实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺和设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺和相应设备，本工艺步骤为先在需要进行衬砌拱顶充填注浆的地方设置中空的注浆管，然后进行正常的隧道二次衬砌混凝土灌注施工，之后再用注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆，最后再取出注浆管。本发明可以有效提高隧道衬砌质量，并因为避免了衬砌拱顶充填注浆工序，可以大幅度的节约成本。同时本发明提供一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步的设备。
【专利说明】实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺和设备
【技术领域】
[0001]本发明提供一种用于隧道建设施工的工艺和相应的设备，特别是用于隧道中进行二次衬砌同时进行衬砌拱顶充填注浆的工艺和设备。
【背景技术】
[0002]隧道的修建一般分为开挖、初期支护、喷锚、二次衬砌等工序，其中二次衬砌的施工多数是采用隧道衬砌台车进行，二衬施工灌注混凝土的顺序是自下而上，左右平衡，由于衬砌台车和已开挖围岩形成的是一个封闭空间，向内灌注混凝土底部及两侧是通过台车上的工作窗，最后是通过设置在台车顶部的灌浆口。在采用灌浆口灌注混凝土的时候，由于对灌注情况无法观察，灌注少了，容易在顶部及环缝处形成空洞，而灌注多了，由于混凝土泵压力很大，又很容易爆浆甚至损伤衬砌台车。
[0003]空洞现象的产生还有一个重要的原因就是:尽管二衬时顶部混凝土打满了，但在封顶停止浇筑后，随着顶部混凝土向两侧逐步流动填满空隙，导致顶部还是会出现空洞，这种现象在二衬施工人员追求进度，快速浇筑或钢筋网较密的情况时，尤为突出。可能引起空洞现象的原因还有:顶部防水布向两侧张紧下沉，使得顶部无法浇筑饱满等。
[0004]为了解决这个问题，一般隧道利用台车进行二次衬砌时，会预留衬砌拱顶充填注浆孔，在二衬完成一段时间后，单独进行衬砌拱顶充填注浆。但在实践中，衬砌拱顶充填注浆效果并不理想，一是衬砌拱顶充填注浆耗费额外的人力物力成本，而是衬砌拱顶充填注浆如果处理不好，会形成新的病害。
[0005]本发明的革新之处在于，提供一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，该方法可在二次衬砌即灌注混凝土后和台车拆模前进行衬砌拱顶充填注浆，把隧道二衬的模注工序和衬砌拱顶充填注浆工序集合在一起完成，可以有效提高隧道衬砌质量，并因为避免了以后的单独衬砌拱顶充填注浆工序，可以大幅度的节约成本。同时本发明提供一种能够在隧道二次衬砌同时进行衬砌拱顶充填注浆的设备。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，研制出一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺以及相应设备，可在一次灌浆后和台车拆模前进行衬砌拱顶充填注浆，把隧道二衬的模注工序和衬砌拱顶充填注浆工序集合在一起完成，能够确保隧道二次衬砌混凝土一次施做就能达到饱满密实，减少工序，降低成本。
[0007]本发明通过如下技术方案实现的，一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，该方法包括以下步骤:
(1)在常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工前，在可能出现空洞的位置预设注浆管，注浆管一端在需要进行衬砌拱顶充填注浆的空间内，另外一端延伸出来以接驳注浆泵；
(2)进行常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工；
(3)常规的隧道二次衬砌混凝土灌注完成后通过注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆；
(4)取出注浆管。
[0008]上述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，还可以是，步骤
(4)中取出注浆管可以是在步骤(3)通过注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆时，从隧道二次衬砌已灌注混凝土的空间中逐步退出。
[0009]上述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，还可以是，步骤(I)中可设置多个注浆管。
[0010]上述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，还可以是，步骤
(I)中的注浆管设置成垂直于地面的方式。
[0011]上述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，还可以是，步骤
(I)中的注浆管设置成平行于地面并且同隧道方向一致的方式
一种在隧道二次衬砌同时进行衬砌拱顶充填注浆的设备，其由注浆管和注浆泵构成，其中注浆管为中空的。
[0012]上述的衬砌拱顶充填注浆设备，还可以是，注浆管的内径为2-15cm。
[0013]上述的衬砌拱顶充填注浆设备，还可以是，其还包括固定支架和伸缩系统，其中伸缩系统固定在固定支架上，并与注浆管相连，伸缩系统使得注浆管可以伸入或退出需要灌注混凝土的空间。
[0014]上述的衬砌拱顶充填注浆设备，还可以是，其还包括一旋转机构，旋转机构固定在注浆管上，使得注浆管可以通过该机构进行任意角度的注浆。
[0015]上述的衬砌拱顶充填注浆设备，还可以是，固定支架可以用衬砌台车代替。本发明所述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺以及相应设备，能在衬砌一次灌浆时观察灌注是否饱满，并可在一次灌浆后和台车拆模前进行衬砌拱顶充填注浆，可以有效提高隧道衬砌质量，并因为避免了衬砌拱顶充填注浆工序，可以大幅度的节约成本。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本设备实施例1布置图；
图2为本设备实施例2布置图；
图3为本设备实施例3布置图；
附图标记:1_注浆管；2_注浆泵；3-固定支架；4_伸缩系统；5_旋转机构；6_衬砌台车；11-隧道壁；12_混凝土层。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明进行进一步的说明:
在铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水利隧道等隧道施工时，一般采用衬砌台车的灌浆口灌注混凝土，但由于对灌注情况无法观察，灌注少了，容易在顶部及环缝处形成空洞，而灌注多了，由于混凝土泵压力很大，又很容易爆浆甚至损伤衬砌台车。同时产生空洞还有一个重要的原因就是:尽管二衬时顶部混凝土打满了，但在封顶停止浇筑后，随着顶部混凝土向两侧逐步流动填满空隙，导致顶部还是会出现空洞，这种现象在二衬施工人员追求进度，快速浇筑或钢筋网较密的情况时，尤为突出。因此传统意义上隧道施工是先进行隧道二衬施工即先灌注混凝土，在施工时预留注浆孔，等二衬施工完毕后混凝土完全凝固后单独进行衬砌拱顶充填注浆。但在实践中，衬砌拱顶充填注浆效果并不理想，一是衬砌拱顶充填注浆耗费额外的人力物力成本，二是衬砌拱顶充填注浆如果处理不好，会形成新的病害。
[0019]本发明是在隧道施工过程中，在衬砌台车已经构建好需要灌注混凝土的模具后，进行实施，该方法包括以下步骤:
(1)在常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工前，在可能出现空洞的位置预设注浆管，注浆管一端在需要进行衬砌拱顶充填注浆的空间内，另外一端延伸出来以接驳注浆泵；
(2)进行常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工；
(3)常规的隧道二次衬砌混凝土灌注完成后通过注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆；
(4)取出注浆管。
[0020]本发明在隧道施工的二次衬砌即灌注混凝土之前先设置中空的注浆管，在灌注混凝土完成并充分振捣后，在其初凝之前通过注浆泵接驳注浆管实施灌注充填混凝土浆，这样使得其与隧道二衬施工同步，既能及时填充二衬背后的空洞，优化二衬后隧道整体的受力条件，节约建设成本。
[0021]本发明的关键是充填混凝土浆的时间，一般是在二次衬砌混凝土初凝之前进行灌注，这样可以尽量的避免顶部混凝土向两侧逐步流动填满空隙，导致顶部还是会出现空洞，同时由于之前灌注的混凝土并没有完全凝固，所以后面通过注浆管灌注的混凝土可以与之前灌注的混凝土更好的锲合和凝固在一起，从而形成一个浇灌整体，能够更好的提高灌注质量。具体混凝土凝固的时间要根据不同的情况，比如水泥的标号，混凝土的配比以及不同的环境来测试。需要说明的是，本发明设置注浆管是在二次衬砌灌注混凝土之前，当然也可以将设置注浆管的时间改在二次衬砌灌注混凝土时或者灌好混凝土准备接驳注浆泵充填混凝土浆之前，这个顺序本身不影响本发明。
[0022]本发明的步骤(4)中取出注浆管，可以是在充填混凝土浆后，一次性的取出，也可以是在步骤(3)通过注浆泵接驳注浆管实施充填混凝土浆时，一边充填混凝土，一边将注浆管从灌注混凝土的空间中逐步退出。
[0023]同时本发明可以根据施工情况设置多个注浆管，同时注浆管的位置可以根据不同的情况设置，不管是设置在隧道的拱顶部还是两个侧面；不管是设置与与地面平行还是垂直均可，但要保证的就是注浆管一端应当设置在需要二次衬砌灌注混凝土的空间中，而另外一端设置在该空间之外，以便于接驳注浆管充填混凝土浆。但作为通常情况和施工实践来说，由于混凝土自身的重力关系，在隧道垂直高度的一半以下不容易出现空洞，最容易出现空洞的是隧道的顶部，因此通常注浆管其在需要灌注混凝土的空间内的一端应当设置在隧道的垂直高度的一半以上，并且往往设置在靠近隧道顶部的位置。在此说明两种设置方式，一种是将注浆管设置成垂直于地面的方式，注浆管在需要灌注混凝土的空间内的一端靠近隧道的拱顶；另外一种是将注浆管设置成平行于地面并且同隧道方向一致的方式。
[0024]下面着重介绍作为本发明工艺专用的设备。
[0025]实施里1:如图1所示，一种在隧道二次衬砌同时进行衬砌拱顶充填注浆的设备，其由注浆管I和注浆泵2构成，其中注浆管为中空的，注浆管与注浆泵相连接，注浆泵可以将混凝土通过中空的注浆管注入到指定的地方。注浆管的内径的大小可以根据不同的情况配置，一般情况下其内径大小为2cm到8cm。
[0026]本发明实际应用与铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水利隧道等隧道施工，隧道壁11需要进行二次衬砌施工，即需要灌注混凝土，在衬砌台车已经构建好需要进行隧道衬砌混凝土灌注的模具后，在需要二次衬砌的地方将本设备中的注浆管首端设置在准备或者刚进行二次衬砌混凝土层12中，当然注浆管首端最好设置在容易出现空洞的地方，即需要进行衬砌拱顶充填注浆的空间内；与注浆泵相连的注浆管尾端延伸出需要灌注混凝土的空间。
[0027]实施例2:如图2所示，作为上述设备的改进，其还包括一固定支架和伸缩系统，其中伸缩系统固定在固定支架上，并与注浆管相连，伸缩系统使得注浆管可以伸入或退出需要灌注混凝土的空间。
[0028]伸缩系统是一种常见的系统，其构成方式可以为很多种，不管哪种方式，只要能够达到使得注浆管可以伸入或退出需要灌注混凝土的空间即可。在此简单说明两种方式，一种方式为伸缩系统具有一内径比固定支架的外径稍大中空管，中空管套在固定支架上，在中空管下部设置一具有螺纹的孔，从孔洞中穿入螺纹并拧紧，可以将其固定在固定支架上，通过拧松螺纹并移动中空管位置，可以将其固定在不同的位置，从而达到注浆管伸入或退出需要灌注混凝土的空间的目的。第二种方式为伸缩系统设置成液压结构，通过液压可以调整注浆管的伸入或退出。
[0029]另外本设备还可以设置一旋转机构5，旋转机构固定在注浆管上，可以使得注浆管可以通过催动旋转机构进行任意角度的旋转。当然其它的可以使得注浆管旋转的方法也在本专利保护范围内。
[0030]实施例3:如图3所示，本发明中的固定支架3可以用衬砌台车6代替，即可以将上述所说专用设备整合在普通的衬砌台车上，从而达到更方便、更有效的利用现有资源。
[0031]应理解，以上实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的施工工艺，包括以下步骤: (1)在常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工前，在可能出现空洞的位置预设注浆管，注浆管一端在需要进行衬砌拱顶充填注浆的空间内，另外一端延伸出来以接驳注浆泵； (2)进行常规的隧道二次衬砌混凝土灌注施工； (3)常规的隧道二次衬砌混凝土灌注完成后通过注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆； (4)取出注浆管。
2.根据权利要求书I所述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，其特征在于，步骤(4)中取出注浆管可以是在步骤(3)通过注浆泵接驳注浆管实施衬砌拱顶充填注浆时，从隧道二次衬砌已灌注混凝土的空间中逐步退出。
3.根据权利要求书I所述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，其特征在于，步骤(I)中可设置多个注浆管。
4.根据权利要求书I所述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，其特征在于，步骤(I)中的注浆管设置成垂直于地面的方式。
5.根据权利要求书I所述的一种实现衬砌拱顶充填注浆与隧道衬砌同步实施的工艺，其特征在于，步骤(I)中的注浆管设置成平行于地面并且同隧道方向一致的方式。
6.一种用于权利要求1工艺的衬砌拱顶充填注浆设备，其特征在于，其由注浆管和注浆泵构成，其中注浆管为中空的。
7.根据权利要求6所述的衬砌拱顶充填注浆设备，其特征在于，注浆管的内径为2_15cm0
8.根据权利要求6所述的衬砌拱顶充填注浆设备，其特征在于，其还包括固定支架和伸缩系统，其中伸缩系统固定在固定支架上，并与注浆管相连，伸缩系统使得注浆管可以伸入或退出需要灌注混凝土的空间。
9.根据权利要求书6所述的衬砌拱顶充填注浆设备，其特征在于，其还包括一旋转机构，旋转机构固定在注浆管上，使得注浆管可以通过该机构进行任意角度的注浆。
10.根据权利要求6所述的衬砌拱顶充填注浆设备，其特征在于，固定支架可以用衬砌台车代替。
【文档编号】E21D11/10GK104295305SQ201410140396
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】齐洪军, 郭会民 申请人:齐洪军, 郭会民