[发明专利]一种适用于隧道帷幕注浆的长距离输送水泥浆液的复合管路系统和施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于隧道帷幕注浆的长距离输送水泥浆液的复合管路系统和施工方法，包括：输水管路、输浆管路和压气管路；其中：输水管路，包括输水管，输水管为轴向上依次连接的多节钢性管体，用于向开挖面提供施工用水；输浆管路，包括输浆管，输浆管为轴向上依次连接的多节管体；输浆管同轴套设在输水管内，用于输送拌制好的水泥浆液；压气管路，包括压气管，压气管为多节轴向相连接的弹性软管，同轴套设在输浆管内，压气管的进口端用于与供气装置管路连接。使用该复合管路系统，在深长隧道帷幕注浆施工中过程中，将大量的浆液快速、小批次地输送至开挖面，避免了施工中的车辆运输和开挖面区域人工搅拌浆液。

技术领域

本发明属于隧道工程施工及注浆加固技术领域，尤其是涉及一种适用于隧道帷幕注浆的长距离输送水泥浆液的复合管路系统和施工方法。

背景技术

随着我国交通网络向西南山区不断延伸，遭遇的地质情况不断恶化，利用帷幕注浆技术对地层进行加固和改良，愈发成为地下工程不可缺失的重要环节，同时隧道的埋深和长度明显增加，这给帷幕注浆工作的原料供给，尤其是带有深竖井的隧道工程，带来了巨大挑战。

在帷幕注浆施工中，每个注浆循环的注浆总量大。其每循环加固纵向长度约为20-30m，注浆加固横截面范围为开挖轮廓线外2-5m，加固体量大，根据地层自身条件和加固需求的不同，每注浆循环需消耗浆液300-1000m³，其中最常用材料为水泥浆液价格远远低于其他注浆材料，按常用的水灰比1:1计算，每循环需水泥240-800t，合4800-16000袋水泥。

同时，帷幕注浆施工对材料的需求为间歇性、不定量需求，即“钻孔——注浆——钻下一孔——注浆…”，不同钻孔的注浆量为0.5—100m³，水泥制成浆液后凝结时间为6小时左右，需实时小批量制备浆液。因此，当开挖面距离洞口较近时如0.5km以内，可以将注浆机布置在地面，根据实时需求量制备浆液，然后通过注浆管远距离实施注浆；当开挖面距离洞口较远时如1km以上，则必须将注浆机布置在开挖面附近，通过运输车将水泥材料运至开挖面附近，利用小搅拌桶，满足间隙和不定量的实时浆液需求，该方法涉及水泥材料的装卸车、隧道内临时堆放、隧道内人工搅拌等一系列问题，效率低、扬尘大，尤其在设有深竖井的隧道工程中，水泥材料的输送又将进一步提高成本。

同时，利用管路远距离输送浆液至开挖面，则面临着“输送速度管路直径——管路损失和残浆固化”的矛盾，无法满足“总量大、输送快、间歇小批量”的供浆需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于隧道帷幕注浆的长距离输送水泥浆液的复合管路系统和施工方法，在深长隧道帷幕注浆施工中过程中，将大量的浆液快速、小批次地输送至开挖面，避免了常规施工中的车辆运输和开挖面区域人工搅拌浆液，既可以有效提高注浆施工效率，又能明显改善开挖面区域的空气环境。

本发明采用以下技术方案：一种适用于隧道帷幕注浆的长距离输送水泥浆液的复合管路系统，包括：输水管路、输浆管路和压气管路，均具有独立的进口端和出口端；其中：

输水管路，包括输水管，输水管为轴向上依次连接的多节钢性管体，输水管用于向开挖面提供施工用水；

输浆管路，包括输浆管，输浆管为轴向上依次连接的多节管体；输浆管同轴套设在输水管内，与输水管路间形成环形的通道；输浆管的进口端用于与浆液输送装置管路连接，其内用于输送拌制好的水泥浆液；

压气管路，包括压气管，压气管为多节轴向相连接的弹性软管，同轴套设在输浆管内，与输浆管间形成环形通道，压气管的进口端用于与供气装置管路连接，其出口端排空；

在压气管的各节弹性软管的其中一端，均设置有气体控制件，气体控制件用于封闭各节软管，还用于控制气体的流向；