一種隧道頂部土層的加固裝置及其施工方法
2023-05-28 02:29:51
專利名稱：一種隧道頂部土層的加固裝置及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種建築施工領域，尤其是一種對隧道頂部土層進行加固處理的裝置
及其施工方法。
背景技術：
隧道作為一種地下通道，現廣泛用作於交通、河流或一些物資的輸送通道。在隧道 建設中有很大部份是採取先興建從地表通往地下施工區的豎井，再從地下採用盾構施工的 方式開挖的鑽挖式隧道。但是，盾構進時也會引起地層損失和產生不均勻的壓力，這勢必會 對周圍的地層造成擾動或是使周圍的土層損失，造成盾殼間與卵石層之間存在空隙，特別 是在卵石土夾透鏡體砂層、自穩性差、透水性強、且地下水位較高的地段，這些地段的開挖 面容易產生湧水、湧砂問題，存在細顆粒物質大量流失的嚴重問題，因而極易引起開挖面失 穩和地面沉降、變形，從而造成地面建築物結構的變形、開裂或不均勻沉降。現在的加固方 式多是採用將隧道頂部的結構設計得更厚一些，企圖以隧道頂部自身的強度來抵抗其上方 的土質對隧道頂部的影響，但是這種方式一方面會使建築成本大幅度上升，同時在一些地 段也並不適合開挖更大直徑的隧道口以修建較厚的隧道頂部，這在一定程度上也將直接影 響到隧道的安全。
發明內容
為了解決現有隧道頂部土層存在的安全問題，消除隧道施工對地面建築物造成變 形的隱患，本發明提供一種隧道頂部土層的加固裝置及其施工方法，本發明不僅可以起到 對隧道頂部土層加固的作用，有效防止地面建築物因隧道施工而發生變形的情形，在很大 程度上確保了隧道的安全，而且可以大幅度降低隧道的工程造價。 本發明是通過這樣的方式來實現的由注漿管和止水裝置組成，止水裝置中包含 有止水管，將注漿管的一端與錐形鑽頭固定連接，另一端與球閥固定連接，並在注漿管的管 體上設有注漿孔，所述止水管的一端連接有法蘭盤，並在止水管的外側設有固定圓盤，其中 的注漿管由多段外徑和內徑均相同的金屬圓管組成，每段金屬圓管之間採用異形連接構件 進行連接，所述的異形連接構件為兩端細中間粗的金屬管件，其兩端細的部份的外徑與注 漿管中金屬圓管的內徑相同，其中間凸起部份的厚度與注漿管中金屬圓管的管壁厚度相 同，所述止水管的內徑比注漿管的外徑略大，止水管下方的法蘭盤的中間部份為橡膠密封 墊。進行注漿止水作業施工時按如下步驟進行 (1)、先在隧道正上部首先用取芯機打設一個與止水裝置中的固定圓盤直徑相同、 深度為50 100mm的孔，然後將砼芯取出，然後在同一圓心處打設一個與止水管外徑相同、 深度大於或等於止水管埋入端長度的孔。
(2)、將止水裝置安裝到預開孔中，並採用膨脹止水條將止水裝置固定。 (3)、將注漿管的第一段金屬圓管，帶有錐形鑽頭的一端對準止水裝置底端法蘭盤
中間的橡膠密封墊處，用氣動衝擊錨杆機將金屬圓管打入土層中，在打入一定長度後用異形連接構件將第二段金屬圓管接到第一段金屬圓管的後邊，再用氣動衝擊錨杆機將第二段 金屬圓管打入土層中，以此類推，至打入至設計長度的注漿管後，在最後一段連接一個帶球 閥的金屬圓管，並同時將球閥關閉。 (4)、注漿時，先打開球閥，將止注漿管中蓄積的地下水放出，然後注水洗管、清孔， 以確保注漿管和注漿孔的暢通，清洗完成後用低壓注漿泵進行注漿，當注漿壓力達到設計 壓力後即終止注漿，並關閉球閥，防止漿液流出，在進行注漿的同時對其上方的建築物進行 實時監測。 (5)、待注入的漿液達到終凝時間後，拆除止水球閥，並部份截除止水管，用悶頭將
口封住，採用速凝防滲混凝土填塞抹平，恢復隧道頂部的整體性和美觀性。 止水裝置的底端採用含有橡膠密封墊的法蘭盤密封，可以防止隧道頂部的水流進
隧道，在注漿時，漿液經球閥流入注漿管，並從注漿孔中處流進土層的空隙中，漿液在壓力
作用下可到達土層中較遠的距離，這樣便可在土層中形成注漿完強度較大和滲透性較小的
結石，提高了地基的承載力，消除了隧道上方土層鬆動對隧道頂部造成的安全隱患。 本發明的有益效果是不僅可以有效提高隧道頂部土層的強度，防止地面建築物
變形或下沉，而且可以大幅度降低工程費用，並且結構簡單，製造成本低，安裝和使用均十
分方便，易於在隧道施工領域中推廣使用。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1為本發明的剖面結構示意圖。
圖2為本發明的立體結構示意圖。 圖3為本發明中異形連接構件的立體結構示意圖。 圖4為本發明中異形連接構件的剖面結構示意圖。 圖5為本發明中錐形構件的第2種實施例的剖面結構示意圖。 圖中代碼說明1止水管；2固定圓盤；3、3'法蘭盤；4橡膠密封墊；5固定孔；6緊 固螺母；7、7'錐形鑽頭；8注漿管；9注漿孔；10異形連接構件；11球閥。 如圖1、圖2所示，在止水管(1)的外側設有固定圓盤(2)，固定圓盤上設有固定孔 (5)，固定孔用於安裝膨脹止水條，以便將止水管固定在隧道上方，在止水管的下方安裝有 法蘭盤(3) 、 (3')，在法蘭盤(3) 、 (3')的中間固定有橡膠密封墊(4)，法蘭盤(3) 、 (3')由 緊固螺母(6)固定，注漿管(8)由多段內徑和外徑均相同的金屬圓管組成，金屬圓管之間採 用異形連接構件(10)進行連接，如圖3、圖4所示，異形構件(10)的兩端部份的外徑與注漿 管中金屬圓管的內徑相同，中間凸起部份的厚度與金屬圓管的管壁厚度相同，這樣可以確 保整個注漿管的外徑相同，有利於將注漿管打入土層中。在注漿管的底端設有球閥(11)，注 漿管的管體上設有注漿孔(9)，注漿孔的直徑一般在8-10mm左右，以便於漿液從注漿孔中 穿過，使用中所採用的漿液為單液水泥漿，水灰比為0. 8，注漿壓力控制在2MPa以下，這樣 可以提高漿液的穿透性，在注漿管的頂端固定安裝有錐形鑽頭(7)，為保證錐形鑽頭的穩固 性，一般採用焊接方式進行固定。需要說明的是，在圖l所示中的錐形鑽頭為實心體，而在 確保錐形鑽頭強度的情況下，也可以採用如圖5所示的空心錐形鑽頭，以節約成本。
在使用此施工方法時，應注意以下事項
1、在打孔過程中要排摸好小區內的管線情況，防止誤傷管線。
2、打孔時錨杆機上注漿管要位置準確，防止注漿管子偏心斷裂。
3 、注漿過程中要同時對注漿上方的建築物進行實時監測。 4、打管過程中應注意是否有地下水流入隧道內，並在注漿管打入完畢或注漿結束 後及時關閉球閥，防止地下水或漿液流出。 5、在拆除止水球閥及部份截除止水管後，應採用水泥漿進行封孔，並保證封孔的 砼強度、防水性能達到設計要求。
權利要求
一種隧道頂部土層的加固裝置，其特徵是由注漿管和止水裝置組成，止水裝置中包含有止水管，在注漿管的一端與錐形鑽頭固定連接，另一端與球閥固定連接，在注漿管的管體上設有注漿孔，在所述止水管的一端連接有法蘭盤，並在止水管的外側設有固定圓盤。
2. 根據權利要求1所述的隧道頂部土層的加固裝置，其特徵是注漿管由多段外徑和 內徑均相同的金屬圓管組成，每段金屬圓管之間採用異形連接構件進行連接。
3. 根據權利要求2所述的隧道頂部土層的加固裝置，其特徵是異形連接構件為兩端 細中間粗的金屬管件，其兩端較細部份的外徑與注漿管中金屬圓管的內徑相同，其中間凸 起部份的厚度與注漿管中金屬圓管的管壁厚度相同。
4. 根據權利要求1所述的隧道頂部的土層加固裝置，其特徵是止水管的內徑比注漿 管的外徑略大，止水管下方的法蘭盤的中間部份為橡膠密封墊。
5. 根據權利要求1所述的隧道頂部土層的加固裝置的施工方法，其特徵是進行注漿 加固作業施工時按如下步驟進行(1) 、先在隧道正上部首先用取芯機打設一個與止水裝置中的固定圓盤直徑相同、深度為50 100mm的孔，然後將砼芯取出，然後在同一圓心處打設一個與止水管外徑相同、深度 大於或等於止水管埋入端長度的孔。(2) 、將止水裝置安裝到預開孔中，並採用膨脹止水條將止水裝置固定。(3) 、將注漿管的第一段金屬圓管，帶有錐形鑽頭的一端對準止水裝置底端法蘭盤中間 的橡膠密封墊處，用氣動衝擊錨杆機將金屬圓管打入土層中，在打入一定長度後用異形連 接構件將第二段金屬圓管接到第一段金屬圓管的後邊，再用氣動衝擊錨杆機將第二段金屬 圓管打入土層中，以此類推，至打入完設計長度的注漿管後，在最一段連接一個帶球閥的金 屬圓管，並同時將球閥關閉。(4) 、注漿時，先打開球閥，將止水裝置中蓄積的地下水放出，然後注入清水洗管、清孔， 以確保注漿管、注漿孔暢通，清洗完成後用低壓注漿泵進行注漿，當注漿壓力達到設計壓力 後終止注漿，並關閉球閥，防止漿液流出，在進行注漿的同時對其上方的建築物進行實時監(5) 、待注入的漿液達到終凝時間後，拆除止水球閥，並部份截除止水管，用悶頭將管口 封住，採用速凝防滲混凝土填塞抹平，恢復隧道頂部的整體性和美觀性。
全文摘要
本發明涉及一種隧道頂部土層的加固裝置及其施工方法，包含有注漿管和止水裝置，在止水裝置中包含有止水管，其中的注漿管由多段金屬圓管構成，金屬圓管之間採用異形連接構件連接，注漿管上設有注漿孔，在注漿管的一端連接有錐形鑽頭，另一端連接有球閥，在止水管的外側設有固定圓盤，並在止水管的一端設有帶橡膠密封墊的法蘭盤。將止水裝置固定安裝在隧道頂部的預開孔中，以阻止地下水從止水管中滲透進隧道內，在將注漿管經止水裝置打入隧道頂部的泥土中後，用低壓泵將漿液打入注漿管中，漿液在壓力作用下填充隧道頂部土層中的空隙，形成強度較大和滲透性較小的結石，提高了地基的承載力，消除了隧道上方土層鬆動對隧道頂部造成的安全隱患。
文檔編號E21D11/10GK101761345SQ20101002806
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者康景文, 朱赫宇, 王君紅, 王寧, 王強, 趙翔, 陳雲, 陳麟 申請人:中國建筑西南勘察設計研究院有限公司