一种大口径顶管注浆孔封堵装置及方法

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，尤其涉及一种大口径顶管注浆孔封堵装置及方法。

背景技术

顶管技术是将管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术。先由顶管机在地下开设通道，再将管道逐节顶进通道中，最后将每相邻两节管道拼接完成管道铺设。通常将直径大于或等于2000mm的管道归类为大口径管道，该种大口径管道内可供施工人员直立行走，便于施工人员在管道内部施工。

大口径管道在顶管作业中，由于管道外壁与通道内壁摩擦而产生极大的阻力，阻碍管道在通道内顶进，因此需要在管壁开设注浆孔，使注浆孔连通管道的内腔和外部通道，在管道内部通过注浆孔向通道与管道外壁之间的缝隙中注入减阻泥浆，使减阻泥浆在管道外壁与通道内壁之间形成减阻层，减少管道外壁与通道内壁之间的摩擦，降低顶进管道的阻力。

顶管作业完成后，再次通过注浆孔向管道外壁与通孔内壁之间的缝隙中注入微膨胀水泥砂浆，以置换减阻泥浆，避免管道周围的地层结构坍塌。

虽然现有技术采用止逆阀封堵在注浆孔内，但是止逆阀的抗压性不足，减阻泥浆或微膨胀水泥砂浆在高压下易从止逆阀中渗漏到管道内。再加上微膨胀水泥砂浆置换减阻泥浆时会产生更强的压力，增加止逆阀渗漏的几率，所以亟需一种适用于大口径管道顶管作业的注浆孔封堵装置，增强止逆效果，避免减阻泥浆、微膨胀水泥浆或地下水沿注浆孔逆流倒灌回管道内。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大口径顶管注浆孔封堵装置，用于封堵注浆孔，增强止逆效果，避免减阻泥浆、微膨胀水泥浆或地下水沿注浆孔逆流倒灌的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大口径顶管注浆孔封堵装置，包括设置注浆孔内的止逆阀、预埋件、延长管和鸭嘴阀；所述预埋件、延长管和鸭嘴阀依次连接，所述预埋件衔接注浆孔位于管道内壁的孔口，所述鸭嘴阀衔接注浆孔位于管道外壁的孔口，所述止逆阀设置于预埋件与延长管的连接处并与预埋件可调节配合。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

相比于在注浆孔内只设置止逆阀的现有方案，本方案的封堵装置增加了鸭嘴阀并用延长管将鸭嘴阀与止逆阀连通为整体，通过鸭嘴阀和止逆阀组合的双重单向阀门结构来增强止逆效果。预埋件既作为调节止逆阀的基础框架，又起到封堵止逆阀与注浆孔内壁之间缝隙的作用，增强密封性。避免管道外侧的减阻泥浆或微膨胀水泥砂浆沿止逆阀与注浆孔内壁之间缝隙渗透进管道内。

优选的，所述预埋件外壁与注浆孔内壁固定连接，其内壁设置有内螺纹；所述止逆阀外壁设置有外螺纹并与预埋件内壁的内螺纹匹配。

优选的，所述预埋件与延长管的连接处设置有密封件。

优选的，所述密封件为遇水膨胀止水条制成的环状密封圈，或所述密封件为弹性密封垫圈表面加覆膨胀橡胶的结构。

优选的，还包括螺旋盖；所述螺旋盖外壁设置有外螺纹，并从注浆孔位于管道内壁的孔口可拆卸地旋入预埋件。

优选的，所述鸭嘴阀由接口、阀体和鸭嘴出口依次连接并一体构成；所述接口与延长管的端口法兰连接，所述鸭嘴出口内置于注浆孔中并与注浆孔位于管道外壁的孔口之间预留有冗余空间。

优选的，所述接口与延长管的端口法兰连接处通过防水胶粘连固定。

优选的，所述预埋件、延长管、止逆阀和螺旋盖均由塑料制成。

优选的，所述鸭嘴阀由橡胶制成。

本发明的目的还在于，提供一种大口径顶管注浆孔封堵方法，用于封堵注浆孔，增强止逆效果，避免减阻泥浆、微膨胀水泥浆或地下水沿注浆孔逆流倒灌的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大口径顶管注浆孔封堵方法，采用上述方案中任意一项所述的大口径顶管注浆孔封堵装置，还包括如下步骤：

S1：在注浆孔内安装预埋件、延长管及鸭嘴阀，形成连通管道内外两侧的注浆通道；

S2：沿注浆通道向管道外壁与通道内壁之间的缝隙中注入减阻泥浆；

S3：顶进管道至目标位置；

S4：沿注浆通道再次注入微膨胀水泥砂浆以置换减阻泥浆；

S5：将止逆阀从管道内壁的注浆孔孔口旋入预埋件中，并使止逆阀与鸭嘴阀之间的延长管中留存有微膨胀水泥砂浆；

S6：从管道内壁的注浆孔孔口向预埋件中注入微膨胀水泥砂浆，直至与管道内壁平齐。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

在大口径管道顶进过程中，沿预埋件、延长管及鸭嘴阀构成的注浆通道向管道外壁与通道内壁之间的缝隙中灌注减阻泥浆，起到减少管道外壁与通道内壁间摩擦阻力的作用。在顶管作业完成后，继续沿该注浆通道注入微膨胀水泥砂浆，再将止逆阀装入预埋件中二次封堵注浆孔，鸭嘴阀承受管道外侧压力，止逆阀及两阀之间封存的微膨胀水泥砂浆增强鸭嘴阀的抗压性能及止逆效果。待封存于两阀之间的微膨胀水泥砂浆干固后，可彻底封死注浆孔，避免管道使用过程中出现渗漏、倒灌的情况。

本发明的有益效果为：

本发明的封堵装置采用双层止逆结构，由外层的鸭嘴阀承受主要压力，止逆阀增强鸭嘴阀的抗压能力，同时作为第二层止逆结构增强止逆效果。再加上预埋件对止逆阀与注浆孔内壁之间的封堵效果，避免减阻泥浆、微膨胀水泥浆或地下水沿注浆孔逆流倒灌进入管道内。特别是本发明的封堵方法，可将部分微膨胀水泥砂浆封存于两阀之间。微膨胀水泥砂浆未干固时可增强鸭嘴阀的抗压性能提升止逆效果，干固后可增强密封效果，防止或地下水沿注浆孔逆流倒灌进入管道内。

附图说明

图1为本发明在一实施例中提供的一种大口径顶管注浆孔封堵装置剖面结构示意图。

图2为本发明在一实施例中提供的预埋件剖面结构示意图。

图3为本发明在一实施例中提供的螺旋盖剖面结构示意图。

图4为本发明在一实施例中提供的密封件主视剖面结构示意图。

图5为本发明在一实施例中提供的密封件俯视结构示意图。

图6为本发明在一实施例中提供的鸭嘴阀俯视剖面结构示意图。

图7为本发明在一实施例中提供的鸭嘴阀侧视剖面结构示意图。

图8为本发明在一实施例中提供的延长管剖面结构示意图。

图例：

1注浆孔；2止逆阀；3预埋件；4延长管；5鸭嘴阀；6密封件；7螺旋盖；8通道；9管道；

51接口；52阀体；53鸭嘴出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例提供一种大口径顶管注浆孔封堵装置，由止逆阀2、预埋件3、延长管4、鸭嘴阀5和螺旋盖7构成。预埋件3、延长管4和鸭嘴阀5依次连接并安装于注浆孔1内，预埋件3衔接注浆孔1位于管道9内壁的孔口，鸭嘴阀5衔接注浆孔1位于管道9外壁的孔口，构成连通管道9内外两侧的注浆通道。止逆阀2可移动地设置于预埋件3内，螺旋盖7可拆卸地盖扣于预埋件3在管道9内壁一侧的端部。

由于注浆孔1沿管道9径向设置，所以预埋件3、延长管4和鸭嘴阀5沿管道9的径向线性排列。

预埋件3为带有内螺纹的套筒结构，其外壁与注浆孔1内壁固定连接，既可作为供止逆阀2调节位置的螺旋通道，又可封堵止逆阀2与注浆孔1内壁之间的缝隙，避免减阻泥浆、微膨胀水泥浆或地下水沿注浆孔1逆流倒灌回管道9内。

止逆阀2的外壁设置有外螺纹，其外螺纹与预埋件3的内螺纹匹配，使止逆阀2可在预埋件3内螺旋顶进或回退，能够调节止逆阀2的位置，也可为止逆阀2提供支撑定位的效果。

预埋件3与延长管4的连接处设置密封件6，该密封件6为遇水膨胀止水条制成的环状密封圈，也可替换为弹性密封垫圈表面加覆膨胀橡胶的结构。液体压力作用下，密封件6会沿管道9的径向受力，并发生弹性形变，缩减其环状结构的内环直径。并且雨水膨胀止水条或膨胀橡胶均可吸收水分发生膨胀，同样会使密封件6向环形结构内侧膨胀。止逆阀2与密封件6均设置于预埋件3与延长管4的连接处，即密封件6套于止逆阀2周侧，密封件6发生弹性形变和膨胀后，箍紧止逆阀2，二者的接触面互相挤压效果增强，提升密封性能。

螺旋盖7用于封堵注浆孔1。由于该封堵装置的预埋件3、止逆阀2、鸭嘴阀5和延长管4均需预先安装在注浆孔1内。为保护封堵装置各部件不在运输过程中损坏，或避免杂物进入封堵装置中造成堵塞，在预埋件3的端部匹配螺旋盖7，将注浆孔1遮盖保护起来。

鸭嘴阀5由接口51、阀体52和鸭嘴出口53依次连接并一体构成。整体采用橡胶材料制作，具有优异的弹性形变能力。接口51与延长管4的端口法兰连接，使内置的阀体52和鸭嘴出口53与延长管4连通。减阻泥浆和微膨胀水泥砂浆依次经过预埋件3和延长管4后，由接口51进入鸭嘴阀5，流经阀体52后顶开鸭嘴出口53注入到管道9外壁与通道8内壁之间的缝隙中。注浆完成后，管道9外侧的液压大于内侧，液体对鸭嘴出口53产生挤压效果，鸭嘴出口53的两片橡胶结构互相贴合在压力作用下增强密封效果，防止逆流。由于管道9在顶管机开凿的通道8内顶进，管道9外壁会与通道8内壁产生随机摩擦，若鸭嘴阀5的鸭嘴出口53凸出于管道9外避面会收到外物剐蹭而发生形变影响鸭嘴出口53的密封性，甚至可能造成鸭嘴出口53损坏而丧失止逆效果。因此，将鸭嘴出口53隐藏在注浆孔1内，使鸭嘴出口53与注浆孔1在管道9外壁的孔口之间保持安全距离，避免鸭嘴出口53受到外物刮碰。

为增强封堵装置的密封效果、提升使用寿命并降低成本，预埋件3、延长管4、止逆阀2和螺旋盖7均由塑料制成。并在延长管4与接口51的法兰连接处涂抹防水胶粘连固定。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，提供一种大口径顶管注浆孔封堵方法，采用实施例1的大口径顶管注浆孔1封堵装置，具体实施步骤如下：

步骤一：在管道9的注浆孔1内预先安装预埋件3、延长管4和鸭嘴阀5，构成连通管道9内外两侧的注浆通道，并将螺旋盖7旋入预埋件3的端部将注浆孔1遮蔽，便于运输。

步骤二：沿注浆通道向管道9外壁与通道8内壁之间的缝隙中注入减阻泥浆。

步骤三：在减阻泥浆的润滑作用下顶进管道9，直至将管道9顶进至预定目标位置，完成管道9的顶进作业。

步骤四：沿注浆通道再次注入微膨胀水泥砂浆，用于置换顶管作业中注入到管道9外壁与通道8内壁之间缝隙中的减阻泥浆，避免减阻泥浆流失后，管道9周围产生空洞而导致地层塌陷。

步骤五：微膨胀水泥砂浆将减阻泥浆完全置换后，即管道9外壁与通道8内壁之间的缝隙中填充满微膨胀水泥砂浆后，将止逆阀2从管道9内壁的注浆孔1孔口处旋入预埋件3中，并使止逆阀2螺旋顶进，推挤存留在预埋件3、延长管4中的微膨胀水泥砂浆，直至止逆阀2定位于预埋件3与延长管4的连接处，且延长管4中填满微膨胀水泥砂浆。

步骤六：在预埋件3中再次注入微膨胀水泥砂浆，直至将预埋件3填满并抹平，使填充的微膨胀水泥砂浆面与管道9内壁面平齐。待微膨胀水泥砂浆干固后，完成注浆孔1的封堵。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。