過(guò)在輔助套管內(nèi)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度砂土層的加固。
[0009]所述單向出漿孔由出入口、可移動(dòng)的閥片、固定閥片的閥釘組成，所述的閥片安裝在出入口，且通過(guò)閥釘固定在輔助套管套壁上，漿液通過(guò)入口推開(kāi)閥片流出，注漿結(jié)束時(shí)閥片回落，漿液壓緊閥片封堵出口使其無(wú)法回流。
[0010]兩個(gè)所述的阻隔件包括一個(gè)橡膠活塞和一個(gè)法蘭，所述法蘭焊接在注漿內(nèi)管上，其外徑小于輔助套管內(nèi)徑；所述橡膠活塞套裝在注漿內(nèi)管上，與法蘭相鄰設(shè)置，且橡膠活塞設(shè)置在漿液的注入側(cè)。
[0011]兩個(gè)所述的法蘭按照設(shè)定的距離焊接于注漿內(nèi)管尾端。
[0012]所述橡膠活塞采用丁腈橡膠材料。
[0013]所述輔助套管加厚鋼管，其尾端焊接尾部法蘭，所述的尾部法蘭與封口法蘭相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助套管內(nèi)部注漿。
[0014]所述注漿內(nèi)管由至少兩個(gè)鋼管通過(guò)直通閥門連接而成。
[0015]一種利用如權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行施工的工藝，包括以下步驟:
步驟1.鉆孔布設(shè)與開(kāi)孔:沿隧道開(kāi)挖輪廓線內(nèi)周邊設(shè)置一排鉆孔，孔徑略大于輔助套管外徑，鉆孔完畢后，及時(shí)清理孔內(nèi)的余渣，用巖芯管掃孔；
步驟2.地層及輔助套管內(nèi)注漿:將輔助套管打入鉆孔之中，通過(guò)注漿內(nèi)管進(jìn)行后退式注漿，即先對(duì)鉆孔底部區(qū)段進(jìn)行注漿，當(dāng)注漿量或注漿壓力達(dá)到規(guī)定值即暫停注漿，將注漿內(nèi)管向后拉出設(shè)定距離，繼續(xù)注漿至注漿量或注漿壓力達(dá)到規(guī)定值，如此循環(huán)至注完鉆孔全長(zhǎng)后，取出注漿內(nèi)管，輔助套管尾端連接封孔法蘭，向輔助套管注漿至輔助套管內(nèi)充滿漿液；
步驟3.依次按照步驟1、2對(duì)每個(gè)鉆孔進(jìn)行注漿。
[0016]所述步驟2中，對(duì)地層加固的注漿材料選用初凝時(shí)間短的漿液，保證漿液主要在輔助套管周圍擴(kuò)散；輔助套管中注漿選用干縮小、強(qiáng)度高的注漿材料。
[0017]在步驟3完成后，開(kāi)挖距離為注漿加固距離的3/4~4/5，開(kāi)挖過(guò)程中輔助套管不隨巖體一塊挖出，通過(guò)與初襯鋼拱架焊接作為支撐骨架，與輔助套管間漿脈形成整體帷幕，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的加固堵水。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
(1)相比于袖閥管，注漿裝置結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，適合現(xiàn)場(chǎng)制作；注漿裝置及工藝過(guò)程簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便；
(2)通過(guò)注漿內(nèi)管的移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)分段控域注漿，確保地層均勻加固，無(wú)盲點(diǎn)，避免災(zāi)害發(fā)生；
(3 )實(shí)現(xiàn)對(duì)漿液的有效利用，注漿量少，大大節(jié)約了工程成本。
[0019](4)注楽量的減少同時(shí)減少了對(duì)上覆地層及地表的影響，防止對(duì)地下管線、地表路面、地上建筑物產(chǎn)生破壞。
[0020](5)輔助套管留存于地層中，與初襯鋼拱架或鋼格柵焊接，起到高強(qiáng)度橫梁作用，防止塌方產(chǎn)生；漿液散布于輔助套管周邊，加固管間土體，使土體與輔助套管形成整體帷幕，有效防止局部涌水涌砂。
[0021](6)由漿液充填的輔助套管剛度大，可有效控制開(kāi)挖過(guò)程中的沉降。
[0022](7 )注漿內(nèi)管可重復(fù)利用，節(jié)約成本，提高效益。
[0023](8)適用范圍廣泛，適用于所有工程類需要加固的軟弱砂土地層。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為單向出漿孔示意圖；
圖3為加固帷幕效果示意圖；
圖4注漿與開(kāi)挖循環(huán)示意圖；
圖中為封孔法蘭；2為尾部法蘭；3為單向出漿孔；4為加厚鋼管；5為出漿孔；6為直通閥門；7為鋼管；8為法蘭；9為橡膠活塞；10為止?jié){尖帽；11為出漿口 ；12為閥片；13為閥釘；14為進(jìn)漿口。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]—種適用于砂土層淺埋隧道超前預(yù)注漿裝置，如圖1所示，主要由輔助套管與注漿內(nèi)管組成，輔助套管包括加厚鋼管4、止?jié){尖帽10、單向出漿孔3、尾部法蘭2、封孔法蘭1組成，注漿內(nèi)管包括鋼管7、直通閥門6、法蘭8、橡膠活塞9、出漿孔5。
[0027]輔助套管套裝在注漿內(nèi)管的外層；輔助套管套的頭部安裝止?jié){尖帽10，中間部分布設(shè)阻止?jié){液回流的單向出漿孔3 ;注漿內(nèi)管和輔助套管之間套裝有兩個(gè)橡膠活塞9和兩個(gè)法蘭8，橡膠活塞套裝在注漿內(nèi)管上，與法蘭8相鄰設(shè)置，且橡膠活塞設(shè)置在漿液的注入側(cè)；兩個(gè)橡膠活塞9和兩個(gè)法蘭8保證漿液只在其所夾區(qū)段間擴(kuò)散，且在兩個(gè)阻隔件之間的注漿內(nèi)管段設(shè)有出漿孔，通過(guò)注漿內(nèi)管在輔助套管內(nèi)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度砂土層的加固。
[0028]注漿內(nèi)管伸入輔助套管內(nèi)，注漿內(nèi)管法蘭8外徑略小于輔助套管內(nèi)徑，主要用于推動(dòng)橡膠活塞9和止?jié){，通過(guò)注漿內(nèi)管的移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度的充分均勻加固。
[0029]注漿內(nèi)管的鋼管7由長(zhǎng)為2m的鋼管通過(guò)直通閥門6連接而成，對(duì)淺部地層注漿時(shí)可減少注漿內(nèi)管長(zhǎng)