CN113605950A - 一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置，包括注浆机构和锚杆，注浆机构与锚杆联通，锚杆由同轴设置的连接块、注浆管和锚固管组成，连接块的外径与注浆管的内径相同，连接块分别与注浆管和锚固管螺纹连接，注浆管和锚固管对置于连接块两侧，锚固管上设有锚固段，锚固段使锚固管靠近连接块的一端到锚固管远离连接块的一端的外径逐渐增大，连接块上同轴设有位于连接块内的注浆筒，注浆筒的外侧壁与连接块的内侧壁密封滑动接触，注浆筒靠近注浆管的一端开设有泄浆槽，注浆筒的一端连接有置于注浆管内的塞子，塞子的直径大于连接块的内径且塞子的直径小于注浆管的直径，注浆筒的外侧壁上螺纹连接有置于锚固管内的挡块。
Description
技术领域
本发明涉及高压水隧道衬砌修复领域，特别是一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置及方法。
背景技术
隧道开挖后，坑道周围地层原有平衡遭到破坏，为了保护围岩的稳定性，确保行车安全，隧道必须有足够强度以防止围岩变形或坍塌的支护结构，多数情况下采用复合式衬砌；
衬砌在使用过程中产生的裂缝不仅影响美观，而且给隧道工程留下了安全隐患，有些裂缝常伴随有漏水的现象，而渗漏水的裂缝常伴随有因游离水侵蚀和围岩作用力导致的衬砌背后形成空洞，不仅降低了衬砌的承载力，而且使空洞处更容易产生变形和剥落的现象，对隧道行车的安全产生了严重的影响，需及时采用注浆填充的方式进行修补，因裂缝跨度长，需要多次进行注浆并加压以保证注浆密实，施工人员需多次对注浆泵的喷头进行调整、固定，每次对当前注浆孔注完浆后需对当前注浆孔做防漏措施，不仅使施工人员劳动量偏大，而且维修时间偏长，影响了隧道的行车。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置及方法，以解决现有技术中修复衬砌局部空洞时不仅使施工人员劳动量偏大而且维修时间偏长的问题。
其解决的技术方案是：一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置，包括注浆机构和锚杆，注浆机构与锚杆联通，锚杆由同轴设置的连接块、注浆管和锚固管组成，注浆管和锚固管的内径相同，连接块呈环形，连接块的外径与注浆管的内径相同，连接块分别与注浆管和锚固管螺纹连接，注浆管和锚固管对置于连接块两侧，锚固管上设有锚固段，锚固段使锚固管靠近连接块的一端到锚固管远离连接块的一端的外径逐渐增大，连接块上同轴设有位于连接块内的注浆筒，注浆筒的外侧壁与连接块的内侧壁密封滑动接触，注浆筒靠近注浆管的一端开设有泄浆槽，注浆筒的一端连接有置于注浆管内的塞子，塞子的直径大于连接块的内径且塞子的直径小于注浆管的直径，注浆筒的外侧壁上螺纹连接有置于锚固管内的挡块。
进一步地，所述注浆机构包括呈筒体状的喷嘴，喷嘴一端与外部注浆机联通，喷嘴另一端与锚固管联通并置于锚固管内，喷嘴上经螺纹螺旋传动有置于锚固管外侧的螺母，喷嘴上套设有置于螺母和锚固管之间的止浆板，止浆板的边长大于锚固管的外径，喷嘴上套设有置于锚固管内的橡胶圈，初始状态下橡胶圈的外径小于锚固管的内径，橡胶圈远离止浆板的一端与喷嘴固定连接，橡胶圈靠近止浆板的一端与喷嘴分离，喷嘴上套设有位于挡板与橡胶圈之间的圆环体，圆环体靠近止浆板的一端与止浆板固定连接，圆环体的另一端呈楔形面。
一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，包括：
S1.使用角磨机将裂缝表面打磨去除杂物，随后使用环氧树脂防水砂浆填补衬砌表面的裂缝；
S2.在裂缝的最高端开设注浆孔，在裂缝的最低端开设排水孔，使用抽水机将衬砌背后积水从排水孔内抽出，随后使用空压机向注浆孔内吹气，将衬砌背后残余积水从排水孔吹除干净；
S3.在注浆孔和排水孔之间沿裂缝间隔90cm-110cm开设过渡孔；
S4.在排水孔内***锚杆，使用注浆机构向排水孔内注浆，当与排水孔相邻的过渡孔内出浆时停止注浆，随后沿裂缝依次向过渡孔内***锚杆并注浆，直至注浆孔出浆；
S5.在注浆孔内***锚杆，向注浆孔内加压注浆，并维持压力40s-60s；
S6.使用环氧树脂防水砂浆将排水孔、过渡孔和注浆孔内的锚固管封填；
S7.对施工区域进行检查，将衬砌表面的施工遗留物清理干净。
进一步地，当裂缝为两端低中部高呈开口向下的走势时，在裂缝的两端部分别开设排水孔，在裂缝的中部顶端开始注浆孔。
进一步地，当裂缝为两端高中部低呈开口向上的走势时，在裂缝的两端部分别开设注浆孔，在裂缝的中部底端开始排水孔。
进一步地，当裂缝为一端低另一端高呈类直线的走势时，在裂缝低的一端部开设排水孔，在裂缝高的一端开始注浆孔。
进一步地，所述环氧树脂防水砂浆材料配比为环氧树脂：固化剂：增韧剂：稀释剂：填充料=100:10:10:20:650，其中固化剂为乙二胺，增韧剂为乙二酯，稀释剂为丙酮，填充料配比为水泥：砂=300:350。
进一步地，所述排水孔斜向上开设，且排水孔与衬砌之间的夹角不大于45°，注浆孔斜向下开设，且注浆孔与衬砌之间的夹角不大于45°。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1.本发明将锚杆和注浆机构***至排水孔和注浆孔时，旋转螺母便可完成注浆机构的调整和固定，注浆完毕后，锚杆在砂浆的压力下自动封闭完成防漏。
2.本发明中橡胶圈在锚固管产生变形时，依然能将喷嘴固定并阻止漏浆。
3.本发明相邻的两个孔中，靠下的孔注浆，靠上的孔作为排气孔，减少了施工过程中钻取排气孔的工步。
附图说明
图1为本发明的轴侧图。
图2为本发明初始状态的正视剖视图。
图3为本发明注浆状态的正视剖视图。
图4为本发明注浆筒的立体结构示意图。
图5为本发明中当裂缝为两端低中间高时钻孔方式示意图。
图6为本发明中当裂缝为两端高中间低时钻孔方式示意图。
图7为本发明中当裂缝为一端低另一端高时钻孔方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图图1至图7对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置，包括注浆机构和锚杆，锚杆的轴线沿横向设置，注浆机构与锚杆联通，锚杆由同轴设置的连接块1、注浆管2和锚固管3组成，注浆管2和锚固管3的内径相同，连接块1呈环形，连接块1的外径与注浆管2的内径相同，连接块1外侧壁上开设有第一外螺纹，锚固管3内侧壁的右部开设有与第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，连接块1与锚固管3经第一外螺纹和第一内螺纹螺纹连接，注浆管2内侧壁的做不开设有与第一外螺纹相匹配的第二内螺纹，连接块1与注浆管2经第一外螺纹和第二内螺纹螺纹连接，注浆管2和锚固管3对置于连接块1左右两侧，锚固管3外侧壁上设有锚固段，锚固段使锚固管3右端到左端的外径逐渐增大，连接块1上同轴设有位于连接块1内的注浆筒4，注浆筒4的外侧壁与连接块1的内侧壁密封滑动接触，使注浆筒4沿连接块1的轴线左右滑动，注浆筒4靠近注浆管2的一端开设有泄浆槽5，注浆筒4的一端连接有置于注浆管2内的塞子6，塞子6的直径大于连接块1的内径且塞子6的直径小于注浆管2的直径，注浆筒4的外侧壁上套设有置于锚固管3内的挡块7；
所述的注浆机构包括呈筒体状的喷嘴8，喷嘴8左端与外部注浆机联通，喷嘴8右端与锚固管3联通并置于锚固管3内，喷嘴8上同轴套设位于锚固管3左侧的螺母9，喷嘴8外侧壁上设有第二外螺纹，螺母9上设有与第二外螺纹相匹配的第三内螺纹，喷嘴8与螺母9经第二外螺纹和第三内螺纹螺旋传动，喷嘴8上套设有置于螺母9和锚固管3之间的止浆板10，止浆板10的边长大于锚固管3的外径，喷嘴8上套设有置于锚固管3内的橡胶圈11，初始状态下橡胶圈11的外径小于锚固管3的内径，橡胶圈11右端与喷嘴8固定连接，橡胶圈11左端与喷嘴8分离，且橡胶圈11的左端与喷嘴8外侧壁之间间隔有间距，喷嘴8上套设有位于挡板1与橡胶圈11之间的圆环体12，圆环体12左端与止浆板10固定连接，圆环体12右端呈楔形面，圆环体用于将橡胶圈撑大使橡胶圈与锚固管3内侧壁紧密挤压接触。
一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，包括：
S1.使用角磨机将裂缝表面打磨去除杂物，随后使用环氧树脂防水砂浆填补衬砌表面的裂缝；
S2.在裂缝的最高端开设注浆孔13，在裂缝的最低端开设排水孔14，使用抽水机将衬砌背后积水从排水孔14内抽出，随后使用空压机向注浆孔13内吹气，将衬砌背后残余积水从排水孔14吹除干净，钻孔遇到钢筋时，应在附近打孔，不能将钢筋切断；
S3.在注浆孔13和排水孔14之间沿裂缝间隔90cm-110cm开设过渡孔15，钻孔遇到钢筋时，应在附近打孔，不能将钢筋切断；
S4.在排水孔14内***锚杆，使用注浆机构向排水孔14内注浆，当与排水孔14相邻的过渡孔15内出浆时停止注浆，随后沿裂缝依次向过渡孔15内***锚杆并注浆，直至注浆孔13出浆；
S5.在注浆孔13内***锚杆，向注浆孔13内加压注浆，并维持压力40s-60s；
S6.使用环氧树脂防水砂浆将排水孔14、过渡孔15和注浆孔13内的锚固管3封填；
S7.对施工区域进行检查，将衬砌表面的施工遗留物清理干净。
在S2和S3中，当裂缝为两端低中部高呈开口向下的走势时，在裂缝的两端部分别开设排水孔14，在裂缝的中部顶端开始注浆孔13；当裂缝为两端高中部低呈开口向上的走势时，在裂缝的两端部分别开设注浆孔13，在裂缝的中部底端开始排水孔14；当裂缝为一端低另一端高呈类直线的走势时，在裂缝低的一端部开设排水孔14，在裂缝高的一端开始注浆孔13。
具体的，环氧树脂防水砂浆材料配比为环氧树脂：固化剂：增韧剂：稀释剂：填充料=100:10:10:20:650，其中固化剂为乙二胺，增韧剂为乙二酯，稀释剂为丙酮，填充料配比为水泥：砂=300:350。
具体的，排水孔14斜向上开设，且排水孔14与衬砌之间的夹角不大于45°，注浆孔13斜向下开设，且注浆孔13与衬砌之间的夹角不大于45°。
本发明使用时，将连接块1、锚固管3和注浆管2连接组成锚杆，并将注浆管2作为前端***所需注浆的孔内，将喷嘴8放入锚固管3内并使止浆板10与衬砌接触，正旋螺母9，螺母9和喷嘴8螺旋传动使喷头相对于止浆板10向左移动，圆环体12与橡胶圈11接触并将橡胶圈11撑开，使橡胶圈11与锚固管3的内侧壁紧密挤压接触，橡胶圈11和锚固管3之间产生静摩擦力使喷嘴8与锚固管3相对静止，完成喷嘴8的固定，且橡胶圈11阻挡砂浆漏出；启动注浆机，砂浆推动塞子6带动注浆筒4向右移动，使泄浆槽5与注浆管2联通，砂浆从泄浆槽5和注浆管2进入衬砌空洞部；注浆完成后停止注浆，塞子6受到砂浆向左的推力而向左运动，当塞子6与连接块1接触时，泄浆槽5与注浆管2被连接块1和塞子6隔开，从而阻止了砂浆从注浆筒4内流出；反转螺母9，螺母9和喷嘴8螺旋传动使喷嘴8相对于止浆板10向右移动，圆环体12与橡胶圈11与锚固管3分离，从而使喷嘴8与锚固管3分离，完成注浆机构的拆卸。
Claims (8)
1.一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置，包括注浆机构和锚杆，其特征在于，注浆机构与锚杆联通，锚杆由同轴设置的连接块（1）、注浆管（2）和锚固管（3）组成，注浆管（2）和锚固管（3）的内径相同，连接块（1）呈环形，连接块（1）的外径与注浆管（2）的内径相同，连接块（1）分别与注浆管（2）和锚固管（3）螺纹连接，注浆管（2）和锚固管（3）对置于连接块（1）两侧，锚固管（3）上设有锚固段，锚固段使锚固管（3）靠近连接块（1）的一端到锚固管（3）远离连接块的一端的外径逐渐增大，连接块（1）上同轴设有位于连接块（1）内的注浆筒（4），注浆筒（4）的外侧壁与连接块（1）的内侧壁密封滑动接触，注浆筒（4）靠近注浆管（2）的一端开设有泄浆槽（5），注浆筒（4）的一端连接有置于注浆管（2）内的塞子（6），塞子（6）的直径大于连接块（1）的内径且塞子（6）的直径小于注浆管（2）的直径，注浆筒（4）的外侧壁上套设有置于锚固管（3）内的挡块（7）。
2.根据权利要求1所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复装置，其特征在于，所述的注浆机构包括呈筒体状的喷嘴（8），喷嘴（8）一端与外部注浆机联通，喷嘴（8）另一端与锚固管（3）联通并置于锚固管（3）内，喷嘴（8）上经螺纹螺旋传动有置于锚固管（3）外侧的螺母（9），喷嘴（8）上套设有置于螺母（9）和锚固管（3）之间的止浆板（10），止浆板（10）的边长大于锚固管（3）的外径，喷嘴（8）上套设有置于锚固管（3）内的橡胶圈（11），初始状态下橡胶圈（11）的外径小于锚固管（3）的内径，橡胶圈（11）远离止浆板（10）的一端与喷嘴（8）固定连接，橡胶圈（11）靠近止浆板（10）的一端与喷嘴（8）分离，喷嘴（8）上套设有位于挡板（1）与橡胶圈（11）之间的圆环体（12），圆环体（12）靠近止浆板（10）的一端与止浆板（10）固定连接，圆环体（12）的另一端呈楔形面。
3.一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，包括：
S1.使用角磨机将裂缝表面打磨去除杂物，随后使用环氧树脂防水砂浆填补衬砌表面的裂缝；
S2.在裂缝的最高端开设注浆孔（13），在裂缝的最低端开设排水孔（14），使用抽水机将衬砌背后积水从排水孔（14）内抽出，随后使用空压机向注浆孔（13）内吹气，将衬砌背后残余积水从排水孔（14）吹除干净；
S3.在注浆孔（13）和排水孔（14）之间沿裂缝间隔90cm-110cm开设过渡孔（15）；
S4.在排水孔（14）内***锚杆，使用注浆机构向排水孔（14）内注浆，当与排水孔（14）相邻的过渡孔（15）内出浆时停止注浆，随后沿裂缝依次向过渡孔（15）内***锚杆并注浆，直至注浆孔（13）出浆；
S5.在注浆孔（13）内***锚杆，向注浆孔（13）内加压注浆，并维持压力40s-60s；
S6.使用环氧树脂防水砂浆将排水孔（14）、过渡孔（15）和注浆孔（13）内的锚固管（3）封填；
S7.对施工区域进行检查，将衬砌表面的施工遗留物清理干净。
4.根据权利要求3所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，当裂缝为两端低中部高呈开口向下的走势时，在裂缝的两端部分别开设排水孔（14），在裂缝的中部顶端开始注浆孔（13）。
5.根据权利要求3所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，当裂缝为两端高中部低呈开口向上的走势时，在裂缝的两端部分别开设注浆孔（13），在裂缝的中部底端开始排水孔（14）。
6.根据权利要求3所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，当裂缝为一端低另一端高呈类直线的走势时，在裂缝低的一端部开设排水孔（14），在裂缝高的一端开始注浆孔（13）。
7.根据权利要求3所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，环氧树脂防水砂浆材料配比为环氧树脂：固化剂：增韧剂：稀释剂：填充料=100:10:10:20:650，其中固化剂为乙二胺，增韧剂为乙二酯，稀释剂为丙酮，填充料配比为水泥：砂=300:350。
8.根据权利要求3所述的一种高水压隧道衬砌局部损毁快速修复方法，其特征在于，排水孔（14）斜向上开设，且排水孔（14）与衬砌之间的夹角不大于45°，注浆孔（13）斜向下开设，且注浆孔（13）与衬砌之间的夹角不大于45°。
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2021
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