一种利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法
阅读说明：本技术 一种利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法 (Method for treating water leakage disease of tunnel by using rigid sleeve valve pipe ) 是由 黄�俊 邹鸿浩 张忠宇 李奥 董飞 陈喜坤 高才驰 卢志飞 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法,其包括：在隧道的施工阶段,在混凝土隧道结构体内设有预埋钢管,所述预埋钢管与混凝土隧道结构体为整体现浇；所述预埋钢管伸出混凝土隧道结构体之外的岩土体中,且所述预埋钢管位于岩土体中的管壁上布设有孔洞；当隧道出现渗漏水病害时,利用高压注浆设备向位于该渗漏水病害处附近的所述预埋钢管注浆,实现对该渗漏水病害处进行治理。通过在混凝土隧道结构体中预埋钢管,后期根据隧道内部渗漏水情况使用袖阀管进行定点治理和重复治理,相较于现有隧道渗漏水治理方法,本发明具有成本低、施工影响小、速度快、可重复治理等特点。(The invention relates to a method for treating water leakage diseases of a tunnel by using a rigid sleeve valve pipe, which comprises the following steps: in the construction stage of the tunnel, an embedded steel pipe is arranged in the concrete tunnel structure body, and the embedded steel pipe and the concrete tunnel structure body are cast in situ integrally; the embedded steel pipes extend out of the rock-soil body outside the concrete tunnel structure body, and holes are distributed on the pipe walls of the embedded steel pipes in the rock-soil body; when the tunnel has the water leakage disease, the high-pressure grouting equipment is utilized to perform grouting on the embedded steel pipe near the water leakage disease, so that the water leakage disease is treated. By pre-embedding the steel pipes in the concrete tunnel structure body and using the sleeve valve pipes to carry out fixed-point treatment and repeated treatment according to the water leakage condition inside the tunnel in the later period, compared with the existing tunnel water leakage treatment method, the method has the characteristics of low cost, small construction influence, high speed, repeated treatment and the like.)
技术领域
本发明涉及隧道病害治理技术领域，尤其是利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法。
背景技术
随着我国经济的持续稳定发展，城市化进程不断加快，交通、水利、能源等基础设施建设正大量进行。目前我国是世界上隧道和地下工程最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家。
随着大量隧道投入运营，越来越多的隧道在隧道运营期出现了渗漏水的情况。根据铁科院2016年对7492座铁路隧道病害的调研情况，发现70％的隧道存在不同程度的渗漏水情况。其中，渗漏水严重的占30％。隧道的设计使用年限要求达100年，随着隧道逐年运营，隧道内的各类防水材料及施工做法的防水效果将面临长期挑战。
运营隧道的渗漏水治理主要有洞内治理和洞外地表加固。洞内渗漏水的治理，多以渗漏水部位以开槽或者钻孔，通过填充或高压注入各类堵漏剂，以提高隧道结构的防水能力为主要手段。地表加固则是通过各类施工方法对隧道周围的岩土体中注入以水泥浆为主要成分的各类混合材料对地层进行加固，以降低周围土体的渗透性，从而提高隧道的防水能力。
然而，现有的市政、公路、铁路隧道多以多段钢筋混凝土结构分段浇筑而成。隧道结构的混凝土强度高，密度大且密布钢筋，隧道开槽或者钻孔存在很大难度，且隧道渗漏水病害治理后出现二次渗水的情况时有发生，经多次开槽或钻孔治理后的隧道结构中已密布“针孔”，若再次出现漏水时则必然导致处理难度加大。与此同时，隧道的地表加固的工期较为漫长，成本巨大。此外，隧道多是交通要道，在作业空间、作业时间方面，对隧道内的渗漏水施工作业提出更高的考验。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法，其通过在隧道内预埋钢管，后期在渗漏水病害治理时，通过高压设备向这些预埋钢管内注浆，以对隧道渗漏水处进行定点治理和重复治理，解决了现有隧洞内渗漏水治理难度大、耗时长、成本高、治理灵活性差等问题。
技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种利用刚性袖阀管对隧道的渗漏水病害进行治理的方法，其包括：在隧道的施工阶段，在混凝土隧道结构体内设有预埋钢管，所述预埋钢管与混凝土隧道结构体为整体现浇；所述预埋钢管伸出混凝土隧道结构体之外的岩土体中，且所述预埋钢管位于岩土体中的管壁上布设有孔洞；
当隧道出现渗漏水病害时，利用高压注浆设备向位于该渗漏水病害处附近的所述预埋钢管注浆，实现对该渗漏水病害处进行治理。
其中，孔洞数量为多个，在管壁周向上分布或仅集中分布于一侧(即在预埋钢管的一侧沿长度方向分布)，该侧朝向渗透水病害部位。
根据本发明较佳实施例，还包括：在隧道的施工阶段，根据勘察、设计及施工信息，对渗漏水隐患部位进行预判，并将所述预埋钢管设置在渗漏水隐患部位附近。更优选地，将所述预埋钢管设置在渗漏水隐患部位的周边或两侧。
根据本发明较佳实施例，所述渗漏水隐患部位包括但不限于：含水量丰富区段、施工缝、变形缝。
根据本发明较佳实施例，所述预埋钢管伸至混凝土隧道结构体外部的岩土体中的一端为封闭端，另一端为开口端。所述预埋钢管的封闭端可以通过钢管底部焊接钢板或者底部压扁焊死实现封闭。
根据本发明较佳实施例，所述预埋钢管的开口端位于隧道内侧；该开口端设有可拆卸堵头。优选地，该开口端套丝(形成外螺纹)，所述堵头与该开口端可拆卸地结合。
根据本发明较佳实施例，所述预埋钢管设置在混凝土隧道结构体的顶部、侧墙或底部。
具体地，当所述预埋钢管设置在混凝土隧道结构体的顶部或侧墙时，所述预埋钢管的开口端突出于混凝土隧道结构体的结构面，所述堵头与所述开口端可拆卸地结合。
预埋钢管设在混凝土隧道结构体的顶部或侧墙，在不干扰隧道的其他功能的情况下，为节省成本可使预埋钢管及其堵头直接伸出结构面外，不做处理。
当所述预埋钢管设置在混凝土隧道结构体的底部时，所述预埋钢管的开口端突出于一下隧道地面的沉孔内，所述堵头设于该沉孔内并与所述开口端可拆卸地结合；所述沉孔上覆盖一个盖板，该盖板表面与隧道地面相平，如此可确保隧道地面的平整，不影响车辆通行。
根据本发明较佳实施例，所述渗漏水隐患部位为线型渗漏水隐患区，所述预埋钢管在所述线型渗漏水隐患区的两侧倾斜交叉预埋；即一侧的预埋钢管倾斜穿过混凝土隧道结构体进入混凝土隧道结构体外部的岩土体中，所述进入岩土体中的预埋钢管末端对应位于所述线型渗漏水隐患区的另一侧。该线型渗漏水隐患区为直线型的变形缝或施工缝，也可为弯曲不规则的裂缝。通过在线型渗漏水隐患区的两侧倾斜交叉设置所述预埋钢管，当向两侧的预埋钢管注浆后，浆液向线型渗漏水隐患区外部的岩土体中交叉扩散，更好地达到密实岩土体，填补缝隙、封堵止水、防坍等目的。
根据本发明较佳实施例，所述渗漏水隐患部位为面型渗漏水隐患区，所述预埋钢管在面型渗漏水隐患区的周围倾斜设置，且所述各预埋钢管的伸出至混凝土隧道结构体外部的一端均向靠近所述面型渗漏水隐患区中心方向倾斜。
优选地，所述渗漏水隐患部位为变形缝，在所述变形缝的两侧设置若干预埋钢管，所述预埋钢管在所述变形缝的两侧倾斜交叉预埋；即一侧的预埋钢管倾斜穿过混凝土隧道结构体进入混凝土隧道结构体外部的岩土体中，所述进入岩土体中的预埋钢管末端对应位于所述变形缝的另一侧；每一侧的两根相邻预埋钢管之间的间距为30-50cm。
根据本发明较佳实施例，将所述预埋钢管与混凝土隧道结构体进行整体现浇前，在所述预埋钢管的外部缠裹防水材料。
优选地，所述防水材料为柔性防水卷材。所述防水材料缠裹在所述预埋钢管与混凝土隧道结构体的接触界面。借此可确保预埋钢管周边(预埋钢管与混凝土之间)的防渗水效果。
根据本发明较佳实施例，所述预埋钢管内径为50mm。
根据本发明较佳实施例，当隧道出现渗漏水病害时，使用袖阀管注浆工艺向位于该渗漏水病害处附近的所述预埋钢管进行注浆，注浆包括分段注浆和/或不同材料注浆。
根据本发明较佳实施例，所述袖阀管注浆工艺包括如下步骤：
步骤1：使用袖阀管专用注浆器伸至预埋钢管接近封闭端的位置(进入岩土体中)，高压注入以水泥浆为主的注浆材料，对岩土体内进行密实加固，降低岩土体的渗透系数；
步骤2：在步骤1注入的注浆材料凝固后，移动袖阀管专用注浆器使远离所述预埋钢管的封闭端的位置(离开岩土体)，再注入防水柔性灌浆材料(如防水性能更好的丙烯酸盐灌浆材料、高渗透性环氧灌浆剂、改性环氧树脂等柔性材料)；
步骤3：从所述预埋钢管中提出袖阀管专用注浆器，将堵头盖合到预埋钢管上。之后，在隧道的运营期间出现渗漏水病害或出现二次渗水时，重复以上步骤。
(三)有益效果
鉴于现有隧道内渗漏水治理措施所存在的难度大、耗时长、成本高等问题，本发明提供了一种在隧道内预埋钢管，后期利用这些预埋钢管，通过高压注浆设备对预埋钢管进行注浆，实现对隧道渗漏水处进行定点治理和重复治理。优选是在修建隧道施工时，在隧道的渗漏水隐患部位附近设置预埋钢管，当隧道出现渗漏水病害时，无需临时开槽或钻孔施工，充分发挥袖阀管注浆技术的可重复注浆、注浆材料按需选择等特点，具有施工简单、操作性强，处理成本低且便于重复治理的优点，可针对不同渗水量进行灵活处理。
附图说明
图1为在修建隧道施工过程中设置预埋钢管的示意图。
图2为设在混凝土隧道结构体底部的预埋钢管的开口端与结构面的示意图。
图3为隧道施工完毕后在混凝土隧道结构体的变形缝两侧设置预埋钢管的效果图。
图4为倾斜交叉状预埋在变形缝两侧的预埋钢管示意图。
具体实施方式
本发明属隧道工程中的变形缝、施工缝或富水区段等存在渗漏水隐患部位的渗漏水治病害的治理方法，具体是在隧道混凝土结构体浇筑过程中同时预埋一些钢管(这些钢管预埋在渗漏水隐患部位的周边或两侧)，这些预埋钢管的一端突出于混凝土隧道结构体的结构面，另一端则穿过隧道混凝土结构体伸到位于隧道混凝土结构体外部的岩土体中。该突出于结构的一面设为开口端，可用于注浆；伸入到岩土体中的一端为封闭端，且位于该岩土体中的管壁上布设了若干孔洞，通过这些孔洞将浆液分散渗透到岩土体中，对岩土体进行密实、填补缝隙、封堵止水等。具体地，在注浆时采用袖阀管专用注浆器进行注浆，根据渗漏水情况进行分段注浆和/或不同材料注浆。通过在混凝土隧道结构体中预埋钢管，后期根据隧道内部渗漏水情况使用袖阀管进行定点治理和重复治理，相较于现有隧道渗漏水治理方法，本发明具有成本低、施工影响小、速度快、可重复治理等特点。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，在以下实施例中，渗漏水隐患部位为两段混凝土浇筑体之间的变形缝。
如图1-2及4所示，混凝土隧道结构体5采用分段浇筑而成。在浇筑其中一段混凝土隧道结构体5时，在混凝土隧道结构体5边缘处(与下一段混凝土浇筑体组合后，该部位即为变形缝A的一侧)斜向埋置有若干预埋钢管1，使其与混凝土隧道结构体5为整体现浇。预埋钢管1包括两部分，一部分与混凝土隧道结构体5浇筑在一起，其端部为开口端11，位于隧道内部，可供施工人员开启并注浆；另一部分伸到混凝土隧道结构体5外部的岩土体6中，其端部为封闭端12。其中，预埋钢管1伸到岩土体6中的管体的管壁上设有若干孔洞，这些孔洞可供浆液渗透到外部的岩土体6中。开口端11设有可拆卸的堵头2。例如，该开口端11套丝，堵头2与开口端11螺纹结合。预埋钢管1的封闭端12可以通过钢管底部焊接钢板或者底部压扁焊死实现封闭。钢管内径约为50cm。
如图1所示，预埋钢管1设置在混凝土隧道结构体5的顶部、侧墙或底部。当预埋钢管1设置在混凝土隧道结构体的顶部或侧墙时，其开口端11突出于混凝土隧道结构体5的结构面。此时，在不干扰隧道的其他功能的情况下，为节省成本，可使预埋钢管1及其堵头2直接伸出结构面外，不做处理。如图2所示，当预埋钢管1设置在混凝土隧道结构体5的底部时，开口端11突出于一下隧道地面的沉孔51内，堵头2设于该沉孔51内并与预埋钢管1的开口端11可拆卸地结合。在沉孔51上覆盖一个盖板4，该盖板4表面与隧道地面保持相平，如此可确保隧道地面的平整，不影响车辆通行。
按照上述方式，再浇筑另一段混凝土浇筑体。如图3所示，浇筑完后的混凝土浇注体与前一段混凝土浇筑体之间形成了变形缝A。该变形缝A为渗漏水隐患部位。在变形缝A的两侧设有两排预埋钢管1，这些预埋钢管1在变形缝A的两侧呈倾斜交叉状设置。如图4所示，即一侧的预埋钢管1倾斜穿过混凝土隧道结构体5进入外部的岩土体6中，而进入岩土体6中的末端(封闭端12)对应位于变形缝A的另一侧。每一侧的两根相邻预埋钢管1之间的间距为30-50cm。本实施例通过在变形缝A两侧倾斜交叉设置预埋钢管1的方式，当向两侧的预埋钢管1分别注浆后，浆液在变形缝A外部的岩土体6中交叉扩散(共同填充到正对变形缝A外侧的岩土体6中)，从而更好地覆盖和填充对齐变形缝A的岩土体6，该该部位的岩土体6起到密实化，填补缝隙、封堵止水等作用。
需说明的是，本实施例中，变形缝A为直线型的渗漏水隐患区，类似地，在施工缝的两侧也同样可以倾斜交叉预埋若干根预埋钢管1。在其他实施例中，渗漏水隐患部位也可能是弯曲的不规则的裂缝，但同样可以按照上述方式倾斜交叉预埋若干根预埋钢管1，可对裂缝外部的岩土体6起到更好的密实化和封堵止水效果。此外，对于一些非线型的渗漏水隐患区，如圆形或四边形(即面型)渗漏水隐患区，也可在该渗漏水隐患区周围设置几根倾斜的预埋钢管1，而预埋钢管1的封闭端12向靠近渗漏水隐患区中心的方向倾斜。借此在向各预埋钢管1注浆时，各预埋钢管1中出来的浆液均向渗漏水隐患区外部的岩土体中渗透、且向渗漏水隐患区中心线的方向扩散，如此能够达到更加可靠的填补封堵效果。
其中，在将预埋钢管1与混凝土隧道结构体5进行整体现浇前，可在预埋钢管外部包裹防水材料。防水材料例如为柔性防水卷材。浇筑后，防水材料缠裹在预埋钢管1与混凝土隧道结构体5的接触界面上，如此有效确保预埋钢管1周边(预埋钢管与混凝土之间)的防渗水效果。
在隧道运营期出现渗漏水病害时，治理过程如下：
(1)、打开预埋钢管1的开口端11的堵头2，使用袖阀管专用注浆器伸至预埋钢管1接近封闭端12的位置(进入混凝土隧道结构体5外部的岩土体6范围中)，高压注入以水泥浆为主的注浆材料，对岩土体内进行密实加固，降低岩土体的渗透系数，提高抵御水土压力的能力，从而提高渗漏水附近的防水能力。
(2)、当第(1)步注入的注浆材料凝固后，外拉袖阀管专用注浆器，使袖阀管专用注浆器离开岩土体6，再注入防水柔性灌浆材料，如防水性能更好的丙烯酸盐灌浆材料、高渗透性环氧灌浆剂、改性环氧树脂等柔性材料中的一种或几种。该类材料防水性能好，凝固后呈柔性，可填充变形缝且不影响变形缝的功能。
(3)、从预埋钢管1中提出袖阀管专用注浆器，将堵头2再盖合到预埋钢管1的端部。之后，在隧道的运营期间出现渗漏水病害或出现二次渗水时，重复以上步骤。
因此，利用本发明的方法，当隧道出现渗漏水病害时，使用袖阀管注浆工艺向位于该渗漏水病害处附近的预埋钢管1进行注浆，注浆包括分段注浆和/或不同材料注浆，可根据渗漏水病害进行定点治理、重复治理、灌入不同材料实现灵活治理。
其中，在隧道的施工阶段，预埋钢管1的设置部位不限于变形缝，可以是任何预判的渗漏水隐患部位附近。具体地，在隧道的施工阶段，根据勘察、设计及施工信息，对渗漏水隐患部位进行预判，并将预埋钢管1设置在渗漏水隐患部位附近，包括预埋在渗漏水隐患部位的周边或两侧。其中，渗漏水隐患部位包括但不限于：含水量丰富区段、施工缝、变形缝等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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