一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置及方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，是一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置及方法。

背景技术：

1、预制混凝土衬砌管片是盾构法施工的隧道结构衬砌主体，对于整个隧道的质量和使用寿命起着关键作用。已广泛应用于我国各类复杂地质条件下盾构法施工的隧道工程中，涉及城市地铁、大型公路铁路、综合管廊、水利工程等众多工程领域。

2、隧道盾构作业过程中，常通过一次注浆充填盾构管片外面的空腔。但浆液在硬化过程中会有1%~2%的体积收缩，同时还伴有部分浆液的流失。故一次注浆的浆液硬化后在管片外面依然会形成空腔，可能会导致地层发生坍塌，地面过大沉降、隧道上浮等问题；同时在富水层的地层中，地下水会沿着空腔、孔隙等通道渗透进入隧道，造成隧道渗水。采用二次注浆及时继续填充管片背面的空腔，是有效控制隧道周边地层变形、地面沉降、隧道上浮、隧道渗水等问题的重要技术措施。

3、但二次注浆完成后，由于浆液收缩泌水等因素，二次注浆孔内硬化后的柱状固态浆体成型质量难以控制，与二次注浆孔内壁常存在明显的渗水缝隙，同时自身强度一般也远远低于预制混凝土衬砌管片强度和抗渗能力。这使得二次注浆后依然存在不能有效封堵二次注浆孔，存在地下水渗漏、突泥涌水的风险。尤其是在高水压环境下，该处成为盾构隧道薄弱环节和安全隐患之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高二次注浆后的注浆孔内柱状浆体的成型质量，增强封孔后的抗渗性能，降低隧道潜在的安全隐患发生的预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置及方法。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：包括封管，封管中设有堵芯，堵头放置在封管尾端或者二次注浆孔孔口处；二次注浆拔出注浆管后，待浆体初凝时插入封管和堵芯，当二次注入的浆体硬化后，取出堵芯或者整个封堵装置。

4、另设有设置在二次注浆孔封管外侧和尾端的堵头，堵头与封管连接，将二次注浆孔封挡，阻止封管浆体流出。

5、封管为空心管状结构，壁厚大于3mm，横截面为圆形或方形，沿纵向封管横截面为等截面形式或为按照线性或非线性变化的非等截面形式，封管最大直径或边长小于二次注浆孔内径5mm~10mm；封管两端开口或一端开口一端封闭；封管管壁留有若干通孔；管壁外侧留有溢浆槽；溢浆槽沿封管轴向、横向或斜向；溢浆槽是直线型或曲线型。

6、堵芯横截面外形与封管内壁形状相同，堵芯外壁与封管内壁紧密贴合，利用摩擦力、螺纹或其他简单连接形式将封管和堵芯组成一整体，在二次注浆后将由封管和堵芯共同组成的封堵装置插入二次灌浆孔中，确保堵芯不从封管中滑脱。

7、封管材料为钢材、塑料或玻璃纤维；堵芯材料为钢材、塑料或玻璃纤维。

8、一种采用预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置的封孔方法，其特征是：采用下列方法之一：

9、封孔方法一：待二次注浆浆体硬化达到规定时间后，取出堵芯，用2mpa压力水对封管内外冲洗，然后封管连接封孔注浆管，将封孔浆体由封管顶端逐步注入，充满整个二次注浆孔，并可少量溢出；注浆压力控制在1.5mpa，后在二次注浆孔封管外侧和尾端设置浆体堵头，堵头通过螺纹、摩擦或胶结方式与封管连接，将二次注浆孔封挡，阻止封管浆体流出；伸出预制混凝土衬砌管片内壁的多余封管部分根据实际工程需要，待封孔浆体硬化后切除或保留。

10、封孔方法二：待二次注浆浆体硬化达到规定时间后，将由封管与堵芯组成的封管装置完成取出，形成待封堵孔道；用2mpa高压水对孔道内冲洗后，将封孔浆体由待注浆孔道顶端逐步注入，充满整个孔道，并可少量溢出；注浆压力控制在1.2mpa，注浆完毕后可在管片内壁处放置浆体堵头临时封堵，阻止封管浆体流出。

11、封孔浆体采用抗压强度不低于80mpa的环氧树脂砂浆；其初始流动度大于230mm，30min流动度不大于150mm，初凝时间不大于45min，或用其他同强度等级的微膨胀砂浆或无骨料混凝土。

12、本发明有益效果：

13、本发明提供的一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置及方法，可以达到以下有益效果：

14、a 本发明提高了预制混凝土衬砌管片对于地下水的抗渗性能。本发明通过预先放置二次注浆孔封堵装置，利用封堵装置预留出的空间，通过对孔的清理和再次针对性、控制性注入封孔的浆体，极大改善了封孔质量的可靠性和稳定性，提高了封孔后衬砌管片对于地下水的整体抗渗透性能。

15、b 本发明降低了预制混凝土衬砌管片改善处理二次注浆孔对地下水抗渗性能工作的强度，提高了工作效率。既有的措施通常是待二次注浆完成并达到设计要求的时间后，通过再次钻孔、凿孔后重新植筋、注浆等工艺，不仅工作量大、时间长，而且对管片还有可能造成一定程度的损伤。本发明直接采用预留空间的方式，极大降低了封孔的工作强度，节约了施工的时间。

16、c 本发明提高了预制混凝土衬砌管片经济性地改善处理二次注浆孔封孔柱状浆体的成型质量。通过预留孔道方式，针对性地在二次注浆孔中注入特定性能的封孔浆体，不仅孔道内注浆易于密实，而且保留在孔道内的金属类封管与浆体形成组合柱状浆体，有效提高了柱状浆体的力学性能。同时，封孔浆体在养护期间可以通过金属类封管器以热传导形式，方便而有效地实现浆体养护温度的控制。整个封堵装置和方法经济性好。

技术特征：

1.一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：包括封管，封管中设有堵芯，堵头放置在封管尾端或者二次注浆孔孔口处；二次注浆拔出注浆管后，待浆体初凝时插入封管和堵芯，当二次注入的浆体硬化后，取出堵芯或者整个封堵装置。

2.根据权利要求1所述的一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：另设有设置在二次注浆孔封管外侧和尾端的堵头，堵头与封管连接，将二次注浆孔封挡，阻止封管浆体流出。

3.根据权利要求1所述的一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：封管为空心管状结构，壁厚大于3mm，横截面为圆形或方形，沿纵向封管横截面为等截面形式或为按照线性或非线性变化的非等截面形式，封管最大直径或边长小于二次注浆孔内径5mm~10mm；封管两端开口或一端开口一端封闭；封管管壁留有若干通孔；管壁外侧留有溢浆槽；溢浆槽沿封管轴向、横向或斜向；溢浆槽是直线型或曲线型。

4.根据权利要求1所述的一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：堵芯横截面外形与封管内壁形状相同，堵芯外壁与封管内壁紧密贴合，利用摩擦力、螺纹或其他简单连接形式将封管和堵芯组成一整体，在二次注浆后将由封管和堵芯共同组成的封堵装置插入二次灌浆孔中，确保堵芯不从封管中滑脱。

5.根据权利要求1所述的一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置，其特征是：封管材料为钢材、塑料或玻璃纤维；堵芯材料为钢材、塑料或玻璃纤维。

6.一种采用预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置的封孔方法，其特征是：采用下列方法之一：

7.根据权利要求6所述的采用预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置的封孔方法，其特征是：封孔浆体采用抗压强度不低于80mpa的环氧树脂砂浆；其初始流动度大于230mm，30min流动度不大于150mm，初凝时间不大于45min，或用其他同强度等级的微膨胀砂浆或无骨料混凝土。

技术总结
本发明公开了一种预制混凝土衬砌管片二次注浆孔封堵装置及方法，封堵装置包括封管，封管中设有堵芯，堵头放置在封管尾端或者二次注浆孔孔口处；在二次注浆拔出注浆管后，待浆体初凝时插入由封管和堵芯组成的二次注浆孔封堵装置。当二次注入的浆体硬化达设计时间后，取出堵芯或者整个封堵装置，再注入封孔浆体材料封闭二次注浆孔，并可在封管尾端或者二次注浆孔孔口处放置堵头。待封孔浆体达到设计要求后保留或割除衬砌管片内壁外的多余封管，完成二次注浆孔的封孔。本发明提高了预制混凝土衬砌管片对于地下水的抗渗性能，有效降低了对于二次注浆孔封孔工作强度，经济性地加强了封孔质量的可靠性。

技术研发人员：包华,洪俊青
受保护的技术使用者：江苏南京地质工程勘察院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8