一种针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置的制作方法

本发明涉及水利水电工程隧洞衬砌混凝凝土及灌浆施工技术领域，具体为一种针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置。

背景技术：

南总干渠首部取水隧洞主洞控制段灌浆工程施工项目有：回填灌浆、固结灌浆，回填灌浆工程量32646㎡，固结灌浆段工程量34576.55m。回填灌浆分布在顶部120°范围布置3-5个孔，固结灌浆每断面布置12个孔，相邻夹角为30°，同一断面上固结灌浆孔兼回填灌浆孔使用。

根据南总干渠首部取水隧洞工程特点，在衬砌混凝土施工完成后，待混凝土龄期达到要求，统一进行隧洞灌浆工程施工，本工程灌浆施工时先回填后固结，回填灌浆入岩10cm，固结灌浆入岩400cm；南总干渠回填、固结灌浆共计13235个孔，在衬砌混凝土施工完成后，灌浆工程施工时，需对13235个孔进行钻孔灌浆。本工程灌浆工程施工所面临的技术重、难点如下：

1）灌浆钻孔时，如何避开一期支护的钢拱架、锚杆及衬砌混凝土钢筋是重点；

2）根据设图纸要求，灌浆工程孔位应与岩面垂直呈90°夹角，如何保证钻孔角度是难点；

3）为了保障灌浆工程的施工进度，如何保证钻孔作业的一次成孔率是重点；

4）因灌浆工程施工时，衬砌混凝土已全部施工完成，如何减少衬砌混凝土表面的破坏，降低质量缺陷及后期修补成本。

首先，传统灌浆钻孔施工方法是在衬砌混凝土完成后，在已衬砌完成的混凝土面进行钻孔，钻孔时需要破坏衬砌表面；受混凝土下料、振捣冲击，发生位移后，无法找寻，给成型衬砌结构留下渗水通道，对永久过流结构运行带来隐患；仓内整体预埋灌浆管无法保证灌浆管的位置及方向。

其次，传统灌浆钻孔施工方法还存在无法保证其位置、方向等问题，无法保证后期灌浆钻孔的一次成孔率，无法保证施工进度。

而且，灌浆工程钻孔作业时，由于无法避开钢拱架、锚杆、钢筋等因素，且由于施工平台的限制，无法保证钻孔的角度，为保证施工进度，需增加钻孔人员进行钻孔作业，增加了人工成本。

最后，在已衬砌完成的混凝土面上进行钻孔作业，与一期支护的锚杆、钢拱架及二衬钢筋时，需另行开孔，导致成孔率低，施工时间过长，施工成本增加；、衬砌混凝土面破坏后，增加了缺陷修补费用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够在保证工程质量的前提下，提高灌浆工程钻孔的一次成孔率，减少衬砌混凝土表面破坏，降低后期缺陷修补费用，保障灌浆工程的施工进度，并节约施工成本的针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置。技术方案如下：

一种针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置，包括台车模板及预埋灌浆套管；台车模板上根据灌浆位置开设灌浆孔，对应的喷混凝土面上预先凿设预埋孔；预埋灌浆套管前端穿过需灌浆施工部位的灌浆孔，并垂直插入预埋孔内，其尾端在台车模板外保留灌浆套管外露部分；灌浆套管外露部分的管端通过封孔板封堵。

进一步的，每个预埋灌浆套管配两块封孔板，两块封孔板各自封盖预埋灌浆套管的一半管口，且之间留有间隙；封孔板通过螺栓固定于台车模板上。

更进一步的，无需灌浆施工部位的灌浆孔内塞有封孔塞。

更进一步的，每个封孔塞配两块封孔板，两块封孔板分别固定封孔塞的左右两侧，封孔板通过螺栓固定于台车模板上。

更进一步的，所述预埋灌浆套管为镀锌管。

更进一步的，所述灌浆套管外露部分的长度为2cm。

本发明的有益效果是：

1）施工质量：预埋灌浆套管外露2cm，在衬砌混凝土拆模后，灌浆管路位置明显，后期灌浆钻孔无需破坏已衬砌混凝土表面，大幅度降低了因灌浆钻孔作业时产生的质量缺陷问题；预埋灌浆管后，采用“两点一线”方式进行固定，混凝土浇筑过程中，杜绝了灌浆管位置发生偏移，即使发生偏移也可及时调整；能够满足后期灌浆钻孔的孔位的位置、方向；

2）施工进度：预埋灌浆套管后，外露2cm，灌浆管位置清晰可见，且灌浆钻孔作业时，预埋灌浆套管装置对钻孔角度有导向作用，大大提高了后期灌浆钻孔的一次成孔率，保证了灌浆工程的施工进度；

3）人员配置：预埋灌浆套管后，有效的避开钢拱架、锚杆、钢筋等因素，预埋的灌浆套管起到了钻孔导向作用，保证了钻孔的角度，大大提高了施工进度，无需增加施工人员；

4）施工成本：因地制宜加工制作一套混凝土分料装置，贯穿整个砼施工时段，大大提高灌浆钻孔的一次成孔率，降低了施工成本；预埋灌浆套管后，起到了钻孔导向作用，大幅度的减小了混凝土表面的破坏减低了缺陷修补费用。

附图说明

图1为本发明针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置的结构示意图。

图2为回填兼固结灌浆横剖图。

图3为灌浆孔位布置断面图。

图4为灌浆孔位布置展开图。

图5图1中a处有灌浆部位封孔断面图。

图6为图5中b处详图。

图7为图1中a处无灌浆部位封孔断面图。

图8为图7中c处详图。

1-针梁台车；2-灌浆孔；21-固结兼回填灌浆孔；3-台车模板；4-预埋灌浆套管；41-灌浆套管入喷部分；42-灌浆套管外露部分；5-喷混凝土面；6-封孔板；7-螺栓；8-螺帽；9-封孔塞。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，一种针梁台车上预埋灌浆钻孔的导向定位装置，包括台车模板3及预埋灌浆套管4；台车模板3上根据灌浆位置开设灌浆孔2，对应的喷混凝土面5上预先凿设预埋孔；预埋灌浆套管4前端穿过需灌浆施工部位的灌浆孔2，并垂直插入预埋孔内，其尾端在台车模板3外保留灌浆套管外露部分42；灌浆套管外露部分42的管端通过封孔板6封堵。无需灌浆施工部位的灌浆孔2内塞有封孔塞9。

本实施例的每个预埋灌浆套管4配两块封孔板6，两块封孔板6各自封盖预埋灌浆套管4的一半管口，且之间留有间隙；封孔板6通过螺栓7固定于台车模板3上。安装时，当预埋灌浆套管4穿过灌浆孔2并插入预埋孔合适的深度后，只需旋转灌浆孔2两侧的封孔板6，将其封堵于预埋灌浆套管4端部，再拧紧螺栓7即可；拆卸时，只需拧开螺栓7旋转两侧的封孔板6，再卸除台车模板3，操作简单方便。

每个封孔塞9配两块封孔板6，两块封孔板6分别固定封孔塞9的左右两侧，封孔板6通过螺栓7固定于台车模板3上。安装与拆卸方法与预埋灌浆套管4端部的封孔板6操作方式相同。

本实施例的工程采用12m段全圆式针梁台车进行衬砌混凝土施工，在混凝土开始施工前，根据设计单位下发的灌浆图纸中相关参数，对针梁台车进行开孔处理，每断面共计12个孔，相邻夹角为30°，如图2和图3所示。衬砌混凝土每单元长度为12m，灌浆预埋管排距为3m，每单元共计48个孔，如图4所示。

预埋灌浆套管4选用规格型号为φ60*3.5mm的镀锌管，内径为53mm，壁厚3.5mm。镀锌管与传统的钢管对比，有以下几点优势：易生锈，抗锈能力强；价格低、质量轻、使用寿命长；抗腐蚀能力强；操作简单、使用方便。针梁台车就位前，根据设计图纸及现场实际情况，进行制作预埋灌浆套管，本实施例工程衬砌混凝土厚度以40cm（c型断面）占多数（d型断面衬砌厚度为50cm、e型断面衬砌厚度为60cm、渐变段衬砌厚度为60cm~100cm），入喷混凝土3cm，套管外漏2cm，即预埋灌浆套管单根长度为45cm。根据不同断面类型参数制作相对应长度的灌浆套管，以满足现场施工。

针梁台车1上开孔前，在针梁台车模板3上将灌浆孔位置及尺寸（开孔直径为60mm的圆形孔位）采用红油漆进行标注，标注完成后，采用钢卷尺对灌浆孔位的间排距及开孔直径进行检查；若检查其参数均满足规定值要求，截取一根灌浆套管长度为45cm，采用截取的单根镀锌管对新开孔位逐一进行核对，保证灌浆套管能够穿过新开孔位；若测量值不符合要求时，及时进行处理，直至满足规定要求。

在衬砌混凝土钢筋制安前，首先对钢筋制安及预埋套管位置进行精确测量放样，将预埋管位置采用红油漆进行标识，在衬砌混凝土钢筋制安时避开灌浆管位置且分布筋位于预埋灌浆管下2cm，预埋管位置测量放样定位后，采用电镐在喷混凝土上将预埋管位置凿入3cm，孔径为75mm，以保证台车就位后灌浆管能够入喷混凝面起支点作用。

针梁台车就位后，灌浆套管安装时，与开孔部位呈90°夹角，一端延伸至预先已凿开的喷混凝土面内，针梁台车模板处外漏2cm左右，外漏部位采用预先已焊接完成的六角螺栓套加封孔板后外加套丝螺母进行固定，安装完成后在浇筑混凝土过程中应安排专人进行检查，防止松动，发现预埋套管松动时及时处理。

当台车开孔完成后，在距孔口左右侧4cm（纵向）处焊接六角螺栓，螺栓规格为m16*50，螺栓焊接完成后，对焊接部位距孔口位置进行测量并记录参数，根据六角螺栓与孔口之间的数值，在封孔板上对照相应参数进行开孔，封孔板选用q235r厚10mm钢板，钢板加工后结构尺寸为140mm*60mm*1.0mm，开孔部位孔径为18mm，开孔位置在钢板中心。开孔完成后将钢板开孔位置套入六角螺栓的螺杆上进行检测，以保证封孔板上开孔能够穿过六角螺栓的螺杆。

有预埋灌浆孔部位：预埋灌浆套管安装完成后，新开孔位口模板上采用焊接六角螺栓套加封孔板后外加套丝螺母进行封孔、固定，六角螺栓螺杆直径为16mm、长度为50mm，螺帽直径为23mm、厚度为12mm。如图5和图6所示。在衬砌混凝土浇筑及混凝土振捣时，安排专人对预埋的灌浆套管进行“勤检查、多敲打、及时处理”，以保证插入的灌浆管不会因混凝土下料及振捣而发生扰动。

无预埋灌浆孔部位：根据设计单位下发的灌浆图纸内容要求，本实施例工程固结灌浆并非全洞段连续施工，但针梁台车上固结灌浆孔位已全部进行开孔，在无灌浆施工部位封孔时，采用制作的封孔塞与焊接六角螺栓套加封孔板后外加套丝螺母进行封孔、固定，封孔塞底部塞帽直径为75mm、厚度为5mm；塞身厚度为10mm，直径为55mm。如图7和图8所示。封孔塞的作用是防止在衬砌混凝土浇筑过程中混凝土浆液从台车预埋灌浆管部位流出，影响混凝土施工质量。

为保证后期灌浆工程中钻孔顺畅，在预埋灌浆套管时应注意以下事项：

1）衬砌混凝土施工时，预埋的φ60镀锌管应避开一期支护的钢拱架、锚杆以及衬砌混凝土安置的钢筋；

2）若与一期开挖支护阶段安装的钢拱架位置冲突时，调整φ60镀锌管位置，偏差应小于5cm，并在孔口固定后，浇筑过程中重点对该部位进行检查、处理，防止其在衬砌混凝土浇筑、振捣时预埋灌浆管位置发生位移情况；

3）预埋灌浆管应与混凝土面垂直，呈90°夹角；

4）衬砌混凝土浇筑完成后，在拆模时应及时对预埋的φ60镀锌管保护和管口修补。