(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112302685 A(43)申请公布日 2021.02.02
(21)申请号 202011177425.1(22)申请日 2020.10.29
(71)申请人 四川港航建设工程有限公司
地址 610041 四川省成都市武侯区大石西
路231号2楼201号(72)发明人 杨帆 倪西海 张颖 杨柳
黎海波 (74)专利代理机构 无锡市汇诚永信专利代理事
务所(普通合伙) 32260
代理人 李珍珍(51)Int.Cl.
E21D 11/10(2006.01)E21D 11/38(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图4页
(54)发明名称
隧道衬砌拱顶带模注浆体系及施工方法(57)摘要
本发明公开了隧道衬砌拱顶带模及施工方法，属于隧道技术领域。本发明包括台车钢模打孔，于台车钢模的打设一排通孔；安装注浆管固定器，每一注浆孔的内壁安装螺纹套筒，于螺纹套筒的下端设置双向固定法兰，于双向固定法兰下端口安装异形定位法兰；安装端头模板；安装注浆管，预先将注浆管的出液端伸入待注浆区，通过固定器将其固定的衬砌混凝土凝滞后，连接套筒与连接管接入注浆设备；注浆，衬砌混凝土终凝后，采用微膨胀混凝土向衬砌混凝土和防水板之间注浆。本发明通过注浆管向衬砌脱空区进行注浆填充，增强填充的密实性，保障隧道拱顶注浆的要求。
CN 112302685 ACN 112302685 A
权 利 要 求 书
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1.隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、台车钢模(8)打孔，于台车钢模(8)的打设一排通孔；步骤二、安装注浆管(9)固定器，每一注浆孔(43)的内壁安装螺纹套筒(10)，于螺纹套筒(10)的下端设置双向固定法兰(12)，于双向固定法兰(12)下端口安装异形定位法兰(13)；
步骤三、安装端头模板，端头模板包括上端模(31)、下端模(32)和固定连杆(33)，下端模(32)的垂直端固定在钢模侧肋(30)上，上端模(31)连接于固定连杆(33)，下端模(32)固定在固定连杆(33)上，上端模(31)、下端模(32)之间设有中埋式止水带(41)；
步骤四、安装注浆管(9)，预先将注浆管(9)的出液端伸入待注浆区，通过固定器将其固定的衬砌混凝土(5)凝滞后，连接套筒(16)与连接管(17)接入注浆设备；
步骤五、注浆，衬砌混凝土(5)终凝后，采用微膨胀混凝土向衬砌混凝土(5)和防水板(4)之间注浆。
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，采用距上一循环衬砌(7)由近及远的方式进行浇筑，停止注浆前压力值至少达到1.0MPa。
3.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，螺纹套筒(10)的一端具有翼板(24)，另一端设有微型套筒(11)，双向固定法兰(12)上法兰孔的一端为法兰槽(44)，翼板(24)配合于法兰槽(44)中，螺纹套筒(10)和法兰孔贯通。
4.根据权利要求3所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，螺纹管固定器包括异形定位法兰(13)，异形定位法兰(13)具有法兰螺孔(20)，双向固定法兰(12)具有对应该法兰螺孔(20)的法兰螺柱(14),异形定位法兰(13)上法兰孔和异形定位法兰(13)上法兰孔均为螺纹孔且两者贯通。
5.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，台车钢模(8)的端部具有钢模侧肋(30)，上端模(31)和下端模(32)均为“L”型模板，下端模(32)上“L”型模板的一板阳角面贴靠于钢模侧肋(30)上，并通过螺杆(34)安装在钢模侧肋(30)上，另一板的端部贴靠于固定连杆(34)，上端模(31)上“L”型模板一板贴靠于固定连杆(33),上并通过紧固螺栓(36)连接，螺杆(34)和固定连杆(33)的端部相连。
6.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，紧固螺栓(36)上漏出下端模(32)和钢模侧肋(30)的部配合有紧固螺栓(36)，紧固螺栓(36)和钢模侧肋(30)之间夹有垫板(35)。
7.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，其特征在于，注浆管(9)的顶端具有注浆管槽头(25)，注浆管槽头(25)的内表设有槽头螺丝(26)。
8.隧道衬砌拱顶带模，其特征在于，是通过以上施工方法浇筑的。
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说 明 书
隧道衬砌拱顶带模注浆体系及施工方法
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技术领域
[0001]本发明属于隧道技术领域，特别是涉及隧道衬砌拱顶带模注浆体系及施工方法。背景技术
[0002]在隧道衬砌施工中，由于拱顶位置特殊，施工中可能会因灌筑预留、封堵孔设置不合理，泵送混凝土坍落度大，泵送混凝土压力控制不好，混凝土收缩，支护不平整等原因不可避免地会造成衬砌拱顶与混凝土初砌支护面不密贴，拱部混凝土封顶易产生脱空、空洞等现象。由于衬砌缺陷，致使衬砌受力不均匀，恶化了衬砌受力条件，改变了衬砌设计受力状态，衬砌实际受力可能超过设计应力范围，在外部荷载作用下，加上其它不利因素影响，隧道衬砌发生破坏及渗漏的机率就会增大。实践中发现，采用带模及时注浆法可以基本解决衬砌渗漏缺陷，但是还是存在一些不足，主要是由于注浆管的预留固定不牢靠，且注浆管、排气管容易堵塞，造成注浆压力虽然较高，但是个别部位仍存在不密实的情况。另外，个别开放端头由于围岩不平整，拼装的半钢模及木模挡板不能完全封闭，无法对注浆料保压，所以在带模注浆过程中，最后一个注浆孔(近开放端注浆孔)注浆时，有注浆液从挡板与防水板之间的缝隙中流出，就会结束带模注浆，此时挡板端头仍然存在一定的空洞，在当前板打混凝土及带模及时注浆时会有一些混凝土和注浆液进入上一板端头的空洞中，由于平整度以及注浆路径问题，仍然不能保证该部位空洞完全被充满。但是该部位处在环向施工缝附近，是拱顶衬砌病害发生最严重的区域，且后期极难解决。发明内容
[0003]本发明的目的在于提供隧道衬砌拱顶带模注浆体系及施工方法，通过注浆管向衬砌脱空区进行注浆填充，增强填充的密实性，保障隧道拱顶注浆的要求。[0004]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：[0005]本发明为隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法，包括以下步骤[0006]步骤一、台车钢模打孔，于台车钢模的打设一排通孔；[0007]步骤二、安装注浆管固定器，每一注浆孔的内壁安装螺纹套筒，于螺纹套筒的下端设置双向固定法兰，于双向固定法兰下端口安装异形定位法兰；[0008]步骤三、安装端头模板，端头模板包括上端模、下端模和固定连杆，下端模的垂直端固定在钢模侧肋上，上端模连接于固定连杆，下端模固定在固定连杆上，上端模、下端模之间设有中埋式止水带；[0009]步骤四、安装注浆管，预先将注浆管的出液端伸入待注浆区，通过固定器将其固定的衬砌混凝土凝滞后，连接套筒与连接管接入注浆设备；[0010]步骤五、注浆，衬砌混凝土终凝后，采用微膨胀混凝土向衬砌混凝土和防水板之间注浆。
[0011]进一步地，采用距上一循环衬砌由近及远的方式进行浇筑，停止注浆前压力值至少达到.MPa。
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说 明 书
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进一步地，螺纹套筒的一端具有翼板，另一端设有微型套筒，双向固定法兰上法兰
孔的一端为法兰槽，翼板配合于法兰槽中，螺纹套筒和法兰孔贯通。[0013]进一步地，螺纹管固定器包括异形定位法兰，异形定位法兰具有法兰螺孔，双向固定法兰具有对应该法兰螺孔的法兰螺柱,异形定位法兰上法兰孔和异形定位法兰上法兰孔均为螺纹孔且两者贯通。[0014]进一步地，台车钢模的端部具有钢模侧肋，上端模和下端模均为“L”型模板，下端模上“L”型模板的一板阳角面贴靠于钢模侧肋上，并通过螺杆安装在钢模侧肋上，另一板的端部贴靠于固定连杆，上端模上“L”型模板一板贴靠于固定连杆,上并通过紧固螺栓连接，螺杆和固定连杆的端部相连。[0015]进一步地，紧固螺栓上漏出下端模和钢模侧肋的部配合有紧固螺栓，紧固螺栓和钢模侧肋之间夹有垫板。[0016]进一步地，注浆管的顶端具有注浆管槽头，注浆管槽头的内表设有槽头螺丝。[0017]隧道衬砌拱顶带模，其特征在于，是通过以上施工方法浇筑的。[0018]本发明具有以下有益效果：[0019](1)本发明实现了衬砌混凝土终凝后、拆模前及时二次注浆，通过较高的注浆压力充分密实衬砌空洞，修复衬砌缺陷，将传统的隧道衬砌空洞缺陷由后期修补变为前期预防。[0020](2)本发明螺纹套筒、微型套筒、双向固定法兰、异形定位法兰连接紧密，能够保证注浆管固定牢靠，减少注浆孔处浆液渗流。[0021](3)得益于端头模板的特殊构造，可以将中埋式止水带固定在端模钢质部分的上下联之间，使得中埋式止水带的半幅浇筑在混凝土之中，另外半幅外伸在模板与钢模之间，避免了止水带被埋入混凝土的可能性，同时也避免了清理止水带表面混凝土时对止水带的损伤，减少了施工过程中对止水带整体性的损害，从侧面提高了衬砌施工缝的防水效果。[0022]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本发明隧道衬砌拱顶带模注浆体系结构示意图；[0025]图2是图1A处放大图；
[0026]图3为异形定位法兰结构示意图；[0027]图4为螺纹套筒结构示意图；[0028]图5为注浆管结构示意图；[0029]图6为封孔螺杆结构示意图；[0030]图7为图1端头模板结构示意图；[0031]附图中，各标号所代表的部件列表如下：[0032]1-围岩；2-初期支护；3-土工布；4-防水板；5-衬砌混凝土；6-衬砌脱空区；7-上一循环衬砌；8-台车钢模；9-注浆管；10-螺纹套筒；11-微型套筒；12-双向固定法兰；13-异形
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说 明 书
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定位法兰；14-法兰螺柱；15-固定螺母；16-连接套筒；17-连接管；20-法兰螺孔；23-套筒；24-翼板；25-注浆管槽头；26-槽头螺丝；27-封孔螺杆；28-封孔杆；29-封孔螺头；30-钢模侧肋；31-上端模；32-下端模；33-固定连杆；34-螺杆；35-垫板；36- 紧固螺栓；37-橡胶垫；38-上端模水平端；39-下端模水平端；40-钢丝； 41-中埋式止水带；42-浇筑口；43-注浆孔；44-法兰槽。
具体实施方式
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0034]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的。[0035]钢筋之间焊接技术要求，混凝土浇筑要点、素土夯实、桩基施工质量标准等，本发明不再累述，重点阐述本发明结构的实施方式。[0036]请参阅图1-7所示，隧道衬砌拱顶带模注浆体系：[0037]隧道衬砌拱顶带模注浆体系在使用时，以上一循环衬砌7为结构完整的衬砌端开始，进行往复连续浇筑，端头模板位于待施工的衬砌端，二者之间为需要开展隧道衬砌拱顶带模注浆的区域，从上到下包括围岩1、初期支护2、土工布3、防水板4、衬砌混凝土5、台车钢模8，其中混凝土是由下向上浇注后形成的，在衬砌混凝土5成型之后，往往会在衬砌混凝土5 和防水板4之间形成衬砌脱空区6，之后通过注浆管向衬砌脱空区6之内进行注浆。[0038]台车钢模8上具有至少一排注浆孔43和浇筑口42，注浆孔43内安装有螺纹管固定器；
[0039]其中浇筑口42是进行衬砌混凝土5的浇筑。
[0040]在向衬砌脱空区6之内进行注浆需要通过注浆管9从注浆孔43上伸入，并抵达衬砌脱空区6所在的位置。[0041]具体的：螺纹管固定器包括螺纹套筒10和双向固定法兰12，螺纹套筒 10配合在注浆孔43内，双向固定法兰12安装在螺纹套筒10中；[0042]螺纹套筒10的一端具有翼板24，另一端设有微型套筒11，双向固定法兰12上法兰孔的一端为法兰槽44，翼板24配合于法兰槽44中，螺纹套筒10和法兰孔贯通且轴心共线。[0043]螺纹管固定器包括异形定位法兰13，异形定位法兰13具有法兰螺孔 20，双向固定法兰12具有对应该法兰螺孔20的法兰螺柱14,异形定位法兰 13上法兰孔和异形定位法兰13上法兰孔均为螺纹孔且两者贯通。
[0044]注浆管9的低端和连接管17之间通过套筒16连接，注浆管9的顶端具有注浆管槽头25，注浆管槽头25的内表设有槽头螺丝26。[0045]其中，注浆管9的浇筑后，使用封孔螺杆27进行封堵。[0046]在台车钢模8就位后、衬砌混凝土5施工前安装端头模板，台车钢模8 的端部具有
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钢模侧肋30，端头模板包括上端模31、下端模32和固定连杆 33，通过固定连杆33、螺杆34实现上端模31、下端模32的垂直端与钢模侧肋30的固定连接。[0047]具体的，下端模32安装于台车钢模8端部所设的钢模侧肋30上，。[0048]上端模31连接于固定连杆33，下端模32固定在固定连杆33上，上端模31、下端模32之间设有中埋式止水带41。[0049]其中，利用钢丝40将中埋式止水带41与端模两水平端进一步固定，中埋式止水带41的半幅位于待浇筑的衬砌混凝土5内。[0050]进一步地，上端模31和下端模32均为“L”型模板，下端模32上“L”型模板的一板阳角面贴靠于钢模侧肋30上，并通过螺杆34安装在钢模侧肋30上，另一板的端部贴靠于固定连杆34，上端模31上“L”型模板一板贴靠于固定连杆33,上并通过紧固螺栓36连接，螺杆34和固定连杆33的端部相连。
[0051]紧固螺栓36上漏出下端模32和钢模侧肋30的部配合有紧固螺栓36。[0052]紧固螺栓36和钢模侧肋30之间夹有垫板35。[0053]首先搭建隧道衬砌拱顶带模注浆体系，通过该注浆体系进行衬砌脱空区6注浆，具体的隧道衬砌拱顶带模注浆体系施工方法包括以下步骤。[0054]步骤一、台车钢模8打孔，于台车钢模8的打设一排通孔；[0055]台车钢模8的进行改造，优选的，每板台车钢模(8)共开设3～4个注浆孔43。[0056]步骤二、安装注浆管9固定器，每一注浆孔43的内壁安装螺纹套筒10，于螺纹套筒10的下端设置双向固定法兰12，于双向固定法兰12下端口安装异形定位法兰13，通过螺纹套筒10、双向固定法兰12和异形定位法兰 13的孔内壁上和注浆管9的外表壁上设有适配的螺纹；
[0057]步骤三、安装端头模板，端头模板包括上端模31、下端模32和固定连杆33，下端模32的垂直端固定在钢模侧肋30上，上端模31连接于固定连杆33，下端模32固定在固定连杆33上，上端模31、下端模32之间设有中埋式止水带41；[0058]具体的，通过螺杆34、紧固螺栓36、垫板35将下端模32的垂直端固定在钢模侧肋30上，然后将中埋式止水带41的半幅安放在下端模32水平端的上方并用钢丝40固定，中埋式止水带41的另一半幅处于待浇筑的衬砌混凝土5位置，再通过紧固螺栓36、固定连杆33将上端模31的垂直端与螺杆34连接固定，保证上端模31水平端密贴且夹固中埋式止水带41。在上端模31靠近防水板4的位置的缝隙处设置橡胶垫37。[0059]步骤四、安装注浆管9，预先将注浆管9的出液端伸入待注浆区，通过固定器将其固定的衬砌混凝土5凝滞后，连接套筒16与连接管17接入注浆设备；
[0060]穿入长度以注浆管9的顶部距离防水板4底部4-1.5cm之间为准，优选的为2cm，在注浆管9内穿入封孔螺杆27，仅在每一注浆管9注浆时拆卸每一封孔螺杆27。[0061]步骤五、注浆，衬砌混凝土5终凝后，采用微膨胀混凝土向衬砌混凝土5和防水板4之间注浆。
[0062]采用距上一循环衬砌7由近及远的方式进行浇筑，停止注浆前压力值至少达到1.0MPa。
[0063]该注浆完毕后，封堵注浆孔43，将台车移至下一循环位置开展衬砌混凝土浇筑及衬砌脱空区注浆。
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其中，注浆管9、螺纹套筒10、微型套筒11、双向固定法兰12、异形定位法兰13、固定
螺母15、连接套筒16、连接管17、封孔螺杆25，根据台车的尺寸预制上端模31、下端模32、固定连杆33、螺杆34、垫板35、紧固螺栓36、橡胶垫37均是根据注浆孔43的设计尺寸进行预制的。
[0065]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的。
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说 明 书 附 图
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