一种压力引水隧洞的补强防渗结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种压力引水隧洞的补强防渗结构，包括：原始衬砌混凝土层；补强防渗层，设置于所述原始衬砌混凝土层上；止浆环，设置于所述原始衬砌混凝土层与所述补强防渗层之间，所述止浆环将所述原始衬砌混凝土层与所述补强防渗层之间的空间分为若干灌浆区；灌浆层，填充于由所述原始衬砌混凝土层、所述补强防渗层和所述止浆环围合而成的所述灌浆区内。本实用新型有益效果：对于较小洞径的压力引水隧洞，比如洞径在3?5m范围内，如果存在较宽较多的纵向裂缝、渗漏量又大或钢筋锈蚀严重等，补强防渗后过水断面仅减小2?3%甚至更少，同时补强防渗结构及其施工方法结构简单、步骤合理，安全性高，对已建设压力引水隧洞具有较好的实用3价值。
【专利说明】—种压力弓I水隧洞的补强防渗结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道施工领域，特别是指一种压力引水隧洞的补强防渗结构。
【背景技术】
[0002]引水隧洞(divers1n tunnel)是在山体内开挖成的引水道,按洞内水流有无自由水面，引水隧洞分无压和有压两种。近年来，我国建设了一大批的西部水电工程和跨流域调水工程，水利水电工程建设水平得到了很大提高，很多技术都处于世界领先水平，压力引水隧洞在设计和施工阶段对围岩情况估计过高，运行后发现混凝土衬砌一般受结构尺寸的限制，抵抗内水压力的能力有限，从而导致洞内混凝土衬砌开裂、渗漏严重，因此不得不停止运行进行修补加固处理，尽管这些工作可利用机组检修期或负荷不大的季节进行，但由于修补时间短，只能修补一部分，可见，对已建压力引水隧洞的修补加固方案提前进行深入研究，以确定最佳的修补加固方案是十分重要的。尤其是对于较小洞径的压力引水隧洞，比如洞径在3?5m范围内，如果存在较宽较多的纵向裂缝、渗漏量又大或钢筋锈蚀严重等，此时用传统的方法进行补强防渗会造成过水断面的减小的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型提出一种压力引水隧洞的补强防渗结构，以克服目前现有技术存在的上述不足。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，包括:
[0006]原始衬砌混凝土层；
[0007]补强防渗层，设置于所述原始衬砌混凝土层上；
[0008]止浆环，设置于所述原始衬砌混凝土层与所述补强防渗层之间，所述止浆环将所述原始衬砌混凝土层与所述补强防渗层之间的空间分为若干灌浆区；
[0009]灌浆层，填充于由所述原始衬砌混凝土层、所述补强防渗层和所述止浆环围合而成的所述灌浆区内。
[0010]优选地，所述补强防渗层为内衬板。
[0011]优选地，所述内衬板为内衬钢板。
[0012]优选地，所述止浆环为钢板条。
[0013]进一步地，所述止浆环与所述原始衬砌混凝土层之间设有密封垫平层。
[0014]优选地，所述密封垫平层为聚合物水泥砂浆层。
[0015]优选地，所述止浆环通过射钉与所述原始衬砌混凝土层固定。
[0016]进一步地，本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，还包括:
[0017]垫块，设置于所述原始衬砌混凝土层与所述补强防渗层之间；
[0018]固定装置，与所述补强防渗层、所述垫块和所述原始衬砌混凝土层连接。
[0019]本实用新型的有益效果为:
[0020]本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，对于较小洞径的压力引水隧洞，比如洞径在3?5m范围内，如果存在较宽较多的纵向裂缝、渗漏量又大或钢筋锈蚀严重等，补强防渗后过水断面仅减小2?3%甚至更少，同时补强防渗结构及其施工方法结构简单、步骤合理，安全性高，对已建设压力引水隧洞具有较好的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本实用新型一种压力引水隧洞的补强防渗结构的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型一种压力引水隧洞的补强防渗结构的施工方法的灌浆时的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型一种压力引水隧洞的补强防渗结构的局部结构示意图。
[0025]图中:
[0026]1、原始衬砌混凝土层；2、补强防渗层；3、止浆环；4、灌浆层；5、密封垫平层；6、垫块；7、固定装置；8、灌浆管；9、容纳浆料的空穴；10、橡胶垫；11、钢垫圈；12、螺母。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]如图1-3所示，本实用新型所述的一种压力引水隧洞的补强防渗结构，包括:
[0029]原始衬砌混凝土层I ;
[0030]补强防渗层2，设置于原始衬砌混凝土层I上；
[0031]止浆环3，设置于原始衬砌混凝土层I与补强防渗层2之间，止浆环3将原始衬砌混凝土层I与补强防渗层2之间的空间分为若干灌浆区；
[0032]灌浆层4，填充于由原始衬砌混凝土层1、补强防渗层2和止浆环3围合而成的灌浆区内。
[0033]其中，原始衬砌混凝土层I与补强防渗层2之间用灌浆层4填充密实，主要起传递荷载的作用。
[0034]本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，对于较小洞径的压力引水隧洞，比如洞径在3?5m范围内，如果存在较宽较多的纵向裂缝、渗漏量又大或钢筋锈蚀严重等，如果补强防渗层2厚度小于10mm，灌浆层4厚度1mm左右，补强防渗后过水断面仅减小2?3%甚至更少，同时补强防渗结构结构简单、步骤合理，安全性高，与内衬砌混凝土结构会造成过流断面减小相比，对已建设压力引水隧洞具有较好的实用价值。
[0035]其中，优选地，所述补强防渗层2为内衬板。
[0036]其中，优选地，所述内衬板为内衬钢板。内衬钢板具体可以为低碳钢板或低合金钢板等。当然，内衬板还可以为其它种类的金属板。
[0037]其中，优选地，所述止浆环3为钢板条。止浆环3具体可以为低碳钢板条或低合金钢板条等。
[0038]本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，止浆环3与原始衬砌混凝土层I之间可以设有密封垫平层5。在止浆环3与原始衬砌混凝土层I之间设置密封垫平层5，可以避免原始衬砌混凝土层I表面不平整，使得各个灌浆区密封不好，在灌浆填充后形成的灌浆层4不密实。
[0039]其中，优选地，所述密封垫平层5为聚合物水泥砂浆层。
[0040]其中，优选地，所述止浆环3通过射钉与原始衬砌混凝土层I固定。
[0041]进一步地，本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，还可以包括:
[0042]垫块6，设置于原始衬砌混凝土层I与补强防渗层2之间；
[0043]固定装置7，与补强防渗层1、垫块6和原始衬砌混凝土层I连接。
[0044]其中，垫块6可以为钢垫块或水泥砂浆预制块，垫块6呈纵横排列，且呈梅花状布置，可以用胶粘在钢板上；固定装置7具体可以为膨胀螺栓或锚杆。
[0045]另外，本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，还可以包括:
[0046]容纳浆料的空穴9，开设于每个灌浆区对应的原始衬砌混凝土层I上，用于灌浆时使浆料流动顺畅，使用容纳浆料的空穴9比设置沟槽更利于浆料顺畅流动，而且使浆料在填充灌浆区时更加均匀。
[0047]本实用新型上述的压力引水隧洞的补强防渗结构的施工方法，包括以下步骤:
[0048]安装止浆环3:将原始衬砌混凝土层I上涂抹密封垫平层5，然后将止浆环3固定在原始衬砲混凝土层I上；
[0049]安装补强防渗层2:将补强防渗层2安置于两道止浆环3的正中间，用固定装置7将补强防渗层2固定于原始衬砌混凝土层I上，分别将固定装置7与补强防渗层2和相邻的两补强防渗层2密封焊接；
[0050]安装灌浆管8和排气管:在隧洞底部及其两侧的补强防渗层2上设置灌浆管8，在隧洞顶部的补强防渗层2上设置排气管；
[0051]灌浆:自隧洞底部灌浆管8开始灌浆，至隧洞两侧上临近的灌浆管8有稠浆流出时封闭隧洞底部灌浆管8，然后移至隧洞两侧上相邻的灌浆管8继续灌浆，重复上述操作，直至隧洞顶部排气管流出稠浆，然后在预设时间段内维持压力以排出多余水分和气泡。
[0052]其中，分别将固定装置7与补强防渗层2和相邻的两补强防渗层2密封焊接，具体是指将固定装置7与补强防渗层2密封焊接，将相邻的两补强防渗层2密封焊接，焊接横缝时，应使各焊接纵缝错开。
[0053]本实用新型所述的压力引水隧洞的补强防渗结构的施工方法，在安装止浆环3之后以及安装补强防渗层2之前，还可以包括以下步骤:
[0054]准备补强防渗层2:在补强防渗层2上设置垫块6，在垫块6上钻出用于固定补强防渗层2的孔洞；
[0055]其中，在安装补强防渗层2时，在孔洞处的原始衬砌混凝土层I上钻孔，并用固定装置7将补强防渗层2固定于原始衬砌混凝土层I上。
[0056]为了更好地说明本实用新型的压力引水隧洞的补强防渗结构及其施工方法，提供具体实施例如下:
[0057](I)洞内表面处理
[0058]一旦对洞内损坏程度与范围做出了评估，制定了详细的修补加固方案之后，即可着手洞内表面处理。一般情况，松散的混凝土碎屑或严重开裂的混凝土碎块以及可能存在的严重锈蚀钢筋表面等均应予以清除；然后用水泥砂浆或混凝土抹平；对于渗漏严重区域或渗水裂缝，原则上应进行表面封闭处理。虽然内衬钢板与原始衬砌混凝土层I是共同承受内水压力，但它们是作为两个构件分别承担各自应承担的荷载，因此，界面上不要求有较高的粘结力或抗剪能力。
[0059](2)安装止浆环3
[0060]为了将每个混凝土浇筑段分为若干个灌浆区，区与区之间设有止浆环3，止浆环3为薄钢板条，宽50?80mm,厚2?3mm,下面先涂抹一层5mm左右的密封垫平层5垫平,然后用射钉固定。
[0061](3)准备内衬钢板
[0062]一般内衬钢板厚度4?6mm即可，如厚5mm的内衬钢板，相当于每米增加10根Φ 25钢筋。为了保证内衬钢板与原始衬砌混凝土层I之间有一定厚度的空间，先在内衬钢板下面布置50 X 50mm、厚度1mm的钢垫块或水泥砂衆预制块,纵横间距均在500mm左右,呈梅花状布置，用胶粘在内衬钢板上。事先每个垫块6处均钻有Φ20的孔洞，以便固定内衬钢板。整块内衬钢板的四边应平直无缺陷，以便对接焊接。
[0063](4)安装内衬钢板
[0064]a)将准备好的内衬钢板安置在两道止浆环3的正中间，如图3示，两边对齐后，立刻用冲击电钻在事先钻孔处钻孔，并用膨胀螺栓固定。
[0065]b)待整块内衬钢板固定后，将止浆环3上面的两块对接内衬钢板焊接牢固。实际上，对接焊缝与止浆环3同时焊在一起。应当指出，在焊接横缝时，应使各纵缝错开。
[0066]c)将每个膨胀螺栓顶端与内衬钢板密封焊接，或将膨胀螺栓取出备用，改换锚杆，拧紧螺母后，再密封焊接。
[0067](5)灌浆管8和排气管的安装
[0068]灌浆目的是充填内衬钢板与原始衬砌混凝土层I之间的空隙，以传递内水压力给原始衬砌混凝土层I。灌浆管8设在隧洞底部，排气管设在洞顶部。每个灌浆区(大约1.5m宽)均设有灌浆管8和排气管。由底部开始，灌浆管8在两侧交替布置以控制灌浆过程。其中，灌浆管8和排气管设置在内衬钢板上时，可以通过螺母12固定，当然，灌浆管8和排气管上设有与螺母12相匹配的螺纹，在螺母12与内衬钢板之间，还可以设置橡胶垫10和钢垫圈11，以防止浆料从灌浆管8和排气管之间的缝隙流出，增加密封性和连接的牢固性。
[0069](6)灌浆
[0070]在工作工程中逐渐增加灌浆压力是通常的习惯做法。为将空隙充分填充密实，灌浆过程中应当边灌浆边敲打内衬钢板。当浆料流动顺畅时，用来推动浆料进入空隙的压力作用在内衬钢板上的力不会太大。但如果流动性减弱或停止而施加的压力仍然保持，那么在内衬钢板上会产生一个与灌浆压力相当的压力，这样有可能造成内衬钢板变形过大或压曲失稳。所以，事先研究导致内衬钢板压力失稳的临界压力是很重要的，采用设置在关键部位的阀门和压力表用来控制恒定压力是有效的措施。
[0071]灌浆施工由洞底部的灌浆管8开始，持续缓慢地灌注，直到两侧上面临近的灌浆管8有稠浆流出时为止。此时将底部灌浆管8封闭，移至两侧上面相邻的灌浆管8同时继续灌浆。重复上述的操作，直至顶部排气管出稠浆，维持压力一段时间以排出多余水分和气泡。值得注意的是，在灌浆过程中有专人用木槌均匀地敲击内衬钢板，其目的一是检查灌浆是否密实，二是协助气泡和离析水排出。
[0072](7)灌浆后的检验
[0073]因为灌浆层4是用来传递内水压力的，因此对灌浆效果进行检测和评估是很重要的，有两种方法经常用来评估灌浆的密实程度:一是超声波脉冲测试；二是用人工敲击根据声音的不同判断是否密实。
[0074]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，包括: 原始衬砌混凝土层(I); 补强防渗层(2)，设置于所述原始衬砌混凝土层(I)上；止浆环(3)，设置于所述原始衬砌混凝土层(I)与所述补强防渗层(2)之间，所述止浆环(3)将所述原始衬砌混凝土层(I)与所述补强防渗层(2)之间的空间分为若干灌浆区；灌浆层(4)，填充于由所述原始衬砌混凝土层(I)、所述补强防渗层(2)和所述止浆环(3)围合而成的所述灌浆区内。
2.根据权利要求1所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述补强防渗层⑵为内衬板。
3.根据权利要求2所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述内衬板为内衬钢板。
4.根据权利要求1所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述止浆环(3)为钢板条。
5.根据权利要求1所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述止浆环(3)与所述原始衬砌混凝土层(I)之间设有密封垫平层(5)。
6.根据权利要求5所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述密封垫平层(5)为聚合物水泥砂浆层。
7.根据权利要求1所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，所述止浆环(3)通过射钉与所述原始衬砌混凝土层(I)固定。
8.根据权利要求1所述的压力引水隧洞的补强防渗结构，其特征在于，还包括: 垫块出)，设置于所述原始衬砌混凝土层(I)与所述补强防渗层(2)之间； 固定装置(7)，与所述补强防渗层(I)、所述垫块(6)和所述原始衬砌混凝土层(I)连接。
【文档编号】E02B3/16GK204023527SQ201420345738
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】孙粵琳, 赵妍, 岳跃真, 王荣鲁, 张家宏, 李萌, 黄昊, 孟丽娟, 秦明豪, 李秀琳, 李兆超 申请人:北京中水科海利工程技术有限公司, 中国水利水电科学研究院