本發(fā)明屬于有壓輸水隧洞結(jié)構(gòu)，具體涉及一種有壓輸水隧洞中鋼襯可重復(fù)接觸灌漿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其施工方法。

背景技術(shù)：

1、在有壓輸水隧洞中，在地質(zhì)條件較差或隧洞頂圍巖覆蓋層較薄的地方，多采用鋼管內(nèi)襯以達到承載及隔滲的目的。鋼管內(nèi)襯與隧洞初期支護之間采用混凝土填充，鋼管內(nèi)襯與混凝土填充層共同承擔鋼管內(nèi)部的內(nèi)水壓力與隧洞外部的外水土壓力，同時隔斷內(nèi)水外滲及外水內(nèi)滲，因此鋼管內(nèi)襯具有強度及防水的要求。

2、但在混凝土填充完成后，由于鋼管內(nèi)襯與初期支護之間施工空隙狹小，混凝土的布料、振搗、養(yǎng)護條件受限，導致混凝土無法完全填充密實而在鋼管外側(cè)產(chǎn)生脫空區(qū)域；同時混凝土凝固過程中自身發(fā)生收縮后，鋼管外側(cè)也會產(chǎn)生脫空區(qū)域。為確保鋼管內(nèi)襯的安全，在混凝土填充完成后，需采用接觸灌漿的方式將脫空區(qū)域注漿填實。

3、目前接觸灌漿主要有以下幾種施工方式：

4、(1)混凝土填充及養(yǎng)護完成后，采用木錘在鋼管內(nèi)敲擊檢查，發(fā)現(xiàn)脫空區(qū)域后，在鋼管內(nèi)現(xiàn)場鉆孔(灌漿孔及排氣孔)后從鋼管內(nèi)部進行灌漿，待灌漿完成后再采用鋼板焊接封堵。但在施工現(xiàn)場鉆孔，對鋼管內(nèi)襯結(jié)構(gòu)損傷較大；鋼管內(nèi)部呈弧形，施工現(xiàn)場焊接的補強鋼板無法與弧面完全貼合，補強鋼板的焊接質(zhì)量較差，導致對后期鋼管抗?jié)B能力產(chǎn)生影響。

5、(2)在鋼管外部預(yù)埋灌漿管及排氣管，在混凝土填充及養(yǎng)護完成后，通過鋼管外部的灌漿管進行灌漿。一般以30m為一個灌漿段，因需從鋼管端部臨空面進行灌漿和排氣，故待上一個灌漿段灌漿完成后，才可進行下一個灌漿段的鋼管運輸、焊接工作，混凝土回填工作和灌漿工作。由于接觸灌漿需待混凝土養(yǎng)護60天之后進行(待混凝土充分凝固收縮)，因此這種形式的接觸灌漿會大幅增加施工工期，影響施工組織和施工進度。

6、(3)在鋼管制作時預(yù)留一定數(shù)量的接觸灌漿孔和排氣孔。但由于脫空區(qū)分布有隨機性，預(yù)留的灌漿孔和排氣孔與脫空區(qū)域吻合性較差，往往出現(xiàn)預(yù)留孔處無脫空，而未預(yù)留孔處產(chǎn)生脫空的現(xiàn)象。

7、因此，本發(fā)明提出一種鋼襯可重復(fù)接觸灌漿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其施工方法，以解決有壓輸水隧洞鋼襯接觸灌漿中存在的上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鋼襯可重復(fù)接觸灌漿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其施工方法。采用主管和支管組成的灌漿結(jié)構(gòu)單元，通過單向閥實現(xiàn)灌漿排氣功能，在工廠完成開孔與補強鋼板焊接，支持多次重復(fù)灌漿。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種有壓輸水隧洞鋼襯可重復(fù)接觸灌漿系統(tǒng)，包括若干個灌漿結(jié)構(gòu)單元，每個灌漿結(jié)構(gòu)單元包括敷設(shè)于鋼管內(nèi)襯外表面的灌漿主管和數(shù)根連接在主管上的灌漿支管，支管呈u形分布于灌漿主管兩側(cè)，相鄰灌漿支管位置錯開，串聯(lián)布置于灌漿主管上；所述灌漿主管連接在鋼管內(nèi)襯底部的進漿孔和排漿孔上，所述進漿孔和所述排漿孔前后錯開布置；

4、進一步的，所述灌漿主管和所述灌漿支管上沿漿液流動方向串聯(lián)布置多個注漿單元，每個注漿單元包括2排出漿孔和2排回漿孔；于出漿孔外側(cè)設(shè)置外套管和固定環(huán)，于回漿孔內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)套管和固定環(huán)，利用在高壓注漿壓力下外套管只能向外彈性膨脹變形、內(nèi)套管只能向內(nèi)彈性膨脹變形的特性，形成2個限制漿液和空氣流動方向的單向閥，以此利用1根管道同時實現(xiàn)了脫空區(qū)域的灌漿和排氣功能，確保漿液能注滿脫空區(qū)域。

5、進一步的，所述灌漿主管和支管采用焊接于鋼管外壁的u形定位鋼筋固定，避免施工中晃動。

6、進一步的，所述灌漿結(jié)構(gòu)單元沿鋼管內(nèi)襯軸線方向前后相連串聯(lián)分布，所述灌漿主管與所述灌漿支管沿鋼管軸線方向螺旋形纏繞分布于鋼管外側(cè)，以實現(xiàn)對鋼管外部脫空區(qū)域的全面接觸灌漿。

7、進一步的，于所述進漿孔和所述排漿孔的鋼管內(nèi)襯內(nèi)側(cè)設(shè)置與鋼管滿焊的補強鋼板，所述補強鋼板中心開孔，設(shè)內(nèi)螺紋。

8、進一步的，于所述補強鋼板開孔處設(shè)置對應(yīng)直徑的鋼堵頭，所述鋼堵頭一端設(shè)外螺紋，另一端設(shè)鋼堵頭頂蓋；所述鋼堵頭頂蓋為外圓內(nèi)方形結(jié)構(gòu)，中間為方形凹口；所述鋼堵頭頂蓋及外螺紋之間設(shè)置環(huán)形橡膠止水條，通過擰緊鋼堵頭，所述鋼堵頭頂蓋與補強鋼板壓緊所述止水條以滿足鋼堵頭處止水要求。

9、進一步的，于所述補強鋼板開孔處設(shè)置對應(yīng)直徑的鋼導管，鋼導管一端設(shè)外螺紋，所述外螺紋的螺距與補強鋼板開孔內(nèi)螺紋螺距一致，鋼導管直徑與補強鋼板中心開孔直徑一致。在進行接觸灌漿施工時，取下鋼堵頭，擰上鋼導管。鋼導管與補強鋼板進行連接，灌漿設(shè)備與進漿孔鋼導管連接進行注漿，排漿設(shè)備與排漿孔鋼導管連接進行排漿，避免注排漿施工過程對補強鋼板內(nèi)螺紋產(chǎn)生破壞。灌漿完成后，取下鋼導管，重新擰上鋼堵頭以滿足進漿孔、排漿孔處的封堵和止水要求。

10、相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種鋼襯可重復(fù)接觸灌漿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的施工方法，包括以下幾個步驟：

11、s1：鋼管內(nèi)襯制作過程中，在管底預(yù)留各個灌漿結(jié)構(gòu)單元的進漿孔和排漿孔，進漿孔分布于鋼管左側(cè)底部，排漿孔分布于鋼管右側(cè)底部，進漿孔和排漿孔沿鋼管軸線方向錯開。在開孔位置處焊接補強鋼板，板中心開孔設(shè)內(nèi)螺紋。

12、s2：將每個灌漿結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的灌漿主管和支管采用u形定位鋼筋固定于鋼管外壁，灌漿主管一端與進漿孔固定連接，一端與排漿孔固定連接。

13、s3：澆筑鋼管與隧洞初襯之間的混凝土填充層，混凝土澆筑過程中加強對灌漿主管、灌漿支管的保護，防止混凝土進入灌漿管內(nèi)。

14、s4：在整條隧洞的混凝土填充層澆筑并養(yǎng)護完成后，用木錘在鋼管內(nèi)敲擊找到混凝土脫空區(qū)并進行標記。在脫空區(qū)對應(yīng)的灌漿結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，擰上進漿孔和排漿孔的鋼導管，從進漿孔壓入漿液，排漿孔排出漿液及氣體，灌漿過程中用木錘敲擊鋼管內(nèi)襯以利于吸漿、排氣。待排漿孔開始出漿后，逐步提高灌漿壓力，直到排漿孔排完空氣并全斷面出漿后，封堵排漿孔進行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓完成后，泄去注漿壓力，采用低壓水清洗并排出灌漿管內(nèi)剩余漿液，取下鋼導管，擰上鋼堵頭。

15、s5：待灌漿結(jié)束并養(yǎng)護完成后，用木錘在鋼管內(nèi)敲擊進行灌漿質(zhì)量檢查，對于灌后檢查仍有脫空區(qū)域的，按s4步驟進行重復(fù)灌漿2～3次。

16、進一步的：在輸水隧洞投入運營后的放空檢查期間，再次進行脫空區(qū)域檢查，對檢查出的脫空區(qū)域，按s4～s5步驟進行重復(fù)注漿及注漿檢查。

17、本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于：

18、本方案采用主管、支管的接觸灌漿管布置方式，且灌漿管沿鋼管軸向呈螺旋形纏繞分布。這種布局增大了接觸灌漿管對鋼管外表面脫空區(qū)域的覆蓋率，使脫空區(qū)域能夠更全面地被漿液填充，有效減少鋼管外脫空區(qū)的數(shù)量和范圍，進而提高鋼管結(jié)構(gòu)安全性。

19、利用灌漿管上出漿孔和回漿孔配套的單向閥結(jié)構(gòu)，僅用一根管道就能同時實現(xiàn)脫空區(qū)域的灌漿和排氣功能。相比傳統(tǒng)灌漿方式，減少了灌漿管數(shù)量，每個灌漿結(jié)構(gòu)單元僅在鋼管底部開2個孔，取消了排氣管和排氣孔，降低了施工難度，同時減少了對鋼管強度的削弱。

20、鋼管內(nèi)襯上的開孔、補強鋼板的焊接作業(yè)均在工廠內(nèi)完成，相較于現(xiàn)場作業(yè)，工廠環(huán)境更利于保證施工質(zhì)量。一方面，避免了現(xiàn)場鉆孔對鋼管內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的損傷；另一方面，工廠焊接能確保補強鋼板與鋼管貼合緊密，提高焊接質(zhì)量，進而保障鋼管的抗?jié)B能力，降低了現(xiàn)場作業(yè)的施工難度和工期，提高了鋼管結(jié)構(gòu)安全性。注漿過程中使用鋼導管連接注漿孔，避免了注漿過程對補強鋼板內(nèi)螺紋的破壞；注漿完成后使用內(nèi)設(shè)止水條的鋼堵頭封閉注漿孔，配合補強鋼板，滿足了鋼管開孔處的強度補償、封堵和止水要求，確保了鋼管開孔部位的結(jié)構(gòu)完整性和防水性能。

21、接觸灌漿可在輸水隧洞內(nèi)襯及混凝土填充層全部施工完成后多次重復(fù)進行，不影響輸水隧洞的整體工期；在輸水隧洞投入運營后，也可利用放空檢查期間多次重復(fù)灌漿。多次重復(fù)灌漿后，能大幅減少脫空區(qū)域的數(shù)量和范圍，進一步提高鋼管內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)安全性和可靠性。