一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法技术

本发明专利技术涉及一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，包括：隧道管片环、注浆管、注浆定位装置、型钢和地层。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术通过注浆钢花管底部设置出尖，中部至底部表面由疏到密设置梅花型小孔，保证了浆液的顺利流入和流出的，提高了注浆加固效果。同时将主要注浆压力释放区后移至注浆管底部，避免了因注浆二次扰动过大引起既有隧道管片环的变形，进而引起整个隧道结构的变形；本发明专利技术通过多次材料封堵及设置防水垫层、橡胶圈等，较好地解决了隧道注浆施工及后续可能出现的渗漏问题，较现有的加固结构和施工方法在防水性能上有了较大的提升。

A method and structure of the existing subway tunnel strengthened by injecting steel into the grouting pipe

【技术实现步骤摘要】
一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法
本专利技术涉及既有地铁隧道结构加固领域，尤其涉及一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法。
技术介绍
随着城市地下空间的不断发展和地铁隧道的逐渐建成运营，越来越多的既有运营地铁隧道周边不可避免地出现近接施工情况，加之地铁隧道本身对近接施工的敏感性又较高，目前绝大多数的既有地铁隧道都存在不同程度的变形。然而，过大的变形不仅会导致隧道管片张开、错台、轨道翘曲变形，甚至会因管片间的变形张开量过大引起漏水漏沙等危害，严重影响地铁隧道的运营安全和使用寿命。因此，为了保证既有运营地铁隧道的长期安全性，提高隧道管片的整体刚度与承载力，有必要采取一定的加固措施对周边地层和隧道管片结构进行加固。我国典型的软土地区，广泛分布着厚层软黏土，具有含水率高、压缩性高、强度低、灵敏度高、透水性低、物理力学性质差等特点，施工风险极大。工程中常采用注浆对隧道管片结构的周围地层进行加固，但是由于软土的流动性和注浆施工控制不当导致浆液流窜，极易引起邻近地层或邻近既有结构物二次扰动。许多因注浆加固反而加剧既有地铁隧道结构变形的案例也时有发生。因此，充分考虑软土地区的既有运营地铁隧道的所处地层特点及结构特征，十分有必要研发一种有效可行且极具针对性的加固既有地铁隧道结构及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法。这种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，包括隧道管片环、注浆管、注浆定位装置、型钢和地层；所述隧道管片环由管片拼接而成，隧道管片环的每一块管片均设置注浆管，所述注浆管通过管片预留的注浆孔将隧道管片环与周围的地层相连接；所述注浆管包括注浆钢花管和注浆拼接管；所述注浆钢花管底部设置出尖，注浆钢花管顶部内表面设置螺旋丝扣，注浆钢花管表面打设小孔；所述注浆拼接管底部外表面设置螺旋丝扣并与注浆钢花管顶部内表面的螺旋丝扣配合连接，注浆拼接管与注浆设备相连；所述注浆钢花管与注浆拼接管的连接处位于注浆定位装置中，所述注浆定位装置安装在管片预留的注浆孔内，注浆定位装置内外表面均设置防水密封垫，注浆定位装置顶端内表面设置螺旋丝扣并与注浆孔的螺旋盖配合相连；所述注浆管沿隧道管片环的圆周径向设置；所述型钢内插于注浆钢花管内。作为优选：所述注浆钢花管的管身为空心圆柱形钢管，从注浆钢花管中部至底部由疏至密设置有小孔，小孔呈梅花型布置。作为优选：所述注浆拼接管为空心圆柱形钢管，其内外径与注浆钢花管相同。作为优选：所述注浆定位装置为空心圆柱形钢管，注浆钢花管顶部位于注浆定位装置中，注浆拼接管向外伸出注浆定位装置外部；所述注浆定位装置的内径大于注浆钢花管和注浆拼接管的外径，注浆定位装置的外径小于预留注浆孔的直径；注浆定位装置的底端顶在管片预留的注浆孔底部，注浆定位装置的顶端与注浆孔孔口平齐。作为优选：所述防水密封垫通过胶黏剂与注浆定位装置粘贴。作为优选：所述型钢为H型钢，型钢的尺寸与注浆钢花管相匹配。这种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构的施工方法，包括以下步骤：1)注浆管布设定位注浆管设置在管片预留的注浆孔中，沿隧道管片环的圆周径向设置，由测量组放出管片上每个注浆孔的位置并作出标记；2)钻孔根据测量布置的点位采用注浆管钻机进行钻孔，孔深钻穿管片至设计深度为止；开孔时，低压慢转，钻进过程中利用测量设备控制钻孔的偏斜率；3)安装注浆定位装置将已设置好防水密封垫的注浆定位装置安装在已钻孔完毕的注浆孔内，注浆定位装置底端顶在管片的预留注浆孔的底部；4)安装注浆管钻孔完毕，安装注浆管；内插型钢的注浆钢花管从注浆孔由机械顶进，穿过注浆定位装置并顶进至设计深度时，注浆钢花管顶部位于注浆定位装置中，将注浆拼接管与注浆钢花管通过螺旋丝扣相连接；在注浆管拼接完成并达到设计位置后，用速凝水泥对孔口与注浆管的缝隙进行封堵严密；5)注浆注浆前先将管内的泥砂清干净，再进行注浆，注浆设备与注浆拼接管相连，通过驱动装置将浆液喷射进入；进行连续注浆，每钻完一个孔，随即安设该孔的注浆管并注浆，然后再进行下一孔的施工；注浆过程中实时观察注浆管片环及附近管片环的错台、渗漏水情况，并根据注浆量或注浆压力情况，决定是否结束注浆作业；注浆施工采取注浆量与注浆压力双控制，施工时要根据现场的地质条件调整注浆压力、注浆浆液及注浆量；6)回收注浆拼接管并封堵注浆孔待注浆作业结束后，在浆液还未凝结时旋动注浆拼接管，解除注浆拼接管与注浆钢花管的连接，拔除并回收注浆拼接管，待下一个注浆孔注浆时使用，同时对注浆孔中存在的孔隙填充速凝水泥堵塞严密；在封堵注浆孔拧螺旋盖时，螺旋盖套一圈环形橡胶垫圈；注浆管周围的地层通过浆液加固形成水泥土复合结构，同时注浆管内形成管型钢浆液的组合结构；注浆管内插型钢组合结构将加固地层与既有隧道管片环有机结合形成多骨架的双圆整体结构。作为优选：所述步骤5)中，注浆采用水泥和水玻璃双液浆，注浆参数根据现场试验予以调整。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过注浆钢花管底部设置出尖，中部至底部表面由疏到密设置梅花型小孔，保证了浆液的顺利流入和流出的，提高了注浆加固效果。同时将主要注浆压力释放区后移至注浆管底部，避免了因注浆二次扰动过大引起既有隧道管片环的变形，进而引起整个隧道结构的变形。2)本专利技术通过将型钢内插入注浆管进行一体化注浆加固，使得形成的注浆管内插型钢组合结构不仅有很好的加固止水效果，而且增强了结构的抗弯性能，进而通过注浆管内插型钢组合结构作为骨架将既有隧道管片环与周围加固的地层结合，形成一个多骨架的双圆密闭整体结构，更好增强了整体的刚度与强度，起到了很好的加固防水效果，能更好地应用于软弱地层。3)本专利技术通过多次材料封堵及设置防水垫层、橡胶圈等，较好地解决了隧道注浆施工及后续可能出现的渗漏问题，较现有的加固结构和施工方法在防水性能上有了较大的提升。4)本专利技术注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构的施工方法适用范围广，适用性更强，降低了施工难度和成本，作为保护既有地铁隧道安全运营的一种有效可行的方法，具有显著的经济和社会效益。附图说明图1是本专利技术的注浆钢花管示意图；图2是本专利技术的注浆拼接管示意图；图3是本专利技术的注浆定位装置示意图；图4是本专利技术的注浆管沿隧道管片环圆周径向设置示意图；图5是本专利技术的注浆钢花管内插型钢示意图；图6是本专利技术的注浆钢花管内插型钢截面图；图7是本专利技术的注浆管内插型钢组合结构拼接完成示意图；图8是本专利技术的注浆施工完成示意图；图9是本专利技术的注浆施工完成形成的加固结构示意图。附图标记说明：1——管片；2——注浆钢花管；2-1——出尖；2-2——小孔；3——注浆拼接管；4——螺旋丝扣；5——注浆定位装置；6——防水密封垫；7——螺旋盖；8——型钢；9——地层。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：包括隧道管片环、注浆管、注浆定位装置(5)、型钢(8)和地层(9)；所述隧道管片环由管片(1)拼接而成，隧道管片环的每一块管片(1)均设置注浆管，所述注浆管通过管片(1)预留的注浆孔将隧道管片环与周围的地层(9)相连接；所述注浆管包括注浆钢花管(2)和注浆拼接管(3)；所述注浆钢花管(2)底部设置出尖(2-1)，注浆钢花管(2)顶部内表面设置螺旋丝扣(4)，注浆钢花管(2)表面打设小孔(2-1)；所述注浆拼接管(3)底部外表面设置螺旋丝扣(4)并与注浆钢花管(2)顶部内表面的螺旋丝扣(4)配合连接，注浆拼接管(3)与注浆设备相连；所述注浆钢花管(2)与注浆拼接管(3)的连接处位于注浆定位装置(5)中，所述注浆定位装置(5)安装在管片(1)预留的注浆孔内，注浆定位装置(5)内外表面均设置防水密封垫(6)，注浆定位装置(5)顶端内表面设置螺旋丝扣(4)并与注浆孔的螺旋盖(7)配合相连；所述注浆管沿隧道管片环的圆周径向设置；所述型钢(8)内插于注浆钢花管(2)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：包括隧道管片环、注浆管、注浆定位装置(5)、型钢(8)和地层(9)；所述隧道管片环由管片(1)拼接而成，隧道管片环的每一块管片(1)均设置注浆管，所述注浆管通过管片(1)预留的注浆孔将隧道管片环与周围的地层(9)相连接；所述注浆管包括注浆钢花管(2)和注浆拼接管(3)；所述注浆钢花管(2)底部设置出尖(2-1)，注浆钢花管(2)顶部内表面设置螺旋丝扣(4)，注浆钢花管(2)表面打设小孔(2-1)；所述注浆拼接管(3)底部外表面设置螺旋丝扣(4)并与注浆钢花管(2)顶部内表面的螺旋丝扣(4)配合连接，注浆拼接管(3)与注浆设备相连；所述注浆钢花管(2)与注浆拼接管(3)的连接处位于注浆定位装置(5)中，所述注浆定位装置(5)安装在管片(1)预留的注浆孔内，注浆定位装置(5)内外表面均设置防水密封垫(6)，注浆定位装置(5)顶端内表面设置螺旋丝扣(4)并与注浆孔的螺旋盖(7)配合相连；所述注浆管沿隧道管片环的圆周径向设置；所述型钢(8)内插于注浆钢花管(2)内。


2.根据权利要求1所述的注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：所述注浆钢花管(2)的管身为空心圆柱形钢管，从注浆钢花管(2)中部至底部由疏至密设置有小孔(2-1)，小孔(2-1)呈梅花型布置。


3.根据权利要求1所述的注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：所述注浆拼接管(3)为空心圆柱形钢管，其内外径与注浆钢花管(2)相同。


4.根据权利要求1所述的注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：所述注浆定位装置(5)为空心圆柱形钢管，注浆钢花管(2)顶部位于注浆定位装置(5)中，注浆拼接管(3)向外伸出注浆定位装置(5)外部；所述注浆定位装置(5)的内径大于注浆钢花管(2)和注浆拼接管(3)的外径，注浆定位装置(5)的外径小于预留注浆孔的直径；注浆定位装置(5)的底端顶在管片(1)预留的注浆孔底部，注浆定位装置(5)的顶端与注浆孔孔口平齐。


5.根据权利要求1所述的注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：所述防水密封垫(6)通过胶黏剂与注浆定位装置(5)粘贴。


6.根据权利要求1所述的注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构，其特征在于：所述型钢(8)为H型钢，...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾建明，尹海，丁飞鹏，董雪刚，方迪，文光勇，
申请(专利权)人：杭州临安中民筑友智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33