[发明专利]隧道充水破碎围岩高压空气驱水注浆加固方法及装置有效
申请号: | 201110076630.3 | 申请日: | 2011-03-29 |
公开(公告)号: | CN102182468A | 公开(公告)日: | 2011-09-14 |
发明(设计)人: | 王新民;孙修德;王华;曹会芹;袁俊青 | 申请(专利权)人: | 中铁十七局集团第三工程有限公司 |
主分类号: | E21D11/00 | 分类号: | E21D11/00;E21D11/10 |
代理公司: | 太原科卫专利事务所(普通合伙) 14100 | 代理人: | 朱源 |
地址: | 030006*** | 国省代码: | 山西;14 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 隧道 破碎 围岩 高压 空气 水注 加固 方法 装置 | ||
技术领域
本发明涉及隧道充水破碎围岩的加固方法及装置,具体为一种隧道充水破碎围岩高压空气驱水注浆加固方法及装置。
背景技术
在隧道施工过程中,常遇到围岩破碎情况,对施工及日后投入运营都存在一定的安全隐患,必须进行加固处理。常用的方法是压力注浆固结,一般应根据破碎围岩的范围、松散程度等因素,采用向松散破碎体内高压注入普通水泥浆、超细水泥浆、HSC浆、TGRM浆等浆液,将破碎的围岩固结成整体,提高围岩的自稳能力,压浆后待围岩具有一定强度后再进行掘进,并在衬砌方面采取必要的加强措施。
破碎围岩加固分为无水和有水两种情况:隧道无水围岩破碎带,即围岩虽松散,但孔隙内无水,浆液压入破碎围岩空隙内,效果较理想,基本能够达到压浆加固的目的;然而隧道有水围岩破碎带,即围岩不但松散,同时空隙内充水,有非流动承压水和流动承压水等情况。
非流动充水情况下,水泥浆液被压入后,配合比、浓度、凝固时间、填充密度等物理特性均发生一定改变,效果有所降低;当地下水受到化学污染时,有可能改变浆液的化学特性,导致压浆效果降低;流动充水情况下,除上述物理化学特性受到影响外,甚至压入的浆液直接被流动水带走,失去压浆意义。
为了提高充水条件下的压力注浆效果,可选用具有快速凝结特性的特殊浆液进行充水破碎围岩注浆,如水玻璃与水泥混合浆液、HSC浆液、玛丽散浆液等,特别对流动性充水时,具有实际意义。但特殊浆液价格昂贵、工艺复杂、需配置专用设备、施工成本高。同时需反复多次注浆方可达到理想效果。
发明内容
本发明为了解决现有隧道充水破碎围岩加固时效果较差而采用特殊浆液加固存在成本高且工艺复杂的问题,提供了一种隧道充水破碎围岩高压空气驱水注浆加固方法及装置。
本发明是采用如下技术方案实现的:隧道充水破碎围岩高压空气驱水注浆加固方法,采用如下步骤:a、探明充水破碎围岩范围及充水情况后对水平地质钻孔,接着插入耐压管件并封堵其四周;b、封闭掘进工作面形成止浆墙;c、向耐压管件内通高压空气将破碎围岩间隙内的充水置换排出;d、待空气压力维持平衡后,耐压管件内通水泥浆液充填空隙内充水置换成空气的破碎围岩。作业时,利用设计资料和超前地质预报技术提前探明充水破碎围岩范围,钻孔后利用喷锚技术形成止浆墙,防治浆液从掘进面溢出,然后利用高压空气的压力向破碎围岩内各个方向渗透,将空隙内的充水向隧道受力区域以外的蓄水空间或排水通道内驱赶,待空气压力维持平衡后,由于压浆压力远大于高压空气的压力,从而实现快速填充普通水泥砂浆。
耐压管件内通高压空气的同时通入速凝浆液,当隧道充水破碎围岩存在流动充水时,可通过少量速凝浆液将充水破碎围岩水气边界处的大部分间隙封堵,提高充水破碎围岩的密闭效果,有利用排出充水围岩内的水分,提高了充水破碎围岩的封堵效果。
耐压管件内通高压空气的同时送入轻质且遇水膨胀的封堵材料,当隧道充水破碎围岩存在流动充水时,如果压入高压空气一段时间后,空气压力始终无法稳定在一定范围,说明大量空气已上浮至围岩上端,并与大气相通,通过轻质且遇水膨胀的封堵材料后,随空气上浮至围岩上部的水气边界缝隙处膨胀实现封堵,从而将充水破碎围岩下部的充水向下排出,进一步提高了封堵效果。
隧道充水破碎围岩高压空气驱水注浆加固装置,包括一端伸入钻孔且外圆柱面设有螺纹的耐压管件,耐压管件的外部设有控制阀门,并在耐压管件的外端连接有高压空气管道和压浆管道,高压空气管道上设有进料斗、压力表及空气控制阀门,压浆管道上设有压浆控制阀门,耐压管件上套有止水件,止水件是由两片金属片和夹在两金属片之间的橡胶片组成,止水件的两侧均设有拧在耐压管件上的螺母。作业时,通过止水件将耐压管件与钻孔之间的间隙封堵,然后通过控制阀门控制耐压管件的启闭,通过高压空气管道及其上的进料斗向充水围岩内注入空气和封堵材料,实现充水破碎围岩内的充水置换和边界缝隙处封堵,然后关闭空气控制阀门并开启压浆控制阀门,压浆管道注入普通水泥砂浆,实现充水破碎围岩的加固。
本发明克服了现有隧道充水破碎围岩加固时效果较差而采用特殊浆液加固存在成本高且工艺复杂的问题,通过向充水破碎围岩压入高压空气、压送轻质且遇水膨胀的封堵材料、速凝浆液达到加压排水且封堵围岩的空隙水补给通道,将原有的充水破碎带注浆改为无水破碎带注浆,具有改善工艺、简化施工、提高工效及降低成本的综合效应。
附图说明
图1为本发明的结构示意及使用状态图。
图中:1-耐压管件,2-控制阀门,3-高压空气管道,4-压浆管道,5-进料斗,6-压力表,7-橡胶片,8-螺母,9-金属片,10-空气控制阀门,11-压浆控制阀门。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中铁十七局集团第三工程有限公司,未经中铁十七局集团第三工程有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201110076630.3/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:用于高浊度、低温度水质突变的生物监测系统
- 下一篇:一种手机