[发明专利]一种钢结构辅助顶压减流隧洞堵水方法

摘要

本发明公开了一种钢结构辅助顶压减流隧洞堵水方法，包括步骤：一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理；二、隧洞内壁出水点的封堵引流；三、支立混凝土挡墙模板；步骤四、确定出水点的类型；步骤五、对第一类出水点支设辅助顶压钢结构；步骤六、对第二类出水点支设辅助顶压钢结构；步骤七、混凝土挡墙的浇筑；步骤八、钻探泄压分流孔；步骤九、泄压分流孔注浆堵水；步骤十、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水。本发明利用辅助顶压钢结构，结合支撑装置，辅助顶压混凝土挡墙减流，采用“水泥浆+水玻璃”法的高效施工，一次成功彻底封堵，实现对隧洞内360°范围内的出水点进行封堵，缩短工期，效率高，便于推广使用。

主权项

1.一种钢结构辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理：沿隧洞长度方向在隧洞内壁(1)上寻找隧洞内壁出水点，对所述隧洞内壁出水点的周边壁面采用环氧胶泥进行涂抹平整，并对所述隧洞内壁出水点的周边岩石裂缝小股渗流水提前封堵加固；步骤二、隧洞内壁出水点的封堵引流，过程如下：步骤201、利用第一止水条(3)围绕封闭所述隧洞内壁出水点，在第一止水条(3)上设置出水点封堵钢板(2)封堵所述隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板(2)上预先开设有用于出水的封堵钢板通孔(4)和焊接在封堵钢板通孔(4)位置处用于引流的引流管(13)，引流管(13)上预留用以泄压的闸阀安装法兰；步骤202、通过多个锚杆(5)将出水点封堵钢板(2)固定在隧洞内壁上，并在锚杆(5)与隧洞壁之间填塞锚固剂至饱满，采用双螺母预紧；步骤203、出水点封堵钢板(2)安装完毕后，在出水点封堵钢板(2)外边缘的隧洞内壁(1)上使用电镐平口钎刻槽，得到封堵钢板边缘槽(6)，在封堵钢板边缘槽(6)内设置第二止水条，所述第二止水条通过木塞楔紧；步骤三、支立混凝土挡墙模板，过程如下：步骤301、在出水点封堵钢板(2)上焊接多道漏浆横撑板(7)，漏浆横撑板(7)的长度大于出水点封堵钢板(2)的宽度，且漏浆横撑板(7)的端部均伸出至第二止水条外，在漏浆横撑板(7)上开设上下贯通的贯通孔，同时在多道漏浆横撑板(7)的两侧焊接用于夹持固定多道漏浆横撑板(7)的两榀钢拱架(8)，两榀钢拱架(8)均固定在隧洞内壁(1)上，出水点封堵钢板(2)与多道漏浆横撑板(7)之间采用楔子楔紧，多道漏浆横撑板(7)周边补装锚杆(5)；步骤302、在两榀钢拱架(8)上均焊接混凝土挡墙侧模板(9)，混凝土挡墙侧模板(9)为弧形混凝土挡墙侧模板，所述弧形混凝土挡墙侧模板的宽度与钢拱架(8)的宽度相等，所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度不小于出水点封堵钢板(2)的长度，在两个所述弧形混凝土挡墙侧模板之间焊接混凝土挡墙主模板(10)，混凝土挡墙主模板(10)的长度与所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度相等，混凝土挡墙主模板(10)的底部与隧洞内壁(1)之间通过混凝土挡墙底模板密封，混凝土挡墙主模板(10)、隧洞内壁(1)、混凝土挡墙底模板和两个混凝土挡墙侧模板(9)围成可灌注混凝土的腔体，混凝土挡墙主模板(10)上开设有与引流管(13)配合的主模板通孔(11)，混凝土挡墙主模板(10)外部焊接有多道钢肋梁(12)；步骤303、引流管(13)远离隧洞内壁(1)的一端安装有将涌水引排至非施工区域的排水软管，引流管(13)和所述排水软管连接位置处安装有泄压闸阀(14)；步骤四、确定出水点的类型：当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角不大于45°时，该隧洞内壁出水点为第一类出水点，执行步骤五；当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角大于45°，该隧洞内壁出水点为第二类出水点，执行步骤六；步骤五、对第一类出水点支设辅助顶压钢结构：步骤501、支设底部竖向支撑机构：沿隧洞长度方向在两榀钢拱架(8)的底部之间焊接多排底部竖向支撑机构，各排底部竖向支撑机构的结构尺寸均相同，所述底部竖向支撑机构包括多个相平行布设且均垂直于水平面的底部竖向支撑杆(26)，所述底部竖向支撑杆(26)的底部固定在隧洞底部；步骤502、支设底部横向支撑杆：在步骤501中支设好的底部竖向支撑机构的顶部焊接底部横向支撑杆(27)，所述底部横向支撑杆(27)与所述底部竖向支撑机构数量相等且一一对应，底部横向支撑杆(27)垂直于隧洞长度方向固定横撑在隧洞内壁(1)之间，同排底部竖向支撑机构中的各底部竖向支撑杆(26)的顶部均焊接在对应的底部横向支撑杆(27)上；步骤503、支设竖向顶撑机构：在步骤502中支设好的底部横向支撑杆(27)上且靠近隧洞内壁出水点的一侧垂直设置竖向顶撑杆(28)，竖向顶撑杆(28)的数量与底部横向支撑杆(27)数量相等且一一对应，所述竖向顶撑杆(28)的底部焊接在对应的底部横向支撑杆(27)上，所述竖向顶撑杆(28)的顶部固定在隧洞内壁(1)上；步骤504、在支设中部横向支撑杆：在步骤503中支设好的竖向顶撑机构上焊接与底部横向支撑杆(27)数量相等的中部横向支撑杆(29)，所述中部横向支撑杆(29)的一端焊接在对应的竖向顶撑杆(28)上，所述中部横向支撑杆(29)的另一端焊接在隧洞内壁(1)上，中部横向支撑杆(29)与底部横向支撑杆(27)呈平行布设；步骤505、支设中部竖向支撑机构：在支设好且相对应设置的中部横向支撑杆(29)和底部横向支撑杆(27)之间焊接中部竖向支撑机构，所述中部竖向支撑机构包括多个呈平行布设且均垂直于水平面的中部竖向支撑杆(30)；步骤506、支设顶部竖向支撑机构：在步骤504中支设好的中部横向支撑机构上焊接顶部竖向支撑机构，顶部竖向支撑机构与所述中部横向支撑杆(29)数量相等且一一对应，所述顶部竖向支撑机构包括多个呈平行布设且均垂直于水平面的顶部竖向支撑杆(31)，所述顶部竖向支撑杆(31)的底部焊接在对应的中部横向支撑杆(29)上，所述顶部竖向支撑杆(31)的顶部焊接在隧洞内壁(1)上；步骤六、对第二类出水点支设辅助顶压钢结构：步骤601、支设底部竖向支撑机构：沿隧洞长度方向在两榀钢拱架(8)的底部之间焊接多排底部竖向支撑机构，各排底部竖向支撑机构结构尺寸均相同，所述底部竖向支撑机构包括多个相平行布设且均垂直于水平面的底部竖向支撑杆(26)，所述底部竖向支撑杆(26)的底部固定在隧洞底部；步骤602、支设底部横向支撑杆：在步骤601中支设好的底部竖向支撑机构的顶部焊接底部横向支撑杆(27)，所述底部横向支撑杆(27)与所述底部竖向支撑机构数量相等且一一对应，底部横向支撑杆(27)垂直于隧洞长度方向固定横撑在隧洞内壁(1)之间，同排底部竖向支撑机构中的各底部竖向支撑杆(26)的顶部均焊接在对应的底部横向支撑杆(27)上；步骤603、支设中部竖向支撑机构：在支设好的底部横向支撑杆(27)上焊接中部竖向支撑机构，所述中部竖向支撑机构包括多个呈平行布设且均垂直于水平面的中部竖向支撑杆(30)；步骤604、在支设中部横向支撑杆：在步骤603中支设好的中部竖向支撑机构上焊接中部横向支撑杆(29)，中部横向支撑杆(29)与底部横向支撑杆(27)数量相等且相互平行，中部横向支撑杆(29)垂直于隧洞长度方向固定横撑在隧洞内壁(1)之间；步骤605、支设顶部竖向支撑机构：在步骤604中支设好的中部横向支撑机构上焊接顶部竖向支撑机构，顶部竖向支撑机构与所述中部横向支撑杆(29)数量相等且一一对应，所述顶部竖向支撑机构包括多个呈平行布设且均垂直于水平面的顶部竖向支撑杆(31)，所述顶部竖向支撑杆(31)的底部焊接在对应的中部横向支撑杆(29)上，所述顶部竖向支撑杆(31)的顶部焊接在隧洞内壁(1)上；步骤七、混凝土挡墙的浇筑：使用洞内拌和站拌制所需混凝土，采用软轴振捣器同步振捣，往步骤302中形成的腔体内灌注所需混凝土，同时，随着灌注时间的推进，在混凝土灌注端对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据；步骤八、钻探泄压分流孔：混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，当钻孔与隧洞内壁出水点主通道连通时，该钻孔为泄压分流孔(19)，在泄压分流孔(19)孔口管外端部焊接法兰盘并安装闸阀封闭待用，执行步骤九；当钻孔与隧洞内壁出水点主通道无法连通时，该钻孔为报废孔，执行步骤十；步骤九、泄压分流孔注浆堵水，过程如下：步骤901、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板(10)上位于主模板通孔(11)的旁侧割孔，得到密实孔(22)，通过密实孔(22)对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁(1)之间的缝隙进一步填充密实；步骤902、辅助顶压钢结构辅助支撑；步骤903、关闭所有闸阀，进行闭水试验；步骤904、水泥预灌浆测试：待闭水试验结束后，打开所有闸阀，通过泄压分流孔(19)向隧洞内壁出水点主通道灌注水泥，在引流管(13)端记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔；步骤905、测试实验水泥浆和实验水玻璃的初凝时间间隔：按照质量比为(0.8～2):1的比例制备实验水泥浆，对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取实验水玻璃，所述实验水玻璃的质量浓度为27％～35％；按照体积比为1:1的比例对实验水泥浆和实验水玻璃进行混合，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔；步骤906、泄压分流孔注浆堵水：根据步骤904中所述时间间隔，从步骤905中获取的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，选出待灌注水泥浆的质量比和待灌注水玻璃的质量浓度，在第一容器内按照选出的待灌注水泥浆的质量比制备待灌注水泥浆，在第二容器内按照选出的待灌注水玻璃的质量浓度制备待灌注水玻璃；将第一容器和第二容器放置在双液注浆机(21)中，在泄压分流孔(19)上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管(20)，Y形注浆管(20)的输出端安装在泄压分流孔(19)上，Y形注浆管(20)的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管(20)的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管(20)的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机(21)控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管(20)，进而输送至泄压分流孔(19)对隧洞内壁出水点主通道进行注浆堵水；步骤十、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水，过程如下：步骤1001、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板(10)上位于主模板通孔(11)的旁侧割孔，得到密实孔(22)，通过密实孔(22)对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁(1)之间的缝隙进一步填充密实；步骤1002、辅助顶压钢结构辅助支撑；步骤1003、关闭所有闸阀，进行闭水试验；步骤1004、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水：在第一容器内按照质量比为(0.4～0.6):1的比例制备待灌注水泥浆，在第二容器内对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取待灌注水玻璃，所述待灌注水玻璃的质量浓度为20％～27％；将第一容器和第二容器放置在双液注浆机(21)中，在引流管(13)位于泄压阀(14)的管段上开设倒灌孔，在倒灌孔上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管(20)，Y形注浆管(20)的输出端安装在倒灌孔上，Y形注浆管(20)的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管(20)的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管(20)的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机(21)控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管(20)，进而输送至倒灌孔倒灌至隧洞内壁出水点主通道直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道。