一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法

摘要

本申请涉及一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法，属于隧道支护的技术领域，其包括通过一、二次注浆管与整体式的注浆阀，配合直径108mm大钢管，完成对隧道长度方向的通长一次注浆和径向的压力劈裂二次注浆，在传统隧道超前注浆的基础上增加了径向的注浆量，提高了围岩的稳定性，进一步保障了隧道施工的安全。

说明书

技术领域

本申请涉及隧道支护的技术领域，尤其是涉及一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法。

背景技术

目前隧道管棚超前支护，一般是将钢管沿开挖轮廓外的钻孔打入地层内，并与钢拱架组合成棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载。加压后的水泥浆通过钢管上呈梅花形布置的注浆孔流向地层中，以加固软弱破碎的地层，提高地层自稳能力。。

管棚注浆是一种长距离超前支护方法，超前距离长，刚度较大，适用于掌子面不能自稳、含水的地层，控制地表沉降、防渗止水的效果较好，但工艺要求较高。

管棚钢管打入地层就位后，向钢管内注浆，钢管上开设有渗透孔，浆液充满钢管内部以渗透到周围土体内，使钢管与周围土体密实，增加了钢管的刚度且增强了支护强度。

针对上述中的相关技术，发明人认为虽然小导管可以作为对相邻大管棚之间地层注浆的补充，但二者并非一体，缺乏整体性影响注浆效果，同时因钢管上开设的注浆孔较小，容易造成浆液堵塞，影响注浆效果。

发明内容

为了将对大管棚的一次注浆和二次压力注浆相结合，保证注浆效果，提高隧道围岩的承载力，增强安全性，本申请提供一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法。

本申请提供的一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法采用如下技术方案：

S1：注浆前钻孔的钻取完毕；

S2：在管棚大钢管上连接二次压力注浆用的注浆阀，形成一个整体结构并在整体结构内穿入一次注浆管和二次注浆管，二次注浆管穿入注浆阀处，且注浆阀与管棚大钢管外部连通，而后将整体结构打入钻孔内；

S3：通过一次注浆管对整体结构进行一次注浆；

S4：在水泥砂浆初凝后且终凝前，通过二次注浆管对整体结构进行二次注浆。

通过采用上述技术方案，一次注浆和二次注浆相结合，节省了工序，两次注浆联系紧密，节约了通道空间，二次注浆保证了对管棚大钢管周围围岩的注浆效果，配合管棚大钢管的存在，达到提高隧道围岩的承载力，增强安全性的效果。

可选的，所述注浆阀包括外壳和阀芯，阀芯固定在外壳内部，外壳为圆柱状，外壳一端与管棚大钢管连接，阀芯上开设有通孔和盲孔，通孔沿外壳长度方向贯穿阀芯，盲孔一端与阀芯远离钻孔深处一侧连通，另一端与管棚大钢管外部连通，二次注浆管伸入至盲孔处。

通过采用上述技术方案，一次注浆管对整体结构进行通长的一次注浆，在浆液初凝后终凝前通过二次注浆管对装置进行二次非通长注浆，达到将一次注浆管和二次注浆管有序分开，两次注浆互不影响，即通孔用于第一次注浆，盲孔用于第二次注浆，不需要额外的小导管进行补充注浆的效果。

可选的，所述盲孔位于管棚大钢管中心线处，通孔开设有多个，所有通孔以盲孔为中心呈圆形等圆心角开设。

通过采用上述技术方案，多个通孔的开设加速了第一次注浆的效率，提升了第一次注浆的均匀效果，通孔和盲孔位置的设置，充分的利用了注浆阀的空间。

可选的，所述外壳和阀芯一体成型，外壳采用φ108的钢管制成，通孔直径为φ12。

通过采用上述技术方案，注浆阀由圆柱形钢材直接加工而成，不需要拼接，整体性好。

可选的，所述盲孔内壁上开设有螺纹，二次注浆管与盲孔螺纹连接。

通过采用上述技术方案，二次注浆管与盲孔螺纹连接，避免二次注浆管的脱落，保证二次压力注浆的效果。

可选的，一次注浆管在注浆完毕后匀速向外拔出或留在管棚大钢管内。

通过采用上述技术方案，一次注浆管在注浆完毕后拔出，实现资源重复利用的效果，节省材料；一次注浆管注浆完毕后不拔出，节省工序，一次注浆管的存留不影响对隧道岩体的支撑效果。

可选的，待二次注浆完毕后，将二次注浆管拔出或留在管棚大钢管内。

通过采用上述技术方案，二次注浆管拔出或留下的效果与一次注浆管相同，根据施工工况进行选择，拔出实现资源的重复利用，节省施工成本，不拔出实现节省工序，加快施工进程的效果。

可选的，所述盲孔贯穿管棚大钢管与外界连通处，沿外壳周向外壁等距设置有多个。

通过采用上述技术方案，盲孔由一个起始点而后分支呈多个终点，使二次注浆对管棚大钢管周围的围岩进行充分注浆，提升注浆效果，同时提升注浆效率。

可选的，所述外壳上开设有下陷槽，下陷槽位于盲孔贯穿管棚大钢管处，下陷槽圆心与盲孔贯穿管棚大钢管处的圆心重合，且下陷槽直径大于盲孔直径。

通过采用上述技术方案，下陷槽的设置为后续装防水胶圈或类似的防水零件提供固定位置，一次注浆后，部分浆液从管棚大钢管自身的孔洞内渗透到周围围岩内，管棚大钢管外壁与钻孔内壁存在间隙，浆液会充满间隙，防水胶圈结构避免间隙内的浆液回灌入盲孔内，保证盲孔后续顺畅的进行二次注浆。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.一次注浆和二次压力注浆相结合，联系紧密，节约了通道空间，保证了注浆效果，提高了隧道围岩的承载力；

2.一、二次注浆管可以循环再利用；

3.注浆阀由圆柱形钢材直接加工而成，不需要拼接，整体性好。

附图说明

图1是本申请中隧道大管棚二次注浆的整体结构示意图；

图2是注浆阀一端结构示意图；

图3是注浆阀另一端结构示意图；

图4是图1中A部分放大图。

图中，1、一次注浆管；2、二次注浆管；3、管棚大钢管；4、注浆阀；41、外壳；42、阀芯；5、通孔；6、盲孔；61、下陷槽。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法。

参照图1和图2，一种用于隧道超前大管棚二次注浆的施工方法包括：S1：测放孔位后将钻机就位，而后进行钻孔。

S2：在管棚大钢管3上连接有注浆阀4，注浆阀4用于二次压力注浆，注浆阀4包括外壳41和阀芯42，外壳41采用φ108的钢管制成，外壳41和阀芯42一体制造而成，阀芯42位于外壳41中部且距离外壳41两端留有距离，外壳41两端内壁上开设有螺纹，用于和管棚大钢管3螺纹连接。

结合图3，阀芯42上开设有通孔5和盲孔6，通孔5在本实施例中开设有三个，盲孔6开设有一个，具体通孔5开设数量可根据具体施工情况以及阀芯42尺寸而定。通孔5直径为φ12，通孔5沿外壳41长度方向贯穿阀芯42，盲孔6位于外壳41长度方向中心线位置处，三个通孔5以盲孔6为圆心围成圆形，即以盲孔6为圆心等圆心角分布。盲孔6起始端与阀芯42远离钻孔深处一侧连通，终端与管棚大钢管3外部连通，即盲孔6为一个L型，且盲孔6的终端设置有多个，在本实施例中设置有三个，均由起始端开始，在盲孔6中部分裂形成。相邻盲孔6的终端沿外壳41周向外壁等距分布。

通孔5内均贯穿有一次注浆管1，即一次注浆管1设置有三个。盲孔6处连接有二次注浆管2，盲孔6起始端内壁上开设有螺纹，二次注浆管2端部与盲孔6起始端螺纹连接。带有一次注浆管1和二次注浆管2的阀体与管棚大钢管3螺纹连接形成一个整体结构压入钻孔内。

S3：通过一次注浆管1对整体结构进行通长的一次注浆，一次注浆完毕后，可将三根一次注浆管1全部均匀向外拔出，或拔出1根，或拔出2根一次注浆管1。一次注浆将整体结构内部注满浆液，同时浆液通过管棚大钢管3自身孔洞（图中未示出）渗透到周围围岩内。

S4：在水泥砂浆初凝后且终凝前，通过二次注浆管2对整体结构进行劈裂压力二次注浆，浆液通过盲孔6劈裂压力注入周围围岩内。在二次注浆完毕后，可以将二次注浆管2抽出或不抽出。

参照图1和图4，其中外壳41外壁上开设有下陷槽61，下陷槽61位于盲孔6贯穿外壳41处，下陷槽61以盲孔6终端为圆心且直径大于盲孔6终端直径，下陷槽61内用于放置防水垫或其它具有防水功能的零件，由于一次注浆后，管棚大钢管3外壁与钻孔内壁之间的间隙充满浆液，防水垫用于将间隙内的浆液阻挡在外，保证盲孔6内的通畅，便于二次注浆。

其中一次注浆管1外径选用25mm的薄壁钢管，二次注浆管2外径选用20mm的薄壁钢管。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。