專利名稱：一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法。
背景技術(shù)：
某煤礦運(yùn)輸斜井采用TBM掘進(jìn)機(jī)開挖隧道，該盾構(gòu)隧道采用鋼筋混凝土預(yù)制管片建造，其具體的施工設(shè)計(jì)要求如下:①位于煤層段(水平段)需要在斜井側(cè)壁開洞(即鋼筋混凝土預(yù)制管片側(cè)向考慮滿足開洞施工要求)，預(yù)留開洞尺寸為高4.4m、寬為7.5m (其中鋼筋混凝土管片環(huán)寬1.5m);②要求一級(jí)防水。但是上述的設(shè)計(jì)要求在具體施工中存在以下問題:一是煤層(開洞處)圍巖破碎且穩(wěn)定性較差，開洞施工圍巖存在塌方危險(xiǎn)；二是開洞尺寸較大，需要卸除5環(huán)寬度尺寸的管片，并且高度達(dá)4.4m,因此鋼筋混凝土預(yù)制管片橫斷面極為不穩(wěn)定。為了解決圍巖以及鋼筋混凝土預(yù)制管片不穩(wěn)定的問題，需要進(jìn)行加固作業(yè)。目前通常采用注漿錨桿對(duì)隧道圍巖進(jìn)行加固作業(yè)，即首先在鋼筋混凝土預(yù)制管片上鉆孔，孔洞深入至圍巖內(nèi)部，之后在圍巖孔洞中插入錨桿并注漿固定，以達(dá)到加固圍巖的效果。采用此種加固方法的缺點(diǎn)在于直接在管片上鉆孔開洞對(duì)于管片的整體性造成極大的影響，同時(shí)由于直接在管片上打設(shè)錨桿而所留下的孔洞難以滿足一級(jí)防水的要求，使該隧道存在滲水隱患。因此需尋求一種新型的預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖并使圍巖和預(yù)制管片形成一體結(jié)構(gòu)共同承載的施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，該施工方法通過在鋼筋混凝土預(yù)制管片內(nèi)預(yù)埋預(yù)制模殼，并通過在該預(yù)制模殼內(nèi)打設(shè)中空注漿錨桿體以加固圍巖和兼顧鋼筋混凝土預(yù)制管片的穩(wěn)定，利用中空注漿錨桿體將圍巖和鋼筋混凝土預(yù)制管片連接加固呈一體形成承載結(jié)構(gòu)。本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，涉及鋼筋混凝土預(yù)制管片，其特征在于所述施工方法至少包括以下步驟:A.將預(yù)制模殼預(yù)埋于所述鋼筋混凝土預(yù)制管片內(nèi)，所述預(yù)制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構(gòu)成，并在所述大圓柱殼體端口設(shè)置內(nèi)螺紋待所述鋼筋混凝土預(yù)制管片在所述隧道內(nèi)安裝完成后，在所述大圓柱殼體的端口設(shè)置一止推件，所述止推件的中心具有一開孔；將一鉆桿經(jīng)所述開孔穿入所述預(yù)制模殼內(nèi)，對(duì)所述圍巖體進(jìn)行鉆孔施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度；C.之后，取出所述鉆桿和止推件，經(jīng)所述大圓柱殼體端口插入一中空注漿錨桿體并深入至所述圍巖體鉆孔底部，而后依次安裝注漿接頭管和止推件，完成注漿加固作業(yè)，使所述小圓柱殼體、所述圍巖體以及中空注漿錨桿體成為一體結(jié)構(gòu)；D.待所述一體結(jié)構(gòu)內(nèi)注漿加固達(dá)到強(qiáng)度要求后，在所述預(yù)制模殼的端口設(shè)置可拆卸式的止水裝置。
所述止推件為直徑一大一小的兩節(jié)階梯狀圓柱體，在所述止推件的中部開設(shè)有貫穿所述兩節(jié)階梯狀圓柱體的開孔，緊貼所述開孔的內(nèi)壁面以及所述止推件的頂面設(shè)置有橡膠防護(hù)套，所述橡膠防護(hù)套為一體結(jié)構(gòu)，在所述止推件的頂面間隔開設(shè)有若干螺孔；并在所述止推件頂面的橡膠防護(hù)套之上設(shè)置一環(huán)形壓板，所述環(huán)形壓板上開設(shè)有與所述螺孔位置相對(duì)應(yīng)的圓孔，通過在所述環(huán)形壓板的圓孔中旋入平機(jī)螺絲至所述螺孔中以使所述橡膠防護(hù)套與所述止推件形成一體；在直徑小的所述圓柱體上開設(shè)有外螺紋，以使所述止推件可與所述預(yù)制模殼尾端口的內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋配合連接。在注漿準(zhǔn)備時(shí)，在大圓柱殼體內(nèi)腔底面設(shè)置止?jié){裝置，設(shè)置步驟為:在所述大圓柱殼體與所述小圓柱殼體連接處內(nèi)側(cè)，即在所述中空注漿錨桿體一端固定套設(shè)一圈橡膠止?jié){塞，之后在所述中空注漿錨桿體上套設(shè)一壓板，所述壓板直徑大于所述圍巖鉆孔直徑，最后通過在所述中空注漿錨桿體上旋入一螺母并擰緊以使所述壓板緊貼所述橡膠止?jié){塞，達(dá)到封堵止?jié){的目的。在注漿準(zhǔn)備時(shí)，所述中空注漿錨桿體一端連接所述注漿接頭管，并在所述大圓柱殼體的端口設(shè)置所述止推件，其中所述注漿接頭管上設(shè)置有一止退盤，使所述止退盤緊貼所述止推件頂面設(shè)置，并在所述注漿接頭管上設(shè)置一六棱體，以便于安裝和拆卸所述注漿接頭管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，①可在預(yù)制管片隧道內(nèi)對(duì)圍巖體實(shí)施注漿錨桿加固圍巖體，使隧道主體結(jié)構(gòu)與錨桿緊密結(jié)合，并與加固后的圍巖體共同形成承載體；②通過在鋼筋混凝土預(yù)制管片內(nèi)預(yù)埋預(yù)制模殼，并通過在預(yù)制模殼內(nèi)設(shè)置橡膠止推件，有效控制鉆桿橫向振動(dòng)對(duì)于預(yù)制模殼的影響在預(yù)制模殼的尾端口采用防水組件或止水蓋以起到防水作用，滿足了隧道的防水要求，同時(shí)由于防水組件或止水蓋可更換，解決了由于橡膠止水材料老化、失效，與隧道設(shè)計(jì)使用壽命較難同期的問題；④本施工方法尤其適用于圍巖質(zhì)量較差、要求開洞較大的預(yù)制管片隧道采用。


圖1為本發(fā)明中鋼筋混凝土預(yù)制管片內(nèi)預(yù)埋有預(yù)制模塊的示意 圖2為本發(fā)明中預(yù)制模殼示意 圖3為本發(fā)明中預(yù)制模殼的G視 圖4為本發(fā)明中預(yù)制模殼內(nèi)螺紋示意 圖5為本發(fā)明中止推件套入鉆桿旋入預(yù)制模殼后三者之間的相互關(guān)系 圖6為本發(fā)明中錨桿安裝示意 圖7為本發(fā)明中中空注漿錨桿體尾部旋入注漿接頭管示意 圖8為本發(fā)明中止推件旋入預(yù)制模殼壓緊注漿接頭管示意 圖9為本發(fā)明中預(yù)制模殼內(nèi)安裝止水組件示意 圖10為本發(fā)明中預(yù)制模殼內(nèi)安裝止水蓋示意 圖11為本發(fā)明中錨桿示意圖及其尾端結(jié)構(gòu)放大 圖12為本發(fā)明中止推件的立面圖和剖面 圖13為本發(fā)明中止推件的E視 圖14為本發(fā)明中止推件的D-D剖面圖； 圖15為本發(fā)明中止推件的F視 圖16為本發(fā)明中注漿接頭管示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-16，圖中標(biāo)記1-9分別為:鋼筋混凝土預(yù)制管片I ;預(yù)制模殼2、小圓柱殼體2.1、模殼端蓋2.2、遇水膨脹橡膠圈2.3、止水環(huán)片2.4、內(nèi)螺紋2.5、大圓柱殼體2.6 ;鉆桿3 ;止推件4、橡膠防護(hù)套4.1、環(huán)形壓板4.2、平機(jī)螺絲4.3、外螺紋4.4、扳扭4.5 ;錨桿5、中空注漿錨桿體5.1、螺母5.2、壓板5.3、橡膠止?jié){塞5.4、外螺紋5.5 ;鉆孔6 ;注漿接頭管7、內(nèi)螺紋7.1、止退盤7.2、六棱體7.3、外螺紋7.4 ;止水組件8、止水蓋9。實(shí)施例:如圖1-16所示，本實(shí)施例具體涉及一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，該施工方法尤其適用于圍巖質(zhì)量較差、要求開洞較大的預(yù)制管片隧道，具體包括以下施工步驟:
①如圖1-4所示，根據(jù)施工要求選用合適尺寸的預(yù)制模殼2，將其預(yù)埋于鋼筋混凝土預(yù)制管片I的模板中并澆筑形成預(yù)制件，預(yù)制模殼2呈階梯狀，具體由小圓柱殼體2.1和大圓柱殼體2.6軸向連接構(gòu)成，在小圓柱殼體2.1的端口設(shè)置有一模殼端蓋2.2以封裝管口，防止預(yù)制時(shí)混凝土漿液流入；在大圓柱殼體2.6的端口內(nèi)壁面上設(shè)置有內(nèi)螺紋2.5，內(nèi)螺紋
2.5主要用于與后續(xù)安裝的止推件4和止水蓋9進(jìn)行螺紋配合連接；
②如圖2、5、12、13、14、15所示，待鋼筋混凝土預(yù)制管片I在隧道內(nèi)安裝完成之后，根據(jù)隧道鋼筋混凝土預(yù)制管片I預(yù)留開孔的位置，對(duì)圍巖進(jìn)行注漿錨桿加固作業(yè)，在大圓柱殼體2.6的端口旋入止推件4，兩者螺紋配合連接，在其中部開設(shè)有一貫穿開孔；之后將鉆桿3穿過該開孔進(jìn)入預(yù)制模殼2內(nèi)直抵其模殼端蓋2.2，其后啟動(dòng)鉆桿3對(duì)圍巖進(jìn)行鉆孔施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度，構(gòu)成圍巖體鉆孔6 ;其中止推件4具體由直徑一大一小的兩節(jié)階梯狀圓柱體構(gòu)成，在止推件4的中心位置處開設(shè)有貫穿前述兩節(jié)階梯狀圓柱體的開孔，緊貼該開孔的內(nèi)壁面以及止推件4的頂面設(shè)置有橡膠防護(hù)套4.1，橡膠防護(hù)套4.1為一體結(jié)構(gòu)，可有效控制鉆桿3在工作時(shí)橫向振動(dòng)對(duì)于預(yù)制模殼2的機(jī)械損傷，在止推件4的頂面環(huán)向間隔開設(shè)有若干螺栓孔，在環(huán)形壓板4.2上環(huán)向間隔開設(shè)有若干圓孔，各圓孔的位置與螺栓孔的位置及大小均一一對(duì)應(yīng)，環(huán)形壓板4.2設(shè)于止推件4的頂面，同時(shí)通過在其圓孔中旋入平機(jī)螺絲4.3至螺栓孔中以使橡膠防護(hù)套4.1位于止推件4頂面的部分得以壓緊，與止推件4形成一體結(jié)構(gòu)；并且在該直徑小的圓柱體上開設(shè)有外螺紋4.4，外螺紋4.4與預(yù)制模殼2的內(nèi)螺紋2.5相適配；為了方便止推件4的旋入與旋開，在其直徑大的圓柱體上設(shè)置有扳扭
4.5 ；
③如圖6、11所不，待圍巖體鉆孔6完成之后，取出鉆桿3和止推件4;之后在鉆孔6內(nèi)插入錨桿5并深入到鉆孔6底部，錨桿5主要由中空注漿錨桿體5.1以及一止?jié){裝置構(gòu)成，中空注衆(zhòng)錨桿體5.1的長度略大于鉆孔6與小圓柱殼體2.1長度之和,在中空注衆(zhòng)錨桿體
5.1的尾端設(shè)置有外螺紋5.5，其中止?jié){裝置具體設(shè)置于小圓柱殼體2.1與大圓柱殼體2.6的連接處，具體為在中空注漿錨桿體5.1上固定套設(shè)一圈橡膠止?jié){塞5.4，之后在中空注漿錨桿體5.1上套設(shè)壓板5.3,壓板5.3的直徑大于圍巖體鉆孔6的直徑,也大于預(yù)制模殼2內(nèi)小圓柱殼體2.1的直徑，最后通過在中空注漿錨桿體5.1上旋入螺母5.2后將中空注漿錨桿體5.1塞入鉆孔；
④如圖7、8、16所示，待錨桿5設(shè)置固定完成之后，在錨桿5的尾端螺紋配合連接一注漿接頭管7，注漿接頭管7的頂端設(shè)置有內(nèi)螺紋7.1，內(nèi)螺紋7.1與中空注漿錨桿體5.1的外螺紋5.5相適配，而在其尾端設(shè)置有外螺紋7.4，在注漿接頭管7的中部還設(shè)置有一止退盤7.2 ;之后自注漿接頭管7的尾部套設(shè)入止推件4，并且止推件4與預(yù)制模殼2螺紋配合連接，通過旋入止推件4壓緊止退盤7.2，以穩(wěn)固注漿接頭管7、防止注漿過程中中空注漿錨桿體5.1后退并封堵鉆孔6防止?jié){液溢出的目的，注漿接頭管7的尾端與注漿機(jī)相連接，之后對(duì)圍巖鉆孔進(jìn)行注漿加固作業(yè)；在注漿接頭管7上設(shè)置有六棱體7.3，以便于安裝和拆卸注衆(zhòng)接頭管7 ；
⑤如圖9、10所示，待圍巖體注漿加固達(dá)到強(qiáng)度要求后，取出止推件4和注漿接頭管7，采用套筒扳手?jǐn)Q緊中空注漿錨桿螺母5.2使壓板5.3壓緊橡膠止?jié){塞5.4，以達(dá)到通過錨桿使預(yù)制鋼筋混凝土管片與加固后的圍巖形成一體結(jié)構(gòu)共同承載的目地；在大圓柱殼體2.6的端口設(shè)置可拆卸式的止水裝置，以滿足一級(jí)防水要求；如圖9所示，止水裝置可以是止水組件8，通過擰緊其中的螺栓，以使其上壓塊和下壓塊緊密貼合并產(chǎn)生側(cè)向膨脹，封堵預(yù)制模殼2 ;如圖10所示，止水裝置也可以采用止水蓋9，止水蓋9的外螺紋與預(yù)制模殼2的內(nèi)螺紋2.5之間螺紋配合連接，以達(dá)到封堵預(yù)制模殼2的尾端口防止?jié)B水的目的；
⑥按照上述步驟，依次對(duì)鋼筋混凝土預(yù)制管片I其它預(yù)留注漿孔進(jìn)行注漿錨桿加固作業(yè)和防水作業(yè)，直至對(duì)所需進(jìn)行圍巖加固的鋼筋混凝土預(yù)制管片I完成施工作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，涉及鋼筋混凝土預(yù)制管片，其特征在于所述施工方法至少包括以下步驟:A.將預(yù)制模殼預(yù)埋于所述鋼筋混凝土預(yù)制管片內(nèi)，所述預(yù)制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構(gòu)成，并在所述大圓柱殼體端口設(shè)置內(nèi)螺紋；B.待所述鋼筋混凝土預(yù)制管片在所述隧道內(nèi)安裝完成后，在所述大圓柱殼體的端口設(shè)置一止推件，所述止推件的中心具有一開孔；將一鉆桿經(jīng)所述開孔穿入所述預(yù)制模殼內(nèi)，對(duì)所述圍巖體進(jìn)行鉆孔施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度；C.之后，取出所述鉆桿和止推件，經(jīng)所述大圓柱殼體端口插入一中空注漿錨桿體并深入至所述圍巖體鉆孔底部，而后依次安裝注漿接頭管和止推件，完成注漿加固作業(yè)，使所述小圓柱殼體、所述圍巖體以及中空注漿錨桿體成為一體結(jié)構(gòu)；D.待所述一體結(jié)構(gòu)內(nèi)注漿加固達(dá)到強(qiáng)度要求后，在所述預(yù)制模殼的端口設(shè)置可拆卸式的止水裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，其特征在于所述止推件為直徑一大一小的兩節(jié)階梯狀圓柱體，在所述止推件的中部開設(shè)有貫穿所述兩節(jié)階梯狀圓柱體的開孔，緊貼所述開孔的內(nèi)壁面以及所述止推件的頂面設(shè)置有橡膠防護(hù)套，所述橡膠防護(hù)套為一體結(jié)構(gòu)，在所述止推件的頂面間隔開設(shè)有若干螺孔；并在所述止推件頂面的橡膠防護(hù)套之上設(shè)置一環(huán)形壓板，所述環(huán)形壓板上開設(shè)有與所述螺孔位置相對(duì)應(yīng)的圓孔，通過在所述環(huán)形壓板的圓孔中旋入平機(jī)螺絲至所述螺孔中以使所述橡膠防護(hù)套與所述止推件形成一體；在直徑小的所述圓柱體上開設(shè)有外螺紋，以使所述止推件可與所述預(yù)制模殼尾端口的內(nèi)螺紋構(gòu)成螺紋配合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，其特征在于在注漿準(zhǔn)備時(shí)，在大圓柱殼體內(nèi)腔底面設(shè)置止?jié){裝置，設(shè)置步驟為:在所述大圓柱殼體與所述小圓柱殼體連接處內(nèi)側(cè)，即在所述中空注漿錨桿體一端固定套設(shè)一圈橡膠止?jié){塞，之后在所述中空注漿錨桿體上套設(shè)一壓板，所述壓板直徑大于所述圍巖鉆孔直徑，最后通過在所述中空注漿錨桿體上旋入一螺母并擰緊以使所述壓板緊貼所述橡膠止?jié){塞，達(dá)到封堵止?jié){的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，其特征在于在注漿準(zhǔn)備時(shí)，所述中空注漿錨桿體一端連接所述注漿接頭管，并在所述大圓柱殼體的端口設(shè)置所述止推件，其中所述注漿接頭管上設(shè)置有一止退盤，使所述止退盤緊貼所述止推件頂面設(shè)置，并在所述注漿接頭管上設(shè)置一六棱體，以便于安裝和拆卸所述注漿接頭管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預(yù)制管片隧道內(nèi)加固圍巖的施工方法，該施工方法具體如下在鋼筋混凝土預(yù)制管片中預(yù)埋用于實(shí)施錨桿施工的預(yù)制模殼，之后通過預(yù)制模殼向圍巖體內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工，在鉆孔過程中于預(yù)制模殼的端口設(shè)置一止推件以減小鉆桿橫向振動(dòng)對(duì)于預(yù)制模殼的影響；待鉆孔完成后，在圍巖體鉆孔內(nèi)設(shè)置中空注漿錨桿體，其后在該中空注漿錨桿體上設(shè)置止?jié){裝置并連接注漿接頭管，對(duì)圍巖體鉆孔進(jìn)行注漿加固作業(yè)；注漿完成后，取下注漿接頭管并在預(yù)制模殼的端口設(shè)置可拆卸式的止水裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，隧道主體結(jié)構(gòu)與錨桿緊密結(jié)合，并與加固后的圍巖體共同形成承載體；施工時(shí)對(duì)于預(yù)制管片隧道的穩(wěn)定性影響較小，止水裝置可更換且防水效果好。
文檔編號(hào)E21D11/08GK103206222SQ20131013773
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月20日
發(fā)明者薛勇 申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司