專利名稱：一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法
技術領域：
本發明屬于地下工程施工技術領域，具體涉及一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法。
背景技術：
某煤礦運輸斜井采用TBM掘進機開挖隧道，該盾構隧道采用鋼筋混凝土預制管片建造，其具體的施工設計要求如下:①位于煤層段(水平段)需要在斜井側壁開洞(即鋼筋混凝土預制管片側向考慮滿足開洞施工要求)，預留開洞尺寸為高4.4m、寬為7.5m (其中鋼筋混凝土管片環寬1.5m);②要求一級防水。但是上述的設計要求在具體施工中存在以下問題:一是煤層(開洞處)圍巖破碎且穩定性較差，開洞施工圍巖存在塌方危險；二是開洞尺寸較大，需要卸除5環寬度尺寸的管片，并且高度達4.4m,因此鋼筋混凝土預制管片橫斷面極為不穩定。為了解決圍巖以及鋼筋混凝土預制管片不穩定的問題，需要進行加固作業。目前通常采用注漿錨桿對隧道圍巖進行加固作業，即首先在鋼筋混凝土預制管片上鉆孔，孔洞深入至圍巖內部，之后在圍巖孔洞中插入錨桿并注漿固定，以達到加固圍巖的效果。采用此種加固方法的缺點在于直接在管片上鉆孔開洞對于管片的整體性造成極大的影響，同時由于直接在管片上打設錨桿而所留下的孔洞難以滿足一級防水的要求，使該隧道存在滲水隱患。因此需尋求一種新型的預制管片隧道內加固圍巖并使圍巖和預制管片形成一體結構共同承載的施工方法。

發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，該施工方法通過在鋼筋混凝土預制管片內預埋預制模殼，并通過在該預制模殼內打設中空注漿錨桿體以加固圍巖和兼顧鋼筋混凝土預制管片的穩定，利用中空注漿錨桿體將圍巖和鋼筋混凝土預制管片連接加固呈一體形成承載結構。本發明目的實現由以下技術方案完成:
一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，涉及鋼筋混凝土預制管片，其特征在于所述施工方法至少包括以下步驟:A.將預制模殼預埋于所述鋼筋混凝土預制管片內，所述預制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構成，并在所述大圓柱殼體端口設置內螺紋待所述鋼筋混凝土預制管片在所述隧道內安裝完成后，在所述大圓柱殼體的端口設置一止推件，所述止推件的中心具有一開孔；將一鉆桿經所述開孔穿入所述預制模殼內，對所述圍巖體進行鉆孔施工，直至達到設計深度；C.之后，取出所述鉆桿和止推件，經所述大圓柱殼體端口插入一中空注漿錨桿體并深入至所述圍巖體鉆孔底部，而后依次安裝注漿接頭管和止推件，完成注漿加固作業，使所述小圓柱殼體、所述圍巖體以及中空注漿錨桿體成為一體結構；D.待所述一體結構內注漿加固達到強度要求后，在所述預制模殼的端口設置可拆卸式的止水裝置。
所述止推件為直徑一大一小的兩節階梯狀圓柱體，在所述止推件的中部開設有貫穿所述兩節階梯狀圓柱體的開孔，緊貼所述開孔的內壁面以及所述止推件的頂面設置有橡膠防護套，所述橡膠防護套為一體結構，在所述止推件的頂面間隔開設有若干螺孔；并在所述止推件頂面的橡膠防護套之上設置一環形壓板，所述環形壓板上開設有與所述螺孔位置相對應的圓孔，通過在所述環形壓板的圓孔中旋入平機螺絲至所述螺孔中以使所述橡膠防護套與所述止推件形成一體；在直徑小的所述圓柱體上開設有外螺紋，以使所述止推件可與所述預制模殼尾端口的內螺紋構成螺紋配合連接。在注漿準備時，在大圓柱殼體內腔底面設置止漿裝置，設置步驟為:在所述大圓柱殼體與所述小圓柱殼體連接處內側，即在所述中空注漿錨桿體一端固定套設一圈橡膠止漿塞，之后在所述中空注漿錨桿體上套設一壓板，所述壓板直徑大于所述圍巖鉆孔直徑，最后通過在所述中空注漿錨桿體上旋入一螺母并擰緊以使所述壓板緊貼所述橡膠止漿塞，達到封堵止漿的目的。在注漿準備時，所述中空注漿錨桿體一端連接所述注漿接頭管，并在所述大圓柱殼體的端口設置所述止推件，其中所述注漿接頭管上設置有一止退盤，使所述止退盤緊貼所述止推件頂面設置，并在所述注漿接頭管上設置一六棱體，以便于安裝和拆卸所述注漿接頭管。本發明的優點是，①可在預制管片隧道內對圍巖體實施注漿錨桿加固圍巖體，使隧道主體結構與錨桿緊密結合，并與加固后的圍巖體共同形成承載體；②通過在鋼筋混凝土預制管片內預埋預制模殼，并通過在預制模殼內設置橡膠止推件，有效控制鉆桿橫向振動對于預制模殼的影響在預制模殼的尾端口采用防水組件或止水蓋以起到防水作用，滿足了隧道的防水要求，同時由于防水組件或止水蓋可更換，解決了由于橡膠止水材料老化、失效，與隧道設計使用壽命較難同期的問題；④本施工方法尤其適用于圍巖質量較差、要求開洞較大的預制管片隧道采用。


圖1為本發明中鋼筋混凝土預制管片內預埋有預制模塊的示意 圖2為本發明中預制模殼示意 圖3為本發明中預制模殼的G視 圖4為本發明中預制模殼內螺紋示意 圖5為本發明中止推件套入鉆桿旋入預制模殼后三者之間的相互關系 圖6為本發明中錨桿安裝示意 圖7為本發明中中空注漿錨桿體尾部旋入注漿接頭管示意 圖8為本發明中止推件旋入預制模殼壓緊注漿接頭管示意 圖9為本發明中預制模殼內安裝止水組件示意 圖10為本發明中預制模殼內安裝止水蓋示意 圖11為本發明中錨桿示意圖及其尾端結構放大 圖12為本發明中止推件的立面圖和剖面 圖13為本發明中止推件的E視 圖14為本發明中止推件的D-D剖面圖； 圖15為本發明中止推件的F視 圖16為本發明中注漿接頭管示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖通過實施例對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解:
如圖1-16，圖中標記1-9分別為:鋼筋混凝土預制管片I ;預制模殼2、小圓柱殼體2.1、模殼端蓋2.2、遇水膨脹橡膠圈2.3、止水環片2.4、內螺紋2.5、大圓柱殼體2.6 ;鉆桿3 ;止推件4、橡膠防護套4.1、環形壓板4.2、平機螺絲4.3、外螺紋4.4、扳扭4.5 ;錨桿5、中空注漿錨桿體5.1、螺母5.2、壓板5.3、橡膠止漿塞5.4、外螺紋5.5 ;鉆孔6 ;注漿接頭管7、內螺紋7.1、止退盤7.2、六棱體7.3、外螺紋7.4 ;止水組件8、止水蓋9。實施例:如圖1-16所示，本實施例具體涉及一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，該施工方法尤其適用于圍巖質量較差、要求開洞較大的預制管片隧道，具體包括以下施工步驟:
①如圖1-4所示，根據施工要求選用合適尺寸的預制模殼2，將其預埋于鋼筋混凝土預制管片I的模板中并澆筑形成預制件，預制模殼2呈階梯狀，具體由小圓柱殼體2.1和大圓柱殼體2.6軸向連接構成，在小圓柱殼體2.1的端口設置有一模殼端蓋2.2以封裝管口，防止預制時混凝土漿液流入；在大圓柱殼體2.6的端口內壁面上設置有內螺紋2.5，內螺紋
2.5主要用于與后續安裝的止推件4和止水蓋9進行螺紋配合連接；
②如圖2、5、12、13、14、15所示，待鋼筋混凝土預制管片I在隧道內安裝完成之后，根據隧道鋼筋混凝土預制管片I預留開孔的位置，對圍巖進行注漿錨桿加固作業，在大圓柱殼體2.6的端口旋入止推件4，兩者螺紋配合連接，在其中部開設有一貫穿開孔；之后將鉆桿3穿過該開孔進入預制模殼2內直抵其模殼端蓋2.2，其后啟動鉆桿3對圍巖進行鉆孔施工，直至達到設計深度，構成圍巖體鉆孔6 ;其中止推件4具體由直徑一大一小的兩節階梯狀圓柱體構成，在止推件4的中心位置處開設有貫穿前述兩節階梯狀圓柱體的開孔，緊貼該開孔的內壁面以及止推件4的頂面設置有橡膠防護套4.1，橡膠防護套4.1為一體結構，可有效控制鉆桿3在工作時橫向振動對于預制模殼2的機械損傷，在止推件4的頂面環向間隔開設有若干螺栓孔，在環形壓板4.2上環向間隔開設有若干圓孔，各圓孔的位置與螺栓孔的位置及大小均一一對應，環形壓板4.2設于止推件4的頂面，同時通過在其圓孔中旋入平機螺絲4.3至螺栓孔中以使橡膠防護套4.1位于止推件4頂面的部分得以壓緊，與止推件4形成一體結構；并且在該直徑小的圓柱體上開設有外螺紋4.4，外螺紋4.4與預制模殼2的內螺紋2.5相適配；為了方便止推件4的旋入與旋開，在其直徑大的圓柱體上設置有扳扭
4.5 ；
③如圖6、11所不，待圍巖體鉆孔6完成之后，取出鉆桿3和止推件4;之后在鉆孔6內插入錨桿5并深入到鉆孔6底部，錨桿5主要由中空注漿錨桿體5.1以及一止漿裝置構成，中空注衆錨桿體5.1的長度略大于鉆孔6與小圓柱殼體2.1長度之和,在中空注衆錨桿體
5.1的尾端設置有外螺紋5.5，其中止漿裝置具體設置于小圓柱殼體2.1與大圓柱殼體2.6的連接處，具體為在中空注漿錨桿體5.1上固定套設一圈橡膠止漿塞5.4，之后在中空注漿錨桿體5.1上套設壓板5.3,壓板5.3的直徑大于圍巖體鉆孔6的直徑,也大于預制模殼2內小圓柱殼體2.1的直徑，最后通過在中空注漿錨桿體5.1上旋入螺母5.2后將中空注漿錨桿體5.1塞入鉆孔；
④如圖7、8、16所示，待錨桿5設置固定完成之后，在錨桿5的尾端螺紋配合連接一注漿接頭管7，注漿接頭管7的頂端設置有內螺紋7.1，內螺紋7.1與中空注漿錨桿體5.1的外螺紋5.5相適配，而在其尾端設置有外螺紋7.4，在注漿接頭管7的中部還設置有一止退盤7.2 ;之后自注漿接頭管7的尾部套設入止推件4，并且止推件4與預制模殼2螺紋配合連接，通過旋入止推件4壓緊止退盤7.2，以穩固注漿接頭管7、防止注漿過程中中空注漿錨桿體5.1后退并封堵鉆孔6防止漿液溢出的目的，注漿接頭管7的尾端與注漿機相連接，之后對圍巖鉆孔進行注漿加固作業；在注漿接頭管7上設置有六棱體7.3，以便于安裝和拆卸注衆接頭管7 ；
⑤如圖9、10所示，待圍巖體注漿加固達到強度要求后，取出止推件4和注漿接頭管7，采用套筒扳手擰緊中空注漿錨桿螺母5.2使壓板5.3壓緊橡膠止漿塞5.4，以達到通過錨桿使預制鋼筋混凝土管片與加固后的圍巖形成一體結構共同承載的目地；在大圓柱殼體2.6的端口設置可拆卸式的止水裝置，以滿足一級防水要求；如圖9所示，止水裝置可以是止水組件8，通過擰緊其中的螺栓，以使其上壓塊和下壓塊緊密貼合并產生側向膨脹，封堵預制模殼2 ;如圖10所示，止水裝置也可以采用止水蓋9，止水蓋9的外螺紋與預制模殼2的內螺紋2.5之間螺紋配合連接，以達到封堵預制模殼2的尾端口防止滲水的目的；
⑥按照上述步驟，依次對鋼筋混凝土預制管片I其它預留注漿孔進行注漿錨桿加固作業和防水作業，直至對所需進行圍巖加固的鋼筋混凝土預制管片I完成施工作業。
權利要求
1.一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，涉及鋼筋混凝土預制管片，其特征在于所述施工方法至少包括以下步驟:A.將預制模殼預埋于所述鋼筋混凝土預制管片內，所述預制模殼呈階梯狀，即由大圓柱殼體和小圓柱殼體軸向連接構成，并在所述大圓柱殼體端口設置內螺紋；B.待所述鋼筋混凝土預制管片在所述隧道內安裝完成后，在所述大圓柱殼體的端口設置一止推件，所述止推件的中心具有一開孔；將一鉆桿經所述開孔穿入所述預制模殼內，對所述圍巖體進行鉆孔施工，直至達到設計深度；C.之后，取出所述鉆桿和止推件，經所述大圓柱殼體端口插入一中空注漿錨桿體并深入至所述圍巖體鉆孔底部，而后依次安裝注漿接頭管和止推件，完成注漿加固作業，使所述小圓柱殼體、所述圍巖體以及中空注漿錨桿體成為一體結構；D.待所述一體結構內注漿加固達到強度要求后，在所述預制模殼的端口設置可拆卸式的止水裝置。
2.根據權利要求1所述的一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，其特征在于所述止推件為直徑一大一小的兩節階梯狀圓柱體，在所述止推件的中部開設有貫穿所述兩節階梯狀圓柱體的開孔，緊貼所述開孔的內壁面以及所述止推件的頂面設置有橡膠防護套，所述橡膠防護套為一體結構，在所述止推件的頂面間隔開設有若干螺孔；并在所述止推件頂面的橡膠防護套之上設置一環形壓板，所述環形壓板上開設有與所述螺孔位置相對應的圓孔，通過在所述環形壓板的圓孔中旋入平機螺絲至所述螺孔中以使所述橡膠防護套與所述止推件形成一體；在直徑小的所述圓柱體上開設有外螺紋，以使所述止推件可與所述預制模殼尾端口的內螺紋構成螺紋配合連接。
3.根據權利要求1所述的一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，其特征在于在注漿準備時，在大圓柱殼體內腔底面設置止漿裝置，設置步驟為:在所述大圓柱殼體與所述小圓柱殼體連接處內側，即在所述中空注漿錨桿體一端固定套設一圈橡膠止漿塞，之后在所述中空注漿錨桿體上套設一壓板，所述壓板直徑大于所述圍巖鉆孔直徑，最后通過在所述中空注漿錨桿體上旋入一螺母并擰緊以使所述壓板緊貼所述橡膠止漿塞，達到封堵止漿的目的。
4.根據權利要求1所述的一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，其特征在于在注漿準備時，所述中空注漿錨桿體一端連接所述注漿接頭管，并在所述大圓柱殼體的端口設置所述止推件，其中所述注漿接頭管上設置有一止退盤，使所述止退盤緊貼所述止推件頂面設置，并在所述注漿接頭管上設置一六棱體，以便于安裝和拆卸所述注漿接頭管。
全文摘要
本發明公開了一種預制管片隧道內加固圍巖的施工方法，該施工方法具體如下在鋼筋混凝土預制管片中預埋用于實施錨桿施工的預制模殼，之后通過預制模殼向圍巖體內進行鉆孔施工，在鉆孔過程中于預制模殼的端口設置一止推件以減小鉆桿橫向振動對于預制模殼的影響；待鉆孔完成后，在圍巖體鉆孔內設置中空注漿錨桿體，其后在該中空注漿錨桿體上設置止漿裝置并連接注漿接頭管，對圍巖體鉆孔進行注漿加固作業；注漿完成后，取下注漿接頭管并在預制模殼的端口設置可拆卸式的止水裝置。本發明的優點是，隧道主體結構與錨桿緊密結合，并與加固后的圍巖體共同形成承載體；施工時對于預制管片隧道的穩定性影響較小，止水裝置可更換且防水效果好。
文檔編號E21D11/08GK103206222SQ20131013773
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月20日 優先權日2013年4月20日
發明者薛勇 申請人:上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司