申请/专利权人：中交第二航务工程局有限公司

申请日：2018-03-09

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN108252726B

主分类号：E21D11/10

分类号：E21D11/10;E21D11/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2018.07.31#实质审查的生效;2018.07.06#公开

摘要：本发明提供一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置及其施工方法，在二次衬砌沿着拱顶的位置设有灌浆管和排气管，在灌浆管设有多个灌浆孔；灌浆管的注浆管口和排气管的排气管口引出到二次衬砌的底部之外。在二次衬砌施工后，待混凝土达到一定强度后，将泵与注浆管口连接，进行拱顶注浆；待注浆压力达到预设值或排气管口出浆后，停止注浆；通过以上步骤实现隧道二次衬砌拱顶脱空的预防。本发明的装置简单实用，施工方便安全，能够有效避免二次衬砌混凝土拱顶脱空，也避免出现灌浆后的空腔或者因二次灌浆造成裂缝，在灌浆过程中能够将拱顶位置的空气充分排出。注浆可与二次衬砌施工同步进行，无需单独搭设作业台架，较传统注浆施工更为方便。

主权项：1.一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是：在二次衬砌（8）沿着拱顶的位置设有灌浆管（1）和排气管（2），在灌浆管（1）设有多个灌浆孔（101）；灌浆管（1）的注浆管口（9）和排气管（2）的排气管口（10）引出到二次衬砌（8）的底部之外；在二次衬砌（8）的顶部设有初期支护（7），在初期支护（7）的底部固设有防排水板（5），灌浆管（1）和排气管（2）固设在防排水板（5）的底部；在防排水板（5）与初期支护（7）之间设有土工布（4）；灌浆管（1）的注浆管口（9）通过管路与泵连接，在管路上设有压力预设阀（15），压力预设阀（15）还通过回流管（16）与储浆槽（20）连接；所述的压力预设阀（15）中，压力预设阀（15）的出浆口（151）与灌浆管（1）连接，压力预设阀（15）的进浆口（152）通过管路与泵连接，压力预设阀（15）上还设有与出浆口（151）和进浆口（152）相通的循环孔（153），在循环孔（153）内设有活塞（154），循环孔（153）的侧壁通过旁通孔（159）与循环出口（158）连接，循环出口（158）与回流管（16）连接；还设有压力杆（155），压力杆（155）一端与压力预设阀（15）的阀座铰接，另一端位于活塞（154）远离出浆口（151）的一端，在压力预设阀（15）靠近中部的位置设有孔，调节螺栓（157）与孔螺纹连接，调节螺栓（157）与压力杆（155）之间设有弹簧（156），在压力杆（155）与弹簧（156）接触的位置设有膨大部，以便于限定弹簧的位置；在初期支护（7）内预埋有支护预埋锚锥（13）和螺母套筒（12），在二次衬砌（8）内预埋有二次衬砌预埋锚锥（11）；螺母套筒（12）与支护预埋锚锥（13）和二次衬砌预埋锚锥（11）螺纹连接。

全文数据：预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置及其施工方法技术领域[0001]本发明涉及隧道衬砌施工领域，特别是一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置及施工方法。背景技术[0002]在隧道施工过程中，现有技术中首先是对隧道顶部做初期支护，然后设置防排水板，最后浇筑二次衬砌混凝土。由于隧道混凝土施工缺陷的影响和混凝土自身的收缩率，隧道拱顶浇筑的二衬混凝土和防水板之间不可避免的会出现空隙甚至空洞，由于空洞中空气的热胀冷缩作用，严重时会使二次衬砌混凝土出现裂缝，导致隧道顶部漏水，给后续的隧道通车埋下了安全隐患，特别是漏水对高速铁路电网等隧道施工造成的影响更大，安全隐患更严重。[0003]中国专利文献CN204098928U记载了一种隧道拱顶二衬前注浆管的定位预埋装置，在二衬台车上固定连接盘及支撑架，调节罗杆穿过二衬台车与连接盘顶在定位盘上，定位盘通过丝扣连接注浆管，注浆管与支撑架相交处设有密封套，注浆管上部固定安装顶板，注浆管内壁设有排气管。但是该方案注浆点较少，浆液流动距离较长，存在空气未完全排出而排气管封堵的情形。尤其是设置的支撑架1空腔还需后期封堵，劳动强度较高。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置及施工方法，能够预防隧道二次衬砌拱顶脱空，避免二次衬砌混凝土出现裂缝等缺陷。[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，在二次衬砌沿着拱顶的位置设有灌浆管和排气管，在灌浆管设有多个灌浆孔；灌浆管的注浆管口和排气管的排气管口引出到二次衬砌的底部之外。[0006]优选的方案中，在二次衬砌的顶部设有初期支护，在初期支护的底部固设有防排水板，灌浆管和排气管固设在防排水板的底部。[0007]优选的方案中，在防排水板与初期支护之间设有土工布。[0008]优选的方案中，灌浆管的注浆管口通过管路与泵连接，在管路上设有压力预设阀，压力预设阀还通过回流管与储浆槽连接。[0009]优选的方案中，所述的压力预设阀中，压力预设阀的出浆口与灌浆管连接，压力预设阀的进浆口通过管路与泵连接，压力预设阀上还设有与出浆口和进浆口想通的循环孔，在循环孔内设有活塞，循环孔的侧壁通过旁通孔与循环出口连接，循环出口与回流管连接；循环孔与调节螺栓螺纹连接，调节螺栓与活塞之间设有弹簧。[0010]优选的方案中，所述的压力预设阀中，压力预设阀的出浆口与灌浆管连接，压力预设阀的进浆口通过管路与栗连接，压力预设阀上还设有与出浆口和进浆口相通的循环孔，在循环孔内设有活塞，循环孔的侧壁通过旁通孔与循环出口连接，循环出口与回流管连接；还设有压力杆，压力杆一端与压力预设阀的阀座铰接，另一端位于活塞远离出浆口的一端，在压力杆靠近中部的位置设有孔，调节螺栓与孔螺纹连接，调节螺栓与压力杆之间设有弹黃。[0011]优选的方案中，在初期支护内预埋有支护预埋锚锥和螺母套筒，在二次衬砌内预埋有二次衬砌预埋锚锥；螺母套筒与支护预埋锚锥和二次衬砌预埋锚锥螺纹连接。[0012]一种采用上述的预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置的施工方法，包括以下步骤：sl、在初期支护施工之后将防排水板粘接在初期支护的底部拱顶位置，将灌浆管和排气管沿隧道轴线粘接在防排水板的底部拱顶位置，注浆管口和排气管口引出到二次衬砌的设计底部之外；s2、在二次衬砌施工后，待混凝土达到一定强度后，将栗与注浆管口连接，进行拱顶注浆；S3、待注浆压力达到预设值或排气管口出浆后，停止注浆；通过以上步骤实现隧道二次衬砌拱顶脱空的预防。[0013]优选的方案中，所述的预设注浆压力为0.15〜0.3Mpa;灌浆孔的孔径为6〜8mm，灌浆孔在灌浆管的外壁交错布置；在注浆前调节压力预设阀的注浆压力到预设值。[0014]优选的方案中，所述的注浆材料采用M20水泥砂浆或水泥浆，机械拌制，稠度控制在14s〜18s之间；灌浆管和排气管与防排水板的粘接采用热熔胶粘接；在初期支护时预埋支护预埋锚锥和螺母套筒，螺母套筒设置封堵，初期支护完成后，找到螺母套筒，设置土工布，在土工布上开口，取下封堵，安装二次衬砌预埋锚锥，然后再设置二次衬砌的模板。[0015]本发明提供的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置及施工方法，具有以下的有益效果：1、本发明的装置简单实用，施工方便安全，能够有效避免二次衬砌混凝土拱顶脱空，也避免出现灌浆后的空腔或者因二次灌浆造成裂缝。[0016]2、本发明在灌浆过程中能够将拱顶位置的空气充分排出，保证所注浆液完全充实拱顶，有效防止拱顶脱空，较传统二次衬砌注浆更密实，效果更好，大幅提高施工质量。[0017]3、装置进行拱顶注浆时可与二次衬砌施工同步进行，无需单独搭设作业台架，较传统注浆施工更为方便。附图说明[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的隧道拱顶位置横截面示意图。[0019]图2为图1的a-A剖视示意图。[0020]图3为本发明优选方案的结构示意图。[0021]图4为本发明中压力预设阀的主视结构示意图。[0022]图5为本发明中压力预设阀的俯视结构示意图。[0023]图中：灌浆管i，灌浆孔1〇i，排气管2，岩面3，土工布4，防排水板5，脱空层6，初期支护7，一丨人衬砲8，注衆官口9，排气官口10，一次衬砌预埋锚锥11，螺母套筒12，支护预埋错锥I3,快速接头I4,压力预设阀I5,出楽口收，进衆口脱，循环孔肌活塞肌压力杆脱簧156,调节螺栓157,循环出口158，旁通孔159,回流管16，螺杆栗”，减速器^，电机⑸，储菜槽20。具体实施方式[0024]实施例1:如图1、2中，一种预防隧道二次衬砲拱顶脱空的装置，在二次衬砌8沿着拱顶的位置设有灌浆管1和排气管2,在灌浆管1设有多个灌浆孔1〇1;'灌浆管1的注浆管口9和排气管2的排气管口1〇引出到二次衬砌8的底部之外。由此结构，通过注浆管口9灌浆，水泥浆或水泥砂浆从灌浆孔101溢流，脱空层6的空气从排气管口10排出，使脱空层6填充密实。优选的方案中，排气管2的进气管口位于靠近排气管2的位置。灌浆管1和排气管2采用直径42mmPVC管。[0025]优选的方案如图1、2中，在二次衬砌8的顶部设有初期支护7,在初期支护7的底部固设有防排水板5，灌浆管1和排气管2固设在防排水板5的底部，本例中，采用热熔胶将灌浆管1和排气管2焊接在防排水板5的底部。设置的防排水保护板可以有效地保护二次衬砌8和防水层。避免隧道拱顶漏水。本例中的防排水板5采用多孔超高分子量聚乙烯HDPE材质。[0026]优选的方案如图1、2中，在防排水板5与初期支护7之间设有土工布4。土工布4起到防水防渗作用。[0027]实施例2:在实施例1的基础上，优选的方案如图3中，灌浆管1的注浆管口9通过管路与栗连接，在管路上设有压力预设阀15,压力预设阀15还通过回流管16与储浆槽20连接。用于灌浆的泵通常采用螺杆泵17,电机19通过减速器18与螺杆泵17连接，但是控制灌浆压力是非常困难的。本例中采用了用于水泥浆或水泥砂浆的压力预设阀15,当灌浆压力达到预设值后，压力预设阀15通过回流管16将水泥浆或水泥砂浆排回储浆槽20,从而避免灌浆压力过大使二次衬砌8混凝土破裂。[0028]优选的方案如图3〜5中，所述的压力预设阀15中，压力预设阀15的出浆口151与灌浆管1连接，压力预设阀15的进浆口152通过管路与栗连接，压力预设阀15上还设有与出浆口151和进浆口152想通的循环孔153,在循环孔153内设有活塞154,循环孔153的侧壁通过旁通孔159与循环出口158连接，循环出口158与回流管16连接；循环孔153与调节螺栓157螺纹连接，调节螺栓157与活塞154之间设有弹簧I56。由此结构，通过调节螺栓157调节弹簧156的压力，从而调节活塞154开启的压力。参见图3、4、5中，当灌浆压力大于预设值，水泥浆或水泥砂浆推动活塞154上行，直至循环孔I53与旁通孔I59连通，水泥浆或水泥砂浆从回流管16排入储浆槽2〇。本例中的结构，尤其适于水泥浆或水泥砂浆的灌浆压力控制，结构不容易堵塞，优选的，压力预设阀丨5的阀座还设有与旁通孔159对齐的堵头，即便旁通孔159堵塞，也可以取下堵头清理。[0029]实施例3:在实施例2的基础上，优选的方案如图3〜5中，所述的压力预设阀15中，压力预设阀15的出浆口151与灌浆管1连接，压力预设阀I5的进浆口152通过管路与泵连接，压力预设阀I5上还设有与出浆口151和进浆口152相通的循环孔153,在循环孔153内设有活塞154,循环孔153的侧壁通过旁通孔159与循环出口158连接，循环出口158与回流管16连接；还设有压力杆155,压力杆155—端与压力预设阀I5的阀座铰接，另一端位于活塞154远离出浆口151的一端，在压力杆155靠近中部的位置设有孔，调节螺栓157与孔螺纹连接，调节螺栓157与压力杆155之间设有弹簧156。由于实施2中的方案中，弹簧156的可调范围较小，本例中采用了压力杆155的方案，如图5中，压力杆155被设置在一个槽中，一端用于限制活塞154的位置，并以铰接点为圆心摆动。由于弹簧156设置在靠近压力杆155中部的位置，压力预设阀15的压力调节范围增大接近一倍。在压力杆155与弹簧156接触的位置设有膨大部，由此结构，便于限定弹簧的位置。[0030]实施例4:在实施例1〜3的基础上，优选的方案如图3中，在初期支护7内预埋有支护预埋锚锥13和螺母套筒12，在二次衬砌8内预埋有二次衬砌预埋锚锥11;螺母套筒12与支护预埋锚锥13和二次衬砌预埋锚锥11螺纹连接。优选的方案中，所述的支护预埋锚锥13和二次衬砌预埋锚锥11位于非拱顶的位置，支护预埋锚锥13和二次衬砌预埋锚锥11具有弯曲的结构。由此结构，能够提高二次衬砌8混凝土的拉应力，避免在灌浆压力下出现裂缝。以使本发明中的脱空层6能够承受更高的灌浆压力，例如0.2Mpa以上。[0031]实施例5:一种采用上述实施例中所述的预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置的施工方法，包括以下步骤：si、在初期支护施工之后将防排水板5粘接在初期支护7的底部拱顶位置，将灌浆管1和排气管2沿隧道轴线粘接在防排水板5的底部拱顶位置，灌浆管1和排气管2与防排水板5的粘接采用热熔胶粘接；注浆管口9和排气管口10引出到二次衬砌8的设计底部之外；灌浆孔101的孔径为6〜8mm，灌浆孔101在灌浆管1的外壁交错布置；s2、在二次衬砌施工后，待混凝土达到一定强度后，将泵与注浆管口9连接，进行拱顶注浆；优选的方案中，所述的注浆材料采用M20水泥砂浆或水泥浆，机械拌制，稠度控制在14s〜18s之间;在注浆前调节压力预设阀15的注浆压力到预设值。[0032]优选的方案中，所述的预设注浆压力为0.15〜0.3Mpa;S3、待注浆压力达到预设值或排气管口10出浆后，停止注浆；通过以上步骤实现隧道二次衬砌拱顶脱空的预防。[0033]优选的方案中，在初期支护7时预埋支护预埋锚锥13和螺母套筒12,螺母套筒12设置封堵，初期支护7完成后，找到螺母套筒12，设置土工布4，在土工布4上开口，取下封堵，安装二次衬砌预埋锚锥11，然后再通过衬砌台车设置二次衬砌8的模板。[0034]上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:在二次衬砌8沿着拱顶的位置设有灌浆管1和排气管2，在灌浆管1设有多个灌浆孔101;灌浆管（1的注浆管口（9和排气管2的排气管口（1〇引出到二次衬砌8的底部之外。2.根据权利要求1所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:在二次衬砌8的顶部设有初期支护7，在初期支护7的底部固设有防排水板5，灌浆管（1和排气管2固设在防排水板5的底部。3.根据权利要求2所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:在防排水板5与初期支护7之间设有土工布4。4.根据权利要求1或2所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是：灌浆管（1的注浆管口（9通过管路与栗连接，在管路上设有压力预设阀（15，压力预设阀（15还通过回流管16与储浆槽20连接。5.根据权利要求4所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:所述的压力预设阀（15中，压力预设阀（15的出浆口（151与灌浆管⑴连接，压力预设阀（15的进浆口（152通过管路与栗连接，压力预设阀（15上还设有与出浆口（151和进浆口（152想通的循环孔（153，在循环孔（153内设有活塞（154，循环孔（153的侧壁通过旁通孔（159与循环出口（158连接，循环出口（158与回流管（16连接；循环孔（153与调节螺栓（157螺纹连接，调节螺栓（157与活塞（154之间设有弹簧156。6.根据权利要求4所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:所述的压力预设阀（15中，压力预设阀（15的出浆口（151与灌浆管⑴连接，压力预设阀（15的进浆口（152通过管路与栗连接，压力预设阀（15上还设有与出浆口（151和进浆口（152相通的循环孔（153，在循环孔（153内设有活塞（154，循环孔（153的侧壁通过旁通孔（159与循环出口（158连接，循环出口（158与回流管16连接；还设有压力杆（155，压力杆（155—端与压力预设阀（15的阀座铰接，另一端位于活塞（154远离出浆口（151的一端，在压力杆（155靠近中部的位置设有孔，调节螺栓（157与孔螺纹连接，调节螺栓157与压力杆155之间设有弹簧156。7.根据权利要求2所述的一种预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置，其特征是:在初期支护7内预埋有支护预埋锚锥13和螺母套筒（12，在二次衬砌8内预埋有二次衬砌预埋锚锥11;螺母套筒（12与支护预埋锚锥13和二次衬砌预埋锚锥11螺纹连接。8.—种采用权利要求2〜7任一项所述的预防隧道二次衬砌拱顶脱空的装置的施工方法，其特征是包括以下步骤：si、在初期支护施工之后将防排水板5粘接在初期支护（7的底部拱顶位置，将灌浆管1和排气管2沿隧道轴线粘接在防排水板5的底部拱顶位置，注浆管口（9和排气管口（10引出到二次衬砌8的设计底部之外；s2、在二次衬砌施工后，待混凝土达到一定强度后，将泵与注浆管口（9连接，进行拱顶注浆；S3、待注浆压力达到预设值或排气管口（10出浆后，停止注浆；通过以上步骤实现隧道二次衬砌拱顶脱空的预防。9.根据权利要求8所述的一种施工方法，其特征是：所述的预设注浆压力为〇.15〜0•3Mpa;灌浆孔（101的孔径为6〜8mm，灌浆孔101在灌浆管（1的外壁交错布置；在注浆前调节压力预设阀（15的注浆压力到预设值。10.根据权利要求8所述的一种施工方法，其特征是:所述的注浆材料采用M20水泥砂浆或水泥浆，机械拌制，稠度控制在14s〜18s之间；灌浆管（1和排气管2与防排水板5的粘接采用热熔胶粘接；、在初期支护7时预埋支护预埋锚锥（13和螺母套筒（12，螺母套筒（12设置封堵，f期支护（7完成后，找到螺母套筒（12，设置土工布4，在土工布4上开口，取下封堵，安装二次衬砌预埋锚锥11，然后再设置二次衬砌8的模板。

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