[發明專利]用于隧道突水突泥的高聚物注漿應急處置設備和方法

在審

• 申請號: 202210275030.8
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114856649A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 周新星;孔繁盛;張艷聰;高學凱;邊偉;榮亞鵬;呂子龍;李亞龍
• 申請（專利權）人: 山西省交通科技研發有限公司
• 主分類號: E21D11/38
• 分類號: E21D11/38;E21D11/10
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 易衛

1.用于隧道突水突泥的高聚物注漿應急處置設備，其特征在于，包括：鉆機、高聚物注漿機、動力系統、輔助系統和中央控制系統，以實現高聚物鉆孔、配料、注漿連續化自動化，其中：

所述動力系統由空氣壓縮機、柴油發電機和內燃機組成，空氣壓縮機的輸出最大氣壓6MPa，功率4kW；柴油發電機的輸出功能80kW，電流90A，轉速1500RPM，頻率50Hz，電壓220V；內燃機牽引重量50t～80t，轉速2000RPM～10000RPM，行駛速度最大120km/h；

所述輔助系統由汽車牽引系統、高聚物原材料儲存系統和高聚物攪拌系統構成，攪拌轉速100RPM～500RPM，電壓220V，功率10kW；

中央控制系統控制鉆機鉆孔、注漿機配料和注漿和電力輸送操作；

所述鉆機的鉆孔直徑60mm～102mm，鉆孔速度0cm/min～50cm/min，沖擊頻率30Hz～50Hz，單次鑿孔深度5.5m；

所述高聚物注漿機的注漿速率2kg/min～9kg/min，加熱溫度0℃～90℃，注漿壓力9MPa～20MPa，滿荷載作用時功率30kW。

2.用于隧道突水突泥的高聚物注漿應急處置方法，其特征在于，使用權利要求1所述設備進行處置:

當探水孔有1/3孔數出水總水量大于10m³/h時，采用全斷面帷幕注漿；

當總水量小于10m³/h但個別孔出水量大于2m³/h時，采用局部堵水注漿；

當鉆孔出水量均小于2m³/h時且總出水量小于10m³/h時，進入下一循環；

所述全斷面帷幕注漿采用30m一環的全斷面注漿，依據出水點位置調整注漿長度，保留注漿止水巖盤5-10m，注漿孔孔徑為108mm，開孔孔徑115mm，注漿范圍為隧道開挖輪廓線外8～12m，單孔注漿擴散半徑為2m，注漿孔底中心距為3m，注漿最終壓力為靜水壓的2-3倍，巖層破碎帶采用前進式注漿，注漿分段長度5～10m，巖層堅固且涌水不大時，一次性全孔注漿，注漿材料采用水泥水玻璃雙漿液；

所述局部注漿則依據出水點位置、水量和預注漿段巖層節理、裂隙發育情況布設注漿孔個數和位置，注漿孔孔徑108mm，開孔孔徑115mm，注漿范圍為隧道開挖輪廓線外6～10m，單孔注漿擴散半徑為2m，注漿結束最終壓力為靜水壓力的2～3倍，注漿材料采用快硬硫鋁酸鹽水泥、水泥水玻璃、高聚物注漿材料或高聚物復合注漿材料；

小導管注漿范圍為隧道開挖輪廓線外4.5m，注漿管采用直徑為42mm的小導管，孔口環向間距為1m，縱向間距為0.5m，梅花形布設，在集中出水點注漿孔加密注漿孔的布設。

3.根據權利要去2所述的用于隧道突水突泥的高聚物注漿應急處置方法，其特征在于，對于隧道開挖中揭露的發育深度小于3m的小溶洞，起拱線以上的小溶洞，清除溶洞填充物后采用錨噴網支護溶洞壁，澆注二次襯砌時回填與二次襯砌同標號的C30水泥混凝土；起拱線以下邊墻處小溶洞，清除溶洞填充物后采用C20水泥混凝土回填，回填厚度不小于1.5m；處于基底以下的小溶洞，在清除溶洞填充物后采用C15水泥混凝土回填密實，橫向寬度兩側超出基底1.5m；

對于隧道開挖中揭露的發育深度超過3.m的規模較大的溶洞，溶洞位于起拱線以上且溶洞內填充物很難清除時，施作直徑為42mm超前小導管或者76mm超前中管棚，環向間距為40cm，縱向間距為2m或6m，超前支護情況下開挖需遵循短進尺，弱爆破的原則，每開挖0.5m，安設1扎19或20b的工字鋼，施作鎖腳錨桿，鋪設鋼筋網，噴射混凝土，二次襯砌采用50-60cm的厚鋼筋混凝土；對于位于起拱線以下規模較大的溶洞，采用回填嵌補、注漿加固、支頂加固、回填封閉或旋噴樁跨越、加強仰拱中的多措施配合處治。