【技术实现步骤摘要】
本申请涉及地下工程施工的领域，尤其是涉及一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置及其施工工艺。
技术介绍
1、注浆加固是指通过造孔，将注浆浆液注入围岩中，靠注浆压力使浆液向围岩的裂隙扩散，在岩体形成一个加固带，从而提高岩体的整体性、增强围岩强度。地铁隧道邻近既有建（构）筑物施工过程中，为保证隧道施工邻域内既有建（构）筑物的安全，通常需要沿隧道拱顶注浆，起到加固地层，减小地表沉降及邻域内建（构）筑物变形的作用。
2、现有注浆工艺大多为整体注浆工艺或分段后退式注浆工艺，当重力方向与注浆方向一致时，采用整体注浆工艺或分段后退式注浆工艺效果较好，重力可促进浆液在地层中的渗透，增加渗透力。
3、现有的隧道拱顶注浆装置及其施工工艺中，工程上常用的是花管注浆技术。所谓花管注浆，是将注浆管通过钻孔打入地层中，采用分段注浆工艺，使浆液在压力条件下，较均匀地进入地层。
4、研发人员在研究改进中发现，隧道拱顶注浆时，重力方向与注浆方向相反，若仍采用整体注浆工艺或分段后退式注浆工艺，难以达到预期加固效果。同时，地下水位以下采用花管注浆施工过程中，在注浆结束后，随着注浆压力的消散，认为存在浆液及地下水会顺着注浆形成的渗流路径发生回流从而难以达到预期注浆加固效果的缺陷。
技术实现思路
1、为了避免浆液及地下水顺着注浆形成的渗流路径发生回流减弱加固效果，本申请提供一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置及其施工工艺。
2、第一方面，本申请提供的一种适用于地
3、一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，包括隧道衬砌、注浆管、注浆枪和胶皮套，隧道衬砌位于隧道周身处，注浆管贯穿隧道衬砌位于隧道拱顶的部分且插嵌进入地层中，注浆枪滑动于注浆管内，注浆枪用于向注浆管内输出浆液，胶皮套外包于注浆管外侧，注浆管上开设有注浆孔，注浆孔用于向地层内灌注浆液，胶皮套上设置有阻浆挡片，阻浆挡片与注浆孔位置对应，且注浆孔与阻浆挡片之间为连通状态，阻浆挡片用于防止浆液和地下水回流进入注浆管。
4、通过采用上述技术方案，胶皮套安装在注浆管上后，由于胶皮套上设置有阻浆挡片，浆液可从注浆孔与阻浆挡片之间的连通处流至地层内，由于阻浆挡片覆盖在连通处上，形成防倒吸结构，浆液只有单向流动的通路，避免了浆液及地下水顺着注浆形成的渗流路径发生回流减弱加固效果。
5、可选的，胶皮套上设置有尖端固定环、尾部压紧环和尾部固定螺栓，尖端固定环环套于胶皮套远离隧道衬砌的部分，尾部压紧环环套于胶皮套靠近隧道衬砌的部分，尾部固定螺栓与尾部压紧环的扣件部分螺纹连接。
6、通过采用上述技术方案，尖端固定环、尾部压紧环和尾部固定螺栓的设置，使得胶皮套在注浆管上的安装更加稳定。
7、可选的，注浆管上固定有管尖，管尖位于注浆管远离隧道衬砌的端面，管尖用于注浆管在安装时更好的插嵌进入地层。
8、可选的，注浆枪包括出浆花管和出浆孔，出浆花管滑动于注浆管内，出浆孔开设于出浆花管的管壁上，出浆花管用于向注浆管内输出浆液。
9、可选的，注浆枪还包括端部加固环，端部加固环分别位于出浆花管两端，端部加固环内壁开设螺纹，端部加固环分别与出浆花管两端螺纹连接。
10、通过采用上述技术方案，端部加固环的设置，使得位于注浆管内的出浆花管两端外侧被封闭，出浆花管内的浆液只可在端部加固环之间流动，从而使注浆枪在注浆管内实现分段注浆。
11、可选的，每个端部加固环上均设置有胶套，胶套环套固定于端部加固环外壁，每个胶套外壁均涂设有润滑层。
12、通过采用上述技术方案，带有润滑层的胶套，可使注浆枪更易于退出注浆管，减少了端部加固环和注浆管内壁的摩擦。
13、可选的，注浆枪还包括保护头、加长式枪管和连接头，保护头与出浆花管一端螺纹连接，连接头用于加长式枪管和出浆花管连接或多个加长枪管之间的连接。
14、通过采用上述技术方案，加长枪管可对注浆枪进行加长，增加了注浆枪对于注浆管内不同径向深度注浆段的适应能力。
15、可选的，注浆枪上设置有进液管，进液管一端与外界注浆泵连通，另一端可与连接头或加长式枪管远离保护头的一端连通。
16、通过采用上述技术方案，进液管用于向注浆枪内输入浆液。
17、可选的，胶皮套为丁基胶材质套。
18、第二方面，本申请提供一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置的施工工艺，采用如下技术方案：
19、一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置的施工工艺，包括以下步骤：
20、s1、在注浆管上安装管尖，并在注浆管上开设注浆孔；
21、s2、在注浆管上安装并固定胶皮套，并在胶皮套上增设阻浆挡片；
22、s3、在隧道衬砌依次钻孔；
23、s4、在隧道衬砌上依次安装注浆管；
24、s5、组装未加装加长式枪管的注浆枪；
25、s6、将未加装加长式枪管的注浆枪伸入注浆管内部，并进行第一段注浆施工；
26、s7、待第一段注浆结硬，抽出注浆枪并清洗；
27、s8、在注浆枪上加装加长式枪管；
28、s9、将注浆枪伸入注浆管内部，并进行第二段注浆施工；
29、s10、重复工序s7-s9，完成隧道拱顶第一次注浆施工；
30、s11、注浆结束后，逐步减压，抽出注浆枪；
31、s12、用清水冲洗注浆管中残留的浆液；
32、s13、根据地表、地下建（构）筑物变形情况及第一次注浆量、注浆压力，判断是否需要对隧道拱顶进行二次注浆；
33、s14、若需要进行二次注浆，重复工序s5-s12，直至注浆效果满足相关要求；
34、s15、结束注浆，封堵注浆管。
35、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
36、1.胶皮套安装在注浆管上后，由于胶皮套上设置有阻浆挡片，浆液可从注浆孔与阻浆挡片之间的连通处流至地层内，由于阻浆挡片覆盖在连通处上，形成防倒吸结构，浆液只有单向流动的通路，避免了浆液及地下水顺着注浆形成的渗流路径发生回流减弱加固效果；
37、2.端部加固环的设置，使得位于注浆管内的出浆花管两端外侧被封闭，出浆花管内的浆液只可在端部加固环之间流动，从而使注浆枪在注浆管内实现分段注浆；
38、3.加长枪管可对注浆枪进行加长，增加了注浆枪对于注浆管内不同径向深度注浆段的适应能力。
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1.一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：包括隧道衬砌(1)、注浆管(2)、注浆枪(4)和胶皮套(3)，隧道衬砌(1)位于隧道周身处，注浆管(2)贯穿隧道衬砌(1)位于隧道拱顶的部分且插嵌进入地层中，注浆枪(4)滑动于注浆管(2)内，注浆枪(4)用于向注浆管(2)内输出浆液，胶皮套(3)外包于注浆管(2)外侧，注浆管(2)上开设有注浆孔(21)，注浆孔(21)用于向地层内灌注浆液，胶皮套(3)上设置有阻浆挡片(31)，阻浆挡片(31)与注浆孔(21)位置对应，且注浆孔(21)与阻浆挡片(31)之间为连通状态，阻浆挡片(31)用于防止浆液和地下水回流进入注浆管(2)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述胶皮套(3)上设置有尖端固定环(32)、尾部压紧环(33)和尾部固定螺栓(34)，尖端固定环(32)环套于胶皮套(3)远离隧道衬砌(1)的部分，尾部压紧环(33)环套于胶皮套(3)靠近隧道衬砌(1)的部分，尾部固定螺栓(34)与尾部压紧环(33)的扣件部分螺纹连接。
3.根据权利要求2所述
4.根据权利要求1所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆枪(4)包括出浆花管(41)，出浆花管(41)滑动于注浆管(2)内，出浆花管(41)上开设有出浆孔(411)，出浆孔(411)开设于出浆花管(41)的管壁上，出浆花管(41)用于向注浆管(2)内输出浆液。
5.根据权利要求4所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆枪(4)还包括端部加固环(42)，端部加固环(42)分别位于出浆花管(41)两端，端部加固环(42)内壁开设螺纹，端部加固环(42)分别与出浆花管(41)两端螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：每个所述端部加固环(42)上均设置有胶套(43)，胶套(43)环套固定于端部加固环(42)外壁，每个胶套(43)外壁均涂设有润滑层(431)。
7.根据权利要求6所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆枪(4)还包括保护头(44)、加长式枪管(46)和连接头(45)，保护头(44)与出浆花管(41)一端螺纹连接，连接头(45)用于加长式枪管（46）和出浆花管（41）连接或多个加长枪管（46）之间的连接。
8.根据权利要求7所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆枪(4)上设置有进液管(5)，进液管(5)一端与外界注浆泵连通，另一端可与连接头(45)或加长式枪管(46)远离保护头(44)的一端连通。
9.根据权利要求1所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述胶皮套(3)为丁基胶材质套。
10.应用权利1-9任一所述一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：包括隧道衬砌(1)、注浆管(2)、注浆枪(4)和胶皮套(3)，隧道衬砌(1)位于隧道周身处，注浆管(2)贯穿隧道衬砌(1)位于隧道拱顶的部分且插嵌进入地层中，注浆枪(4)滑动于注浆管(2)内，注浆枪(4)用于向注浆管(2)内输出浆液，胶皮套(3)外包于注浆管(2)外侧，注浆管(2)上开设有注浆孔(21)，注浆孔(21)用于向地层内灌注浆液，胶皮套(3)上设置有阻浆挡片(31)，阻浆挡片(31)与注浆孔(21)位置对应，且注浆孔(21)与阻浆挡片(31)之间为连通状态，阻浆挡片(31)用于防止浆液和地下水回流进入注浆管(2)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述胶皮套(3)上设置有尖端固定环(32)、尾部压紧环(33)和尾部固定螺栓(34)，尖端固定环(32)环套于胶皮套(3)远离隧道衬砌(1)的部分，尾部压紧环(33)环套于胶皮套(3)靠近隧道衬砌(1)的部分，尾部固定螺栓(34)与尾部压紧环(33)的扣件部分螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆管(2)上固定有管尖(22)，管尖(22)位于注浆管(2)远离隧道衬砌(1)的端面，管尖(22)用于注浆管(2)在安装时更好的插嵌进入地层。
4.根据权利要求1所述的一种适用于地下水位以下隧道拱顶前进式注浆装置，其特征在于：所述注浆枪(4)包括出浆花管(41)，出浆花管(41)滑动于注浆管(2)内，出浆花管(41)上开设有出浆孔(411...
【专利技术属性】
技术研发人员：张剑涛，李振富，王领，刘学波，王丹，李亚，赵伟，王浩，周海洋，胡学维，罗威，于洋，
申请(专利权)人：北京环安工程检测有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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