专利名称：隧道防护高聚物注浆方法
技术领域：
本发明属于隧道防护技术，尤其涉及隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方引起的空腔 防护的高聚物注浆方法。
背景技术：
近年来，隧道作为线路连接顺畅的重要建筑物，在国家加大公路、铁路等基础设施 建设的前提下，迅猛发展起来。由于隧道工程建设质量和运营管理涉及人民的生命与财产 安全，因而受到有关部门的高度重视和社会的广泛关注。隧道属隐蔽性工程，常遇到岩层结构面、断层、断层破碎带、裂隙以及断层带的富 水、岩溶水和裂隙水等不良地质体导致的塌方空腔或围岩中存在的较大溶腔，使得隧道在 开挖过程或建成运营阶段经常遇到岩石跌落现象。溶腔顶部岩石的跌落，不仅破坏隧道衬 砌结构，使结构受力状态不均勻，引起衬砌新的病害，而且使隧道可靠性降低、失效概率增 加，最终导致衬砌变形、脱落、掉顶，危及运营安全，因此积极开展围岩具有溶腔或空腔的隧 道防护技术研究对保证隧道安全将起到十分重要的作用。目前对于隧道塌方引起的空腔或围岩中存在的溶腔处置一般要求采用钢筋网、钢 管、沙袋等材料将端头封堵，同时预埋混凝土泵送管，以便向内部泵送混凝土填充塌方体引 起的不密实和空腔情况。但实际上为了保证塌方体的稳定，施工非常缓慢，而且很难将塌方 引起的大的空腔注浆完全，结果使得隧道衬砌上方还会存在大的空腔区，而且水泥浆属脆 性材料，弹性较差，不能有效缓冲跌石的冲击效应，并且其容重大，会给隧道衬砌增加额外 的附加荷载。因此针对隧道围岩溶腔或空腔落石防护需求，迫切需要开发一种快速有效的 隧道防护技术。高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通 过向地基中注射多组份高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化 的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。高聚物材料具有容重小，施工快，柔韧 性好，强度高等特点。目前，高聚物注浆技术主要应用于工业与民用建筑的地基加固和道路 维修，国内未见关于隧道围岩中存在溶腔、隧道塌方引起空腔的高聚物注浆防护技术的相 关报道。
发明内容
本发明目的在于针对隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方引起的空腔防护问题，开发 一种新的高聚物注浆防护方法，为这类隧道的病害处治提供先进、高效、经济、实用的技术 措施。本发明是通过以下技术方案实现的针对隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方引起的空腔，向隧道衬砌结构外围注射高聚 物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀，在衬砌结构外围空腔部位形成高聚物缓冲层，从而 达到防止隧道上方岩体跌落冲击隧道衬砌的目的。
具体实施步骤为(1)根据隧道空腔状况和隧道衬砌支护情况，确定需要进行防护处治的隧道段；(2)根据隧道顶部空腔大小、高度和可能落石情况以及衬砌的承载能力，确定高聚 物缓冲层的厚度；(3)采用高聚物注浆技术向衬砌结构外围直接注射高聚物材料。材料发生化学反 应后迅速膨胀，形成高聚物缓冲层。本发明开发的隧道围岩中存在溶腔、隧道塌方引起的空腔防护高聚物注浆方法， 适用于隧道围岩中存在的天然溶腔或隧道塌方引起的空腔填充，与传统的维修技术相比具 有下列特点(1)针对性强，可控性好。高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀，从而可以在 衬砌外围形成互相连接的缓冲层，而且材料固化后其密度和强度可根据工程需要调控；(2)材料膨胀后的自重非常小，不到同体积水泥浆的5%，并具有良好的弹性，对 衬砌结构产生的附加荷载较小；(3)对衬砌无扰动。高聚物防护技术能快速构筑一定厚度的缓冲层，是对衬砌结构 没有扰动的防护体系构筑方法。(4)施工快捷，工艺简单，效率高。综上所述，本发明开发的隧道高聚物防护方法，在技术原理及施工方法等方面都 具有明显创新。这一独特的隧道高聚物防护方法具有施工快捷、防护效果好、对衬砌无扰动 等特点，并成功应用于隧道工程，显示出巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。
图1隧道拱顶衬砌结构上围岩空腔示意图；图2隧道拱顶衬砌结构外围喷涂高聚物材料缓冲层示意图。
具体实施例方式实施例(1)根据隧道顶部空腔1状况和隧道衬砌结构2情况，确定需要进行防护处治的隧 道段，如图1所示；(2)根据隧道顶部空腔1的大小、高度和可能落石情况以及衬砌结构2的承载能 力，确定高聚物缓冲层的厚度，如图1所示；(3)采用高聚物注浆技术向衬砌结构2外围直接注射高聚物材料。材料发生化学 反应后迅速膨胀，形成高聚物缓冲层3，如图2所示。
权利要求
1. 一种隧道防护高聚物注浆方法，其特征在于针对隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方 引起的空腔，向隧道衬砌结构外围注射高聚物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀，在衬砌 结构外围空腔部位形成高聚物缓冲层，从而达到防止隧道上方岩体跌落冲击隧道衬砌的目 的；具体实施步骤为(1)根据隧道空腔状况和隧道衬砌支护情况，确定需要进行防护处治的隧道段；(2)根据隧道顶部空腔大小、高度和可能落石情况以及衬砌的承载能力，确定高聚物缓 冲层的厚度；(3)采用高聚物注浆技术向衬砌结构外围直接注射高聚物材料。材料发生化学反应后 迅速膨胀，形成高聚物缓冲层。
全文摘要
本发明公开了一种隧道防护高聚物注浆方法。该方法针对隧道围岩中存在溶腔或隧道塌方引起的空腔，向隧道衬砌结构外围注射高聚物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀，在衬砌结构外围空腔部位形成高聚物缓冲层，从而达到防止隧道上方岩体跌落冲击隧道衬砌的目的。本发明具有针对性强、可控性好、对衬砌无扰动、施工快捷、工艺简单、效率高等特点，并且材料自重轻、弹性好，已成功应用于隧道工程，显示出巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。
文档编号E21D11/00GK102140919SQ201010104839
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者张蓓, 王复明, 许建强, 郭成超, 钟燕辉 申请人:郑州优特基础工程维修有限公司