[發(fā)明專利]隧道維修加固的置換式旋噴注漿臺(tái)車與施工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910050557.9
• 申請(qǐng)日: 2019-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN109578023A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斐然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王琪
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了隧道維修加固的置換式旋噴注漿臺(tái)車與施工方法。安裝在加固臺(tái)車上有多只機(jī)械手、安全監(jiān)測(cè)與檢測(cè)裝置、信息處理器、多臺(tái)旋噴注漿機(jī)具、自動(dòng)制漿機(jī)、臥式貯料倉(cāng)、發(fā)機(jī)電、隧道結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐架、施工操作室、抽排泥漿收集箱等。通過(guò)具有精準(zhǔn)RV關(guān)節(jié)、電傳執(zhí)行PLC既定指令來(lái)控制其動(dòng)作的機(jī)械手，以對(duì)稱旋噴注漿方式多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)；利用預(yù)埋注漿管，對(duì)隧道管片外圍地層進(jìn)行置換式旋噴注漿加固；在施工過(guò)程中對(duì)隧道結(jié)構(gòu)采用臨時(shí)支撐架加強(qiáng)，確保了施工過(guò)程的隧道安全。該發(fā)明從根本上解決了在隧道運(yùn)營(yíng)窗口期內(nèi)完成加固維修的難題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工操作的自動(dòng)化，能夠保證加固施工質(zhì)量，工程實(shí)施效果良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種城市地鐵隧道或高鐵與公路隧道加固維修與主動(dòng)保護(hù)的技術(shù)。

背景技術(shù)

目前大量運(yùn)營(yíng)的隧道，已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的病害，如隧道管片出現(xiàn)的裂縫、露筋、剝落、腐蝕、錯(cuò)臺(tái)、開裂、及結(jié)構(gòu)大變形和漏水等問(wèn)題，直接影響隧道的使用功能和機(jī)車運(yùn)行的安全。對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道的修復(fù)加固，目前主要是采用一種臨時(shí)性加固結(jié)構(gòu)，如內(nèi)襯鋼板圈結(jié)構(gòu)加固、粘貼纖維布及注漿等，這些加固方式由于受隧道內(nèi)部空間和時(shí)間的限制，加固體的尺寸和強(qiáng)度均受到較多控制，無(wú)法從根本上修復(fù)隧道的病害。

隧道出現(xiàn)的襯砌結(jié)構(gòu)裂縫、襯砌體露筋、剝落、腐蝕、錯(cuò)臺(tái)、開裂、漏水及結(jié)構(gòu)大變形等問(wèn)題，主要是由于隧道所處地層的軟弱和不均勻，以及受載不均勻和臨近人類活動(dòng)影響所致。例如，城市隧道出現(xiàn)橢圓形變形，是由于隧道頂部承擔(dān)較大載荷時(shí)，隧道兩側(cè)的地層不能提供足夠的抗力，導(dǎo)致隧道襯砌結(jié)構(gòu)在腰部向外發(fā)生變形引起的；另一原因是上覆荷載減少，使隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生腰部向內(nèi)收斂變形過(guò)大。當(dāng)變形較大時(shí)，就會(huì)影響到隧道的安全及使用要求了。其外，當(dāng)隧道周邊分布的地層不均勻時(shí)，作用于隧道上的地壓呈不均勻分布，將使隧道的襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力和不均勻的變形，從而使隧道管片的拼裝連接件變形產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致漏水和外圍地層的水土流失，并引起進(jìn)一步的破壞。

為了永久性地修復(fù)隧道的病害，對(duì)隧道外側(cè)的地層進(jìn)行有效加固是一個(gè)最好的方法。注漿加固或高壓旋噴注漿加固施工法是二種傳統(tǒng)的地層加固方法，主要有普通注漿方法，如充填注漿、壓密注漿和劈裂注漿等方法；高壓旋噴注漿有單重管、雙重管高壓旋噴注漿和三重管高壓旋噴注漿方法。

普通的注漿方法是通過(guò)在加固位置鉆孔埋設(shè)固定的注漿管，注漿管與引孔的孔壁間設(shè)有止?jié){塞，注漿噴嘴定點(diǎn)噴漿，漿液由近及遠(yuǎn)向地層中流動(dòng)，壓力越大，漿液流動(dòng)的范圍越廣，漿液的擴(kuò)散路徑呈脈狀不均勻擴(kuò)散。由于沒(méi)有置換，當(dāng)注漿量和壓力較大時(shí)，注入的漿液將向地層表面流動(dòng)，或向地下溝槽內(nèi)流動(dòng)，漿液的消耗量較大，對(duì)隧道本身的影響和損害也較大，對(duì)周圍建筑的影響難以控制，注漿加固效果不可控，質(zhì)量較差。

高壓旋噴方法是先在加固位置鉆孔埋設(shè)旋噴注漿管，噴漿嘴安裝在旋噴鉆頭位置，噴漿嘴隨噴漿管旋轉(zhuǎn)和提升移動(dòng)，旋噴管與引孔孔壁之間留有間隙，允許旋噴注射漿液產(chǎn)生的置換泥漿從這個(gè)間隙中排出。旋噴嘴噴射的是漿、水和氣流體，壓力越大，切削地基土的能力越強(qiáng)，能使加固漿液擴(kuò)散一個(gè)較大的直徑，形成一個(gè)大直徑的加固體。由于氣升效果，能使置換的泥漿從鉆桿與引孔孔壁之間的間隙排出，但是，隨著施工深度的增加，氣升效果會(huì)越來(lái)越弱，另外，當(dāng)間隙堵塞的時(shí)候，加固區(qū)域的壓力會(huì)不斷增加，一方面造成高壓噴嘴的噴射效率會(huì)下降，另外會(huì)造成地面隆起、擠壓管線、損傷隧道結(jié)構(gòu)等副作用。此外，沿鉆桿與引孔孔壁之間的間隙隨意排出的泥漿清理十分困難，對(duì)施工結(jié)束后快速恢復(fù)通車是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)高壓旋噴注漿加固施工時(shí)，引孔和注漿壓力等參數(shù)監(jiān)測(cè)水平較低，導(dǎo)致形成的加固體質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

我國(guó)隧道工程，尤其是地鐵盾構(gòu)隧道運(yùn)營(yíng)里程已上萬(wàn)公里，采用架設(shè)鋼拱架(或者格柵拱)等手段對(duì)管片進(jìn)行加固，以保證施工和隧道的安全。但目前，我國(guó)隧道施工仍是采用原始的人工肩扛手抬來(lái)配合簡(jiǎn)易臺(tái)架的傳統(tǒng)施工方法，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)高、作業(yè)效率低。要改變這種落后、危險(xiǎn)的施工狀況，將我國(guó)隧道工人從繁重、危險(xiǎn)的作業(yè)中解放出來(lái)，用機(jī)械代替人工已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。