[發(fā)明專利]用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置設(shè)備和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210275030.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114856649A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周新星;孔繁盛;張艷聰;高學(xué)凱;邊偉;榮亞鵬;呂子龍;李亞龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西省交通科技研發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/38
• 分類號(hào): E21D11/38;E21D11/10
• 代理公司: 北京太兆天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11108
• 代理人: 易衛(wèi)

本發(fā)明公開(kāi)了用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置設(shè)備和方法，其中，設(shè)備包括：鉆機(jī)、高聚物注漿機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高聚物鉆孔、配料、注漿連續(xù)化自動(dòng)化。本發(fā)明具有施工速度快、操作簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，可快速修復(fù)隧道突水突泥災(zāi)害、縮短復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道建設(shè)的施工周期、降低施工成本、延長(zhǎng)隧道使用壽命。本發(fā)明可快速封堵隧道帶突水突泥，充分提高在建隧道和運(yùn)營(yíng)隧道突水突泥災(zāi)害的處治能力和使用壽命，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

針對(duì)我國(guó)黃土及巖溶地區(qū)分布廣泛，高速公路建設(shè)跨越崇山峻嶺，地質(zhì)條件日趨復(fù)雜多變，地質(zhì)條件特別是黃土濕陷性、巖溶多變性、隧道不明含水體等引起的隧道突水突泥等問(wèn)題越來(lái)越多，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)面臨的安全管理和應(yīng)急處治問(wèn)題也越發(fā)突出。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述地質(zhì)突發(fā)狀況導(dǎo)致的隧道安全問(wèn)題，本發(fā)明提供用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置設(shè)備和方法，對(duì)隧道巖溶類、斷層類等致災(zāi)構(gòu)造引發(fā)的突水突泥災(zāi)害的處治，實(shí)現(xiàn)縮短復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道建設(shè)的施工周期和延長(zhǎng)隧道使用壽命。

用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置設(shè)備，包括：鉆機(jī)、高聚物注漿機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高聚物鉆孔、配料、注漿連續(xù)化自動(dòng)化，其中：

所述動(dòng)力系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)組成，空氣壓縮機(jī)的輸出最大氣壓6MPa，功率4kW；柴油發(fā)電機(jī)的輸出功能80kW，電流90A，轉(zhuǎn)速1500RPM，頻率50Hz，電壓220V；內(nèi)燃機(jī)牽引重量50t～80t，轉(zhuǎn)速2000RPM～10000RPM，行駛速度最大120km/h；

所述輔助系統(tǒng)由汽車牽引系統(tǒng)、高聚物原材料儲(chǔ)存系統(tǒng)和高聚物攪拌系統(tǒng)構(gòu)成，攪拌轉(zhuǎn)速100RPM～500RPM，電壓220V，功率10kW；

中央控制系統(tǒng)控制鉆機(jī)鉆孔、注漿機(jī)配料和注漿和電力輸送操作；

所述鉆機(jī)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(jī)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(shí)功率30kW。

用于隧道突水突泥的高聚物注漿應(yīng)急處置方法，使用上述設(shè)備進(jìn)行處置:

當(dāng)探水孔有1/3孔數(shù)出水總水量大于10m³/h時(shí)，采用全斷面帷幕注漿；

當(dāng)總水量小于10m³/h但個(gè)別孔出水量大于2m³/h時(shí)，采用局部堵水注漿；

當(dāng)鉆孔出水量均小于2m³/h時(shí)且總出水量小于10m³/h時(shí)，進(jìn)入下一循環(huán)；

所述全斷面帷幕注漿采用30m一環(huán)的全斷面注漿，依據(jù)出水點(diǎn)位置調(diào)整注漿長(zhǎng)度，保留注漿止水巖盤5-10m，注漿孔孔徑為108mm，開(kāi)孔孔徑115mm，注漿范圍為隧道開(kāi)挖輪廓線外8～12m，單孔注漿擴(kuò)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(jìn)式注漿，注漿分段長(zhǎng)度5～10m，巖層堅(jiān)固且涌水不大時(shí)，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(jù)出水點(diǎn)位置、水量和預(yù)注漿段巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育情況布設(shè)注漿孔個(gè)數(shù)和位置，注漿孔孔徑108mm，開(kāi)孔孔徑115mm，注漿范圍為隧道開(kāi)挖輪廓線外6～10m，單孔注漿擴(kuò)散半徑為2m，注漿結(jié)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(fù)合注漿材料；