一种盾构隧道管片裂隙封堵装置及施工方法与流程

本发明涉及地铁隧道施工质量设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种盾构隧道管片裂隙封堵装置及施工方法，适用于盾构隧道管片贯穿性和非贯穿性裂隙封堵和修复。

背景技术：

随着我国经济技术的高速发展，地铁隧道项目在全国各大城市广泛兴起，我国地铁隧道施工技术虽已取得较大的进步和发展，但对于盾构隧道管片裂隙部位的封堵，由于管片裂隙的无规律和不规则性，仍未有行之有效且统一的处置方法。而管片作为盾构隧道的永久支护结构，一旦有破损及裂隙的存在，将会给盾构隧道安全及地铁后期运营产生巨大的威胁。

常规的洞内注浆堵漏或涂抹堵漏材料等工艺，虽可短时间内达到管片裂隙封堵的目的，但随着时间推移、地下水腐蚀等影响，堵漏材料容易老化，在列车震动作用下，也容易产生封堵材料脱落等现象。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种盾构隧道管片裂隙封堵装置及施工方法，不仅可以满足管片裂隙封堵目的，而且可在管片裂隙中形成楔形体，进而可有效减小堵漏材料脱落风险，解决了盾构隧道管片贯穿性和非贯穿性裂隙封堵和修复难题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种盾构隧道管片裂隙封堵装置，包括：

铁盒，其包括顶板、一对第一侧板、一对第二侧板和底板，所述顶板和一对第一侧板均为方形且一对第一侧板分别相对固定于所述顶板的两侧，一对第二侧板为v型且分别相对固定于所述顶板的另两侧，所述底板由两块方形板焊接呈倒v型并固定于一对第一侧板的底边，一对第一侧板上均呈矩阵且对称设置有多个预留渗浆孔，所述顶板上设置有注浆孔，所述铁盒为柔性的钢片制成；

预留注浆管，其竖直密封连通所述注浆孔；

橡皮套，其为多个且分别套设于所述铁盒外周以将多个预留渗浆孔密封覆盖。

优选的是，所述铁盒通过顶板、侧板和底板焊接成一体，所述预留注浆管与所述铁盒也焊接。

优选的是，所述第二侧板由两块直角三角板焊接而成。

优选的是，所述注浆孔位于所述顶板的中心。

优选的是，所述第一侧板的高度等于所述第二侧板的斜边长度。

优选的是，所述第二侧板和所述底板均为对称的v型结构。

优选的是，所述预留注浆管竖直插入注浆孔内且靠近注浆孔内壁，所述预留注浆管上部沿其周向均匀间隔设置有多个通孔，所述预留注浆管靠近通孔处的部分材质设置为弹性材质，所述预留注浆管下部沿其周向也均匀间隔设置有多个通道，其内设置有水平的弹性件，所述弹性件自由状态下的长度大于所述通道的长度，还包括：

固定管，其内径与所述注浆孔的直径相同且轴线与所述注浆孔的轴线重合，所述固定管上端固定于所述铁盒顶板下表面；

固定座，其为内部中空的圆凸形结构，所述固定座恰好套设于所述预留注浆管外侧并位于所述铁盒顶板上表面，所述固定座的凸台上固定有多个弹性块，所述固定座的上表面固定有多个安装座，其上安装有轴杆，所述固定座朝向预留注浆管的内壁设置有多个向内凹陷的凹槽，其分别对应多个弹性件；

撑杆，其为多个且分别转动套设于所述轴杆上，所述撑杆的一端滑动铰接有限位杆上端，所述限位杆下端与所述弹性块固定连接，多个撑杆的另一端分别穿过多个通孔并位于预留注浆管内部；

注浆板，其紧贴所述固定管内壁滑动设置，所述注浆板紧贴所述预留注浆管下端设置；

拉绳，其设置多根，多根拉绳的一端分别固定于多个撑杆的另一端，多根拉绳的另一端分别向下竖直拉紧固定于所述注浆板上。

优选的是，所述弹性件包括从预留注浆管外壁向内壁依次设置的限位柱、弹簧和限位板，弹簧两端分别连接限位柱和限位板，所述限位柱与所述凹槽恰好配合，所述限位板上表面具有向下凹陷的环形槽，还包括挡环，其为套筒上边缘向外水平延伸再向下弯折形成，当限位柱全部位于所述预留注浆管中且限位板压缩弹簧时，所述挡环竖直紧贴限位板设置且向下弯折的部分恰好位于环形槽内。

本发明还提供一种盾构隧道管片裂隙封堵施工方法，包括如下步骤：

s1：确定管片裂缝位置并清理干净；

s2：将一对第一侧板向一对第二侧板倾斜使得铁盒侧面呈锥形且底板v型合并，同时通过橡皮套套住并覆盖铁盒上的预留渗浆孔；

s3：将铁盒呈锥形插入管片裂缝内部至裂缝底部；

s4：将针孔注浆泵注浆嘴与预留注浆管连接，通过预留注浆管向封堵装置内部注入堵漏浆液，直至橡皮套被胀开且管片裂隙被堵漏浆液填满；

s5：堵漏浆液凝固并满足养护期限后，拆除预留注浆管并抹平管片表面。

优选的是，步骤s3之前还包括在铁盒内固定固定管，并连接固定座、撑杆、注浆板、拉绳和预留注浆管相关零部件；步骤s4之后还包括浆液推动注浆板上移至铁盒顶板同时限位柱卡合进凹槽时，停止注浆并封堵预留注浆管；步骤s5包括堵漏浆液凝固并满足养护期限后，剪掉拉绳并拿走预留注浆管、固定座相关零部件。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明的封堵装置及方法不仅能达到管片裂隙修复及堵漏的目的，还能有效预防地铁运营期间裂隙封堵体脱落风险。

2、本发明的封堵装置及材料可在管片裂隙中形成楔形体，进而可有效减小堵漏材料脱落风险，解决了盾构隧道管片贯穿性和非贯穿性裂隙封堵和修复难题。

3、本发明的预留注浆管通过合理设置使得可方便拆除，且不需要借助额外的工具。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明封堵装置的正面结构示意图；

图2为本发明封堵装置未胀开的侧面结构示意图；

图3为本发明封堵装置已胀开的侧面结构示意图；

图4为本发明封堵装置的作用原理示意图；

图5为本发明封堵装置的应用效果示意图；

图6为本发明未注浆前预留注浆管处的结构示意图；

图7为本发明注浆完成后预留注浆管处的结构示意图；

图8为本发明弹性件和挡环的位置关系示意图。

附图标记说明：

1、预留注浆管，2、铁盒，3、第一侧板，4、第二侧板，5、底板，6、橡皮套，7、预留渗浆孔，8、管片，9、管片裂缝，10、固定管，11、注浆板，12、固定座，13、弹性块，14、撑杆，15、轴杆，16、限位杆，17、凹槽，18、拉绳，19、弹性材质，20、限位柱，21、弹簧，22、限位板，23、挡环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1至5所示，本发明提供一种盾构隧道管片裂隙封堵装置，包括：铁盒2，其包括顶板、一对第一侧板3、一对第二侧板4和底板5，所述顶板和一对第一侧板3均为方形且一对第一侧板3分别相对固定于所述顶板的两侧，一对第二侧板4为v型且分别相对固定于所述顶板的另两侧，所述底板5由两块方形板焊接呈倒v型并固定于一对第一侧板3的底边，一对第一侧板3上均呈矩阵且对称设置有多个预留渗浆孔7，所述顶板中心设置有注浆孔，所述铁盒2为柔性的钢片制成；预留注浆管1，其竖直密封连通所述注浆孔；橡皮套6，其为多个且分别套设于所述铁盒2外周以将多个预留渗浆孔7密封覆盖。所述铁盒2通过顶板、侧板和底板5焊接成一体，所述预留注浆管1与所述铁盒2也焊接。所述第二侧板4由两块直角三角板焊接而成。所述第一侧板3的高度等于所述第二侧板4的斜边长度且所述第二侧板4和所述底板5均为对称的v型结构。

本发明还提供一种盾构隧道管片裂隙封堵施工方法，包括如下步骤：

s1：确定管片裂缝9位置并清理干净；

s2：将一对第一侧板3向一对第二侧板4倾斜使得铁盒2侧面呈锥形且底板5v型合并，同时通过橡皮套6套住并覆盖铁盒2上的预留渗浆孔7；

s3：将铁盒2呈锥形插入管片裂缝9内部至裂缝底部；

s4：将针孔注浆泵注浆嘴与预留注浆管1连接，通过预留注浆管1向封堵装置内部注入堵漏浆液，直至橡皮套6被胀开且管片裂隙被堵漏浆液填满；

s5：堵漏浆液凝固并满足养护期限后，拆除预留注浆管1并抹平管片8表面。

在上述技术方案中，预留注浆管1由钢片加工而成，圆筒结构，尺寸与针孔注浆泵注浆嘴匹配，下部与铁盒2焊接并连通。铁盒2由6块铁片组成，上、前、后面由平铁板组成，两侧及下部由“v”字形铁片加工而成，6块铁片焊接连接，铁盒2插入管片裂隙前，将下部“v”字形铁片合并，使铁盒2呈锥形插入裂隙。前、后面铁片上部开圆形渗浆孔，铁盒2插入管片裂隙前，将橡皮套6缠在铁盒2开孔区域，并将预留渗浆孔7覆盖密实。橡皮套6为一种橡胶止水带，橡胶套缠在铁盒2开孔区域，用于密闭预留渗浆孔7。预留渗浆孔7呈线型阵列于铁盒2前、后两面。

具体施工方法为：确定管片裂缝9位置并清理干净后，将该封堵装置下部插入管片裂隙，至裂隙底部后，将针孔注浆泵注浆嘴与预留注浆管1连接，通过预留注浆管1向封堵装置内部注入堵漏浆液，随注浆压力、注浆量逐渐增大，铁盒2内部体积逐渐增大，当注浆压力增大至一定值时，橡皮套6被胀开，浆液渗入铁盒2与裂隙之间的间隙，直至裂隙被堵漏浆液填满，由于铁盒2为钢片是柔性材料，可以根据裂缝尺寸和形状，填充满裂缝。上述堵漏浆液凝固后，堵漏材料、铁盒2、管片8三者粘结成一体，并呈倒锥形，可有效防止后期地铁运营震动作用下，堵漏塞体脱落的风险。上述堵漏浆液凝固并满足养护期限后，拆除预留注浆管1并抹平管片8表面，最终达到管片裂隙修补及堵漏的目的。

实施例2

如图6至8所示，在实施例1的基础上，为了更好地实现注浆封堵，且在施工完成后，预留注浆管1可轻易拆除，而不需要使用额外的工具切割，本发明还设置了预留注浆管1的结构，其不与铁盒2焊接固定，而是竖直插入注浆孔内且靠近注浆孔内壁，所述预留注浆管1上部沿其周向均匀间隔设置有多个通孔，所述预留注浆管1靠近通孔处的部分材质设置为弹性材质19，所述预留注浆管1下部沿其周向也均匀间隔设置有多个通道，其内设置有水平的弹性件，所述弹性件自由状态下的长度大于所述通道的长度，还包括：

固定管10，其内径与所述注浆孔的直径相同且轴线与所述注浆孔的轴线重合，所述固定管10上端固定于所述铁盒2顶板下表面；

固定座12，其为内部中空的圆凸形结构，所述固定座12恰好套设于所述预留注浆管1外侧并位于所述铁盒2顶板上表面，所述固定座12的凸台上固定有多个弹性块13，所述固定座12的上表面固定有多个安装座，其上安装有轴杆15，所述固定座12朝向预留注浆管1的内壁设置有多个向内凹陷的凹槽17，其分别对应多个弹性件；

撑杆14，其为多个且分别转动套设于所述轴杆15上，所述撑杆14的一端滑动铰接有限位杆16上端，所述限位杆16下端与所述弹性块13固定连接，多个撑杆14的另一端分别穿过多个通孔并位于预留注浆管1内部；

注浆板11，其紧贴所述固定管10内壁滑动设置，所述注浆板11紧贴所述预留注浆管1下端设置；

拉绳18，其设置多根，多根拉绳18的一端分别固定于多个撑杆14的另一端，多根拉绳18的另一端分别向下竖直拉紧固定于所述注浆板11上。

所述弹性件包括从预留注浆管1外壁向内壁依次设置的限位柱20、弹簧21和限位板22，弹簧21两端分别连接限位柱20和限位板22，所述限位柱20与所述凹槽17恰好配合，所述限位板22上表面具有向下凹陷的环形槽，还包括挡环23，其为套筒上边缘向外水平延伸再向下弯折形成，当限位柱20全部位于所述预留注浆管1中且限位板22压缩弹簧21时，所述挡环23竖直紧贴限位板22设置且向下弯折的部分恰好位于环形槽内。

在实施例1的施工方法基础上，步骤s3之前还包括在铁盒2内固定固定管10，并连接固定座12、撑杆14、注浆板11、拉绳18和预留注浆管1相关零部件；步骤s4之后还包括浆液推动注浆板11上移至铁盒2顶板同时限位柱20卡合进凹槽17时，停止注浆并封堵预留注浆管1；步骤s5包括堵漏浆液凝固并满足养护期限后，剪掉拉绳18并拿走预留注浆管1、固定座12相关零部件。

在上述技术方案中，通孔上下的预留注浆管1部分设置为弹性材质19，可使得撑杆14在转动时不影响预留注浆管1的结构，自然通孔的高度也是大于撑杆14的高度，以保证通孔不影响撑杆14的顺利旋转。通道内的弹性件在初始状态时被压缩在通道内并通过通道外侧也就是预留注浆管1内壁设置封堵板以使得弹性件不会从通道外侧伸出。弹性块13设置为只能上下伸缩，安装座用于安装轴杆15，撑杆14上具有圆通孔且恰好套设于轴杆15上并沿轴杆15旋转，旋转的方向沿着预留注浆管1径向上下，限位杆16连接铰接件，而铰接件设置为可沿撑杆14的长度方向滑动，以使得限位杆16滑动铰接于撑杆14上。

初始状态时，如图6所示，预留注浆管1位于固定管10内且通过限位板22压缩弹簧21，挡环23竖直向下将多个限位板22抵紧，同时挡环23的弯折部分卡入环形槽内实现定位，拉绳18拉紧注浆板11和撑杆14，此时撑杆14呈水平状态，弹性块13呈自然状态；注浆时，通过预留注浆管1注浆，使得橡皮套6膨胀，直至封堵浆液填满管片裂缝9，此时还在注浆，在注浆的强大压力下，推动注浆板11向上运动，并使得预留注浆管1也向上移动，预留注浆管1移动的过程中带动多个撑杆14发生绕轴杆15的转动，撑杆14通过限位杆16压缩弹性块13，多个弹性块13的压缩给固定座12向下的推力，保证了固定座12的稳定，同时也是保证了预留注浆管1的竖直稳定，当预留注浆管1向上移动至限位柱20恰好一一对应卡合至固定座12的凹槽17中时，预留注浆管1不在上移，此时注浆板11恰好与铁盒2顶板平齐，停止注浆，并封堵注浆口，此时，在撑杆14和拉绳18的始终拉紧的作用下，结合弹性块13向上的回弹力作用，注浆板11不会在继续上移，预留注浆管1与注浆板11之间为卡合连接，例如预留注浆管1下端卡合于注浆板11上表面的凹陷中或两者粘贴连接，预留注浆管1始终保持竖直稳定状态直至完成养护阶段。当堵漏浆液凝固并满足养护期限后，只需要剪掉拉绳18，即可实现预留注浆管1去除，非常便捷方便。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。