隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程的技术领域，尤其是涉及一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法。

背景技术

二次衬砌拱顶脱空是隧道施工过程中常见的施工缺陷。这是由于传统的衬砌混凝土泵送浇筑的施工布料工艺，传统的布料工艺常采用的是一窗、二窗或三窗混凝土一孔布料，加上工人的执行过程中甚至拱顶一孔灌到底，形成自流摊铺等现象，导致混凝土强度不足、拱顶脱空、环向施工缝混凝土不密实等质量安全隐患，后期整治隧道缺陷产生巨大的费用。为堵住后期缺陷整治的“失血口”，必须减少人为主观不可控因素和规范工人的施工，防止二次衬砌拱顶脱空现象产生，确保二次衬砌混凝土施工质量。因此，本发明中采用科学的布设二次衬砌的模板进行注浆，并且在浇筑的过程中及时的发现二次衬砌拱顶的缺陷及时的进行高效的补浆处理，从而有效地防止二次衬砌拱顶脱空的产生，减少后期二次衬砌缺陷的治理费用，并能够安全和高效地推进工程质量的进行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法，能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷的隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法，确保衬砌安全和高效地推进工程质量的进行，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。

本发明提供的一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构采用如下的技术方案：

一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法，包括衬砌台车、刻度卷管器、脱空注浆管和刚性连接管，所述刚性连接管处于脱空注浆管的尾端与供浆管之间，所述衬砌台车顶部设有安装顶板，所述安装顶板具有多个浇筑窗口和振捣窗口，所述安装顶板上设置有多个RPC注浆管和多个混凝土振捣器，所述脱空注浆管绕设于刻度卷管器，所述脱空注浆管布设在防水板的下方、二次衬砌顶部对应的位置。

可选的，所述混凝土振捣器包括多个设于安装顶板的插入式振捣器和多个设于安装顶板的附着式振捣器。

可选的，所述刻度卷管器通过固定支座设置于衬砌台车骨架的外侧中部。

可选的，所述刻度卷管器的中部设置有快速接头，所述快速接头的一端与脱空注浆管连接。

可选的，还包括导向轮，所述导向轮固定设置于衬砌台车骨架的伸缩装置的活动端上。

可选的，所述刻度卷管器的转轮外直径外面刻有尺寸，所述刻度卷管器的转轮中间有转数计数器。

可选的，还包括压力表，所述压力表设置有两个，其中一个所述压力表和压力表的压力开关阀门设置于刚性连接管上，另一个所述压力表与RPC注浆管相连接，所述与RPC注浆管的压力表的表身外轮廓具有归零复位调节装置。

可选的，还包括多个分布式压密传感器，多个所述分布式压密传感器均匀布置在初期支护与防水板之间。

可选的，所述脱空注浆管通过固定带径向限位控制在防水板上。

一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法，包括以下施工步骤：

S1：带模注浆二次衬砌防脱空的振捣：开启泵送开关，将布料管道先用清水清洗，洗出管内的残渣，再将布料管用砂浆进行润管处理，再关闭泵送开关；将混凝土卸至拖泵内并搅拌，将混凝土布料机伸缩旋转装置入料口通过安装顶板上的注浆窗口对齐，打开泵送开关并调整泵送的速率，然后二衬台车两侧注浆窗口对称进行注浆。注浆的过程中打开安装顶板上的附着式振捣器进行振捣与插入式振捣器振捣，其中附着式振捣器为辅，附着式振捣器的速率宜保持的振捣速率为：9000r/min，功率1.5KW；插入式振捣器为主，插入式振捣器采用标准的φ50mm振捣棒。带模注浆的过程中需要注意的事项：混凝土应从两侧边墙向拱顶、由下向上依次分层、对称、连续浇筑，两侧混凝土浇筑高差不应大于1.0m，同一侧混凝土浇筑面高差不应大于0.5m；

S2：带模注浆的二次衬砌防脱空的监测：通过浇筑窗口进行注浆过程中，需打开RPC注浆管的压力表阀门，当分布式压密传感器指示灯显示注浆饱满时，观察RPC注浆管是否有浆液漏出及RPC注浆管的压力表数值是否达到1MPa，若三者均满足，则表明注浆饱满，无拱顶脱空现象，反之亦然，则需进行S3；

S3：带模注浆的二次衬砌防脱空的补浆：当相应注浆位置的压密式传感器的指示灯未提示饱满状态，确定该处可能存在拱顶脱空的位置，此时打开刚性连接管上的压力表阀门，通过刻度卷管器转动脱空注浆管延伸相应的长度，脱空注浆管在导向轮的导向作用下，达到可能存在拱顶脱空的位置，打开供浆管进行补浆，观察刚性连接管处的压力表是否达到1MPa或是否符合S2中的注浆饱满现象，此时表明注浆饱满，无拱顶脱空现象。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：本发明一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构选用科学地布料、振捣、监测和补浆技术，具有科学、高效、施工质量好且施工便捷的优点，在二次衬砌成型后，混凝土强度能达到设计强度要求、减少了拱顶脱空现象、并且环向施工缝混凝土密实不易产生裂缝，保证了隧道二次衬砌结构的耐久性，适用于二次衬砌拱成型质量要求高的隧道工程。

附图说明

图1是本发明实施例的横断面示意图。

图2是本发明实施例提供的衬砌台车的俯视图。

附图标记说明：1、初期支护；2、分布式压密传感器；3、防水板；4、固定带；5、脱空部位；6、二次衬砌；7、脱空注浆管；8、导向轮；9、伸缩装置；10、衬砌台车骨架；11、刻度卷管器；12、刚性连接管；13、压力表；14、压力开关阀门；15、供浆管；16、RPC注浆管管口；17、固定法兰；18、可拆卸定位法兰；19、紧固螺栓；20、连接套管；21、变径接头；22、衬砌模板；23、振捣窗口；24、插入式振捣器；25、附着式振捣器；26、浇筑窗口；27、RPC注浆管；28、安装顶板。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法。

参照图1、图2，一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构，包括RPC注浆管27、脱空注浆管7、导向轮8、刻度卷管器11、衬砌台车骨架10、刚性连接管12、压力表13、压力开关阀门14和压力传感器，压力表13设置有两个，其中一个压力表13和压力开关阀门14安装在刚性连接管12上，另一个压力表13设置于RPC注浆管27，衬砌台车骨架10上安装有刻度卷管器11和导向轮8，刚性连接管12处于脱空注浆管7的尾端与供浆管15之间，脱空注浆管7的头端通过导向轮8安装在防水板3的下方，并且脱空注浆管7的管身安装在刻度卷管器11上，RPC注浆管27安装在二次衬砌6台车拱顶处，防水板3与隧道初期支护1之间沿隧道纵向铺设有压力传感器，衬砌衬砌台车顶部设有安装顶板28，安装顶板28设有多个浇筑窗口26和振捣窗口23，安装顶板28设有多个混凝土附着式振捣器25。

初始状态时，脱空注浆管7沿隧道纵向排布，脱空注浆管7头端的出浆口设置在前一模已经浇筑的隧道二次衬砌6的端头，通过注浆过程中压力传感器的指示灯和RPC注浆管27的压力表13数值可以判断拱顶注浆是否饱满，进一步地，通过刻度卷管器11将脱空注浆管7移送至相应的位置，再通过刚性连接管12的压力表13进一步判断补救措施是否密实。采用本发明专利，其能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷，确保衬砌混凝土实体质量，并且可以有效避免注浆压力过大造成的模板变形和浆液浪费，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。

本发明选用科学地布料、振捣、监测和补浆技术，具有科学、高效、施工质量好且施工便捷的优点，在二次衬砌6成型后，混凝土强度能达到设计强度要求、减少了拱顶脱空现象、并且环向施工缝混凝土密实不易产生裂缝，保证了隧道二次衬砌6结构的耐久性，适用于二次衬砌6拱成型质量要求高的隧道工程。

在本实施例中，RPC注浆管27具有RPC注浆管管口16，RPC注浆管管口16上设置有连接套管20，连接套管20的压力表13和压力开关阀门14通过固定法兰17、可拆卸定位法兰18和紧固螺栓19固定于连接套管20。连接套管20的出口设置有变径接头21。

在本实施例中，衬砌台车骨架上铺设有衬砌模板22。

在本实施例中，安装顶板28包括依次连接的多个拱形结构。

在本实施例中，刚性连接管12处于脱空注浆管7的尾端与供浆管15之间。在本实施例中，供浆管15和RPC注浆管27分别与供浆设备连接。衬砌台车顶部设有安装顶板28，安装顶板28具有多个浇筑窗口26和振捣窗口23，安装顶板28上设置有多个RPC注浆管27和多个混凝土振捣器，脱空注浆管7绕设于刻度卷管器11，脱空注浆管7布设在防水板3的下方、二次衬砌6顶部对应的位置。脱空注浆管7通过浇筑窗口26进行浇筑，混凝土振捣器通过振捣窗口23进行振捣。

在本实施例中，混凝土振捣器包括多个设于安装顶板28的插入式振捣器24和多个设于安装顶板28的附着式振捣器25。

在本实施例中，刻度卷管器11的中部设置有快速接头，快速接头的一端与脱空注浆管7连接。刻度卷管器11的转轮外直径外面刻有尺寸，刻度卷管器11的转轮中间有转数计数器。

在本实施例中，多个分布式压密传感器2，多个分布式压密传感器2均匀布置在初期支护1与防水板3之间。

在本实施例中，脱空注浆管7通过固定带4径向限位控制在防水板3上。

在本实施例中，RPC注浆管的压力表13的表身外轮廓具有归零复位调节装置。

在本实施例中，RPC注浆管27至少设置有三个，分别为第一RPC注浆管27、第二RPC注浆管27和第三RPC注浆管27。第一RPC注浆管27距离下一二衬边距为0.6m-1m，第三RPC注浆管27距离上一二衬边距为1m-1.5m，第二RPC注浆管27设置于第一RPC注浆管27和第三RPC注浆管27之间且均匀分布。

在本实施例中，二次衬砌6具有脱空部位5，脱空注浆管7的前端位于脱空部位5

在本实施例中，衬砌台车骨架10的外侧设置有伸缩装置9，伸缩装置9采用液压缸，伸缩装置9的活动端与导向轮8连接，用于驱使导向轮8沿竖直方向进行升降。

本发明还公开一种隧道二次衬砌防脱空带模注浆结构及其施工方法，包括以下施工步骤：

S1：带模注浆二次衬砌6防脱空的振捣：开启泵送开关，将布料管道先用清水清洗，洗出管内的残渣，再将布料管用砂浆进行润管处理，再关闭泵送开关；将混凝土卸至拖泵内并搅拌，将混凝土布料机伸缩旋转装置入料口通过安装顶板28上的注浆窗口对齐，打开泵送开关并调整泵送的速率，然后二衬台车两侧注浆窗口对称进行注浆。注浆的过程中打开安装顶板28上的附着式振捣器25进行振捣与插入式振捣器24振捣，其中附着式振捣器25为辅，附着式振捣器25的速率宜保持的振捣速率为：9000r/min，功率1.5KW；插入式振捣器24为主，插入式振捣器24采用标准的φ50mm振捣棒。带模注浆的过程中需要注意的事项：混凝土应从两侧边墙向拱顶、由下向上依次分层、对称、连续浇筑，两侧混凝土浇筑高差不应大于1.0m，同一侧混凝土浇筑面高差不应大于0.5m；

S2：带模注浆的二次衬砌6防脱空的监测：通过浇筑窗口26进行注浆过程中，需打开RPC注浆管27的压力表13阀门，当分布式压密传感器2指示灯显示注浆饱满时，观察RPC注浆管27是否有浆液漏出及RPC注浆管27的压力表13数值是否达到1MPa，若三者均满足，则表明注浆饱满，无拱顶脱空现象，反之亦然，则需进行S3；

S3：带模注浆的二次衬砌6防脱空的补浆：当相应注浆位置的压密式传感器的指示灯未提示饱满状态，确定该处可能存在拱顶脱空的位置，此时打开刚性连接管12上的压力表13阀门，通过刻度卷管器11转动脱空注浆管7延伸相应的长度，脱空注浆管7在导向轮8的导向作用下，达到可能存在拱顶脱空的位置，打开供浆管15进行补浆，观察刚性连接管12处的压力表13是否达到1MPa或是否符合S2中的注浆饱满现象，此时表明注浆饱满，无拱顶脱空现象。

其中，施工的准备包括：工人上岗前的技术交底、模板台车的就位、二衬混凝土的质量及性能检验、压密式压力传感器的就位。其中工人岗前的技术交底必须落实，并且能够对该技术操作的步骤详知，并对交底落实情况进行登记；模板台车施工前应检查端头模板的安装是否合格，模板台车需浇筑前刷好脱模剂、安装端头模、止水带并且模板台车需要定位到设计要求的相应位置，防止洞内空间的侵入；二次衬砌6使用的混凝土强度需要达到设计要求，并且衬砌边墙混凝土的坍落度需满足160～200mm，骨料最大粒径不超过31.5mm，拱顶的混凝土坍落度为180～220mm；压密式压力传感器的就位指压密式传感器通过固定带4固定在土工布与防水板3之间，并且保持压密式传感器表面的清洁，用来监控拱顶的是否浇筑饱满程度。在满足上述条件的情况下，方可进行下一步二次衬砌6混凝土的浇筑施工。

二衬成型的验收指对上述带模注浆的二次衬砌6混凝土的成型质量进行自检、三检、建设专检随机无损检测和实体抽检。

本技术有效提高了隧道衬砌混凝土实体质量管控水平、明显改善了衬砌混凝土外观质量，能够避免隧道衬砌脱空、欠厚、欠密实等主要缺陷，确保衬砌混凝土实体质量，杜绝后期缺陷整治和衬砌返工。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。