[發明專利]一種富水砂層隧道施工U形雙層全封閉注漿止水裝置及方法

在審

• 申請號: 202110186952.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112832780A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 張維;鄧洪亮;徐霖;丁春福;李凌宜;時光;顧磊;劉振民;李小鵬;高政;李靜
• 申請（專利權）人: 北京市政路橋股份有限公司;北京工業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/04;E21B33/13;E21B17/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種富水砂層隧道施工U形雙層全封閉注漿止水裝置及方法，屬于地下工程與巖土工程施工領域。所述裝置包括U形雙層全封閉結構鉆孔護筒(1)、柔性鉆具(2)、定向鉆頭(3)；使用時依次分別在隧道擬開挖邊界外分別安裝鉆機和施工注漿孔，進行鉆孔內順序注漿，實現對隧道掌子面前方隧道頂部、隧道底部和隧道兩側壁富水砂土地層U形雙層全封閉注漿。

技術領域

本發明涉及一種富水砂層隧道施工U形雙層全封閉注漿止水裝置及方法，屬于地下工程與巖土工程施工方法領域。

背景技術

在富水砂層中施工地下隧道工程，需要對隧道掌子面前方及周邊進行止水和預加固處理，防止地下水引起隧道掌子面涌砂涌水和防止圍巖坍塌變形等工程安全事故的發生，通常采用鉆孔高壓注漿加固的方法，但由于水泥漿在富水砂土地層中滲透性極差，注漿的范圍和注漿的質量極差，不能滿足工程施工的需求。

本發明為一種富水砂層隧道施工U形雙層全封閉注漿止水裝置及方法，對隧道進行全斷面注漿和封閉，防止地層流失，有效地控制施工風險和提高工程質量。

發明內容

本發明一種富水砂層隧道施工U形雙層全封閉注漿止水裝置結構，其特征在于，包括U形雙層全封閉結構鉆孔(1)、柔性鉆具(2)、定向鉆頭(3)；U形雙層全封閉結構鉆孔(1)結構具體為:包括左上部豎直鉆孔(1.1)、右上部豎直鉆孔(1.3)、右開口水平U形鉆孔(1.2)、左開口水平U形鉆孔(1.4)，水平U形鉆孔的結構：包括上下平行的兩個水平的鉆孔，兩個水平的鉆孔通過一個豎直的鉆孔連接連通形成水平的U形相通的鉆孔；左上部豎直鉆孔(1.1)與右開口水平U形鉆孔(1.2)左側豎直的鉆孔直線連接連通；右上部豎直鉆孔(1.3)與左開口水平U形鉆孔(1.4)右側豎直的鉆孔直線連接連通；

右開口水平U形鉆孔(1.2)和左開口水平U形鉆孔(1.4)相對圍成封閉的長方形結構，此封閉的長方形結構與隧道截面的長方形結構相對應；右開口水平U形鉆孔(1.2)的上水平鉆孔和左開口水平U形鉆孔(1.4)的上水平鉆孔上下平行層疊，層疊后位置相對應位于隧道頂部注漿區位置；右開口水平U形鉆孔(1.2)的下水平鉆孔和左開口水平U形鉆孔(1.4)的下水平鉆孔上下平行層疊，層疊后位置相對應位于隧道底部注漿區位置；右開口水平U形鉆孔(1.2)的左側豎直的鉆孔和左開口水平U形鉆孔(1.4)的右側豎直的鉆孔分別對應位于隧道兩側面注漿區位置；左上部豎直鉆孔(1.1)和右上部豎直鉆孔(1.3)則分別向上伸出地面；

柔性鉆具(2)一端伸入到鉆孔內用于鉆孔和注漿，另一端位于鉆孔外用于與注漿泵連接；伸入鉆孔內的一端端部為定向鉆頭(3)。

柔性鉆具(2)包括連接絲扣(2.1)、連接體(2.2)、耳片(2.3)、銷釘/孔(2.4)和外壁橡膠高壓防護結構(2.5)；連接體(2.2)的一端為連接絲扣(2.1)，另一端為耳片(2.3)，耳片(2.3)上設有銷釘/孔(2.4)，多個連接體(2.2)首位相連，相連處為：連接絲扣(2.1)與耳片(2.3)連接采用銷釘/孔(2.4)固定，形成柔性長連接體，柔性長連接體的外周為外壁橡膠高壓防護結構(2.5)。

所述連接體(2.2)置于柔性鉆具內，為鉆具的主體部分，起傳遞壓力和扭矩作用；

所述銷釘/孔(2.4)置于柔性鉆具內，為鉆具的主體部分，連接和固定連接體(2.2)；

所述外壁橡膠高壓防護結構(2.5)，鉆具連接體限位、注入循環泥漿和水泥漿液，耐壓等級大于注漿壓力；

左上部豎直鉆孔(1.1)、右上部豎直鉆孔(1.3)內壁設有護筒。鉆孔指的是鉆機預打的鉆孔，在鉆孔內可下入保護井壁的鋼護筒；所述鉆孔直徑大于鋼護筒外徑；所述護筒外徑大于定向鉆頭外徑。

所述柔性鉆具(2)可隨定向鉆頭(3)的鉆進軌跡彎曲和旋轉；

所述定向鉆頭(3)包括鉆頭本體和鉆頭導向控制器(9)，通過地面控制系統控制導向控制器(9)，測量鉆頭位置和控制鉆頭鉆進方向。