[发明专利]一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺及注浆装置

说明书

本发明属于隧道及地下工程灾害治理技术领域，具体涉及一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺及注浆装置。所述工艺包括：A.底板离层物理探查：确定离层深度、空间范围及特征，为注浆治理方案设计提供决策依据；B.治理方案设计：确定治理区域，完成方案设计，包括浆液参数、注浆参数及钻孔参数；C.钻孔施工：根据方案设计现场布设孔位；D.底板离层注浆加固：将板离层旋喷注浆装置的喷嘴端下入钻孔内，使旋转喷头位于离层深度处，然后对离层内破碎围岩及空洞进行旋喷注浆。本发明方法能够使浆液在离层位置定向快凝注浆、均匀圆形扩散，加固效果更优，且不受隧道坡度、离层空洞储水的影响。

技术领域

本发明属于隧道及地下工程灾害治理技术领域，具体涉及一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺及注浆装置。

背景技术

本发明背景技术公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

底板离层是岩溶隧道在长期运营过程中产生的，在建隧道不会有这种问题。而目前针对岩溶隧道运营期间开展的底板注浆工作在国内很少。本发明在多次的项目实际施工过程中，发现传统注浆施做起来确实存在操作难、不易控制路面隆起、加固效果无法达标等情况。

目前，中国运营隧道已经进入“高维修”管理期，衬砌结构开裂破坏、底鼓涌水等一系列病害时有发生。在外界复杂水文地质因素影响下，季节性富水岩溶隧道在长期运营期内仰拱或路面结构与底板灰岩之间会形成离层，离层内以破碎围岩及空洞为主。然而，本发明研究发现：在强降雨条件下，离层内饱水且承压，造成路面开裂起鼓并涌水，严重威胁行车安全。因此，需对隧道病害段底板进行注浆改造，传统的手段为钻孔至离层处下套管进行注浆。但这类注浆方式在离层富水条件下，浆液很难将离层内水全部驱替出来，如果要达到理想效果，势必要提高注浆压力，但带来的问题是：人为造成路面起鼓、开裂。此外，当隧道有一定坡度时，这类传统的注浆方式容易造成浆液向下坡处汇集，不能在病害段得到更好的扩散，造成加固效果不良，长期运营条件下底板涌水还会复发。因此，针对岩溶隧道在运营期间的底板离层的修复及工艺的研究十分必要。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明认为：旋喷式注浆具有同等注浆扩散半径下注入压力小、浆液扩散均匀、定向性强等优点，可很好地解决传统手段遇到的上述问题。为此，本发明提供一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆工艺及注浆装置，这种方法能够使浆液在离层位置定向快凝注浆、均匀圆形扩散，加固效果更优，不受隧道坡度、离层空洞储水的影响。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

本发明的第一目的：提供一种岩溶隧道运营期底板离层旋喷注浆装置，包括：注浆管、螺母、托盘、止浆塞、挡块、膜袋、溢流孔、自旋转喷头和喷嘴。

所述注浆管的一端为开口状，且该开口端的外表面设置有与螺母相互配合的外螺纹，所述托盘上开设有能够供注浆管开口端穿过的通孔，所述挡块固定设置在注浆管的外表面，所述止浆塞套设在注浆管上，且止浆塞位于挡块和托盘之间。

使用组装时，先使注浆管的开口端依次穿过止浆塞、托盘，然后将螺母旋紧在注浆管开口端外表面的外螺纹上，即可。所述注浆管的开口端可充当注浆口，与注浆泵的高压软管相连，供浆液进入注浆管中。

所述注浆管的另一端与自旋转喷头连通，所述自旋转喷头上设置有喷嘴，自旋转喷头在高压浆液的作用下旋转，同时通过喷嘴将浆液甩出，使浆液在离层位置定向快凝注浆、均匀圆形扩散。

所述挡块和自旋转喷头之间设置有膜袋，且膜袋包覆在注浆管的外表面；所述溢流孔设置在被膜袋包覆的这部分注浆管上，且溢流孔直径、数量均大于喷嘴直径、数量。

进一步地，所述止浆塞由弹性材料制成，例如橡胶，因为具有弹性性能的止浆塞在螺母、托盘和挡块的压力下发生压缩变形，从而更加贴紧孔壁，更好地避免注浆时浆液上串出钻孔。可选地，所述托盘为中心下凹的圆盘状结构。