隧道内应急型防渗水气囊装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种隧道施工技术，尤其是一种隧道内应急型防渗水气囊装置及其使用方法。

背景技术：

近年来，我国开始大量建设城市地下交通线路。不同于地上交通工程建设，隧道建设工程地质条件复杂，对施工技术要求高，由于土层中水流难以控制，容易出现隧道初支后渗水的问题，在断层地带和富水地层中尤为常见，增加了隧道施工的危险性。

隧道渗水事故的特点是具有突发性，如不及时采取措施有扩大的可能，不仅会延误工期、破坏施工作业面，甚至会造成人员伤亡。

现今一般的解决方式是通过初支时的混凝土喷射来加固土体，防止渗水，但初支的混凝土喷射并不一定能达到足够的保护强度，且无法针对问题区域进行及时处理，当渗水情况发生时，易快速扩大渗水面积，造成难以修补的情况，并且没有有效加固措施，亟待改进。

中国专利申请cn107489435a公开了一种用于矿山法隧道的可更换式充气式止水带，它解决了现有技术中存在现有止水带无法有效解决隧道渗水漏水的问题，其具有施工方便，能够提高隧道伸缩缝处的防水能力，隧道运营期可以方便的进行更换的效果，其技术方案为：包括气囊槽，所述气囊槽与气囊贴合设置，所述气囊槽包括两相对设置的弧形管片，两弧形管片的端部之间具有设定间隙，弧形管片内侧和气囊之间填涂防水矿物油脂，弧形管片外侧连接设置多个锚固件。其能够提高隧道伸缩缝处的防水能力，隧道运营期可以方便的进行更换。但当隧道内发生渗漏水时，单纯依靠气囊去封堵有时未必见效，当水流压力较大或水量较大时，甚至会将气囊冲开，造成大范围进水。

中国专利申请cn205618200n公开了一种充气式隧道盾构密封高压橡胶气囊，它包括盾构机外壳，所述盾构机外壳的一侧设有橡胶板，所述橡胶板远离盾构机外壳的一侧设有高压橡胶气囊，所述高压橡胶气囊安装于洞门墙体的凹槽内，所述洞门墙体内穿插有注浆管，所述橡胶板的两端设有可调节支架，所述可调节支架的一侧与洞门墙体相抵，所述可调节支架远离橡胶板的一侧设有压板，所述压板远离可调节支架的一侧设有紧固件，所述紧固件穿过可调节支架和压板与橡胶板连接。该密封方法需要的设备少，安装操作简单，能实现较好的密封效果，是对传统洞门密封方式的改进和提高，已在盾构机进出洞密封工程中逐渐得到了广泛应用，但该装置的作用只是为盾构机提供密封，保证盾构机较好的进出洞，未涉及隧道开挖中及初支之后的防水方法，未解决本发明专利所提出的现实问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种隧道内应急型防渗水气囊装置及其使用方法，可有效疏导隧道内渗水并进行及时加固，减少隧道施工风险，提升隧道施工进度。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种隧道内应急型防渗水气囊装置，包括充气后呈拱形且与隧道内壁相匹配的气囊体，气囊体中设置若干注浆孔，注浆孔纵向贯穿于气囊体，且与气囊体内的腔体密封隔绝，随气囊体预制好，当气囊体充气完成后便显露出注浆孔，同时在气囊体上表面的每个注浆孔孔口处，设有一圈环形凸起，防止水流通过注浆孔漏入隧道内；气囊体下表面设置有多个用于与液压伸缩杆相连接的支撑点位，液压伸缩杆安装于隧道内地面上的地栓装置上。

所述气囊体为按照施工隧道尺寸预制成型，气囊体充气后顶部厚度为1.4-1.8m，两侧厚度为0.8-1.2m，材质为可收缩橡胶材质，可承受小范围突水的压力，当水头冲击到气囊体上时，气囊体通过小幅形变来吸收水头能量，疏导水流至隧道两侧的排水道内。

所述气囊体底部留有充气孔，由高压充气泵向充气孔里充气，充气孔的数量视气囊体的长度而定，确保气囊体可在一分钟内充气完毕。

所述气囊体下表面的支撑点位处有橡胶加厚圆垫，橡胶加厚圆垫上有方形凹槽，液压伸缩杆的末端为方形，插入方形凹槽就被固定。

所述注浆孔上表面的环形凸起，为超出气囊体上表面15-20cm，避免当外侧面有水流经过时，水流通过注浆孔直接渗漏于隧道内部，在连接注浆管进行注浆支护时，注浆孔周围的一圈环形凸起更利于对特定缺陷部位进行加固。

所述注浆孔中，设有长度为0.4m的旋转螺纹，用于与注浆管头部的螺纹拧合，固定注浆管。

所述地栓装置沿隧道纵向分两列布置，位于隧道中线的两侧，每隔1m打设一个，地栓装置为四面钢片围绕，上部留有开口的凹槽，将液压伸缩杆插入其中，支撑起气囊体。

所述气囊体纵向长度为4-10m左右，根据在建隧道的土质情况确定长度，断层或富水区域较多则应加长长度。

所述气囊体的下部两侧标有刻度，最低为10%标识，向上以10%为间隔，直到50%标有五个刻度。气囊体的拱顶部分初始时在下部，在充气过程中渐进上升，用气囊体拱部最低位置比对刻度，便可看出充气程度，此刻度即为充气程度提示标识。

一种隧道内应急型防渗水气囊装置的使用方法，包括以下步骤：

a.将未充气的气囊体搬入预定位置，使气囊体与隧道纵向垂直，将高压充气泵连接气囊体的充气孔，打开高压充气泵充气；

b.待气囊体充气达到30%，开始架设液压伸缩杆，将液压伸缩杆的末端方形杆头插入支撑点位，液压伸缩杆下部插入地栓装置的凹槽中，开始支撑气囊体，随气囊体的膨胀而变化角度；

c.气囊体持续充气直到膨胀到位，由液压伸缩杆调节至距离隧道顶部20-30cm，起到堵水和疏水作用，可将水沿气囊体外表面疏导至隧道内排水沟处，再由排水沟输向隧道外；

d.充气后注浆孔达到预定口径，对漏水部位进行注浆支护，先将漏水部位周围的注浆孔连接注浆管，开始注浆，通过调整液压伸缩杆来微移气囊体的位置，使注浆孔靠近漏水部位，从而使浆液进入漏水空隙中；

e.注浆完成后扭下注浆管，待漏水情况消除后打开高压充气泵的泄气阀门，使气囊体泄气后回收，重复使用。

本发明的有益效果是：

本发明专利可有效解决中国专利申请cn107489435a中的问题，将水流引导并排出隧道，且提供了漏水后的弥补加固措施，做到疏堵结合有效控水。

结构简单，使用方便，借助与隧道内面相符的气囊体，将漏水抵挡在气囊外，像伞一样将水隔绝于隧道外边缘，再疏导至排水道中，很好解决了现行的完全依靠气囊堵水而效果差的问题，及时疏导水流；并通过注浆孔对缺陷部位及时进行加固，消灭漏水缺陷处，真正达到疏堵结合，有效控水，且可实现预先防护，减少隧道施工风险，提升隧道施工进度，在断层地带和富水地层中尤为适用，从而有效保证施工质量。

附图说明

图1是本发明使用状态图；

图2是本发明使用状态的俯视图；

图3是本发明的支撑点位的细节图；

其中，1.气囊体，2.液压伸缩杆，3.支撑点位，4.注浆孔，5.环形凸起，6.地栓装置，7.充气孔，8.泄气阀门，9.排水道，10.隧道，11.橡胶加厚圆垫，12.方形凹槽，13.旋转螺纹，14.刻度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图或所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图3所示，一种隧道内应急型防渗水气囊装置，包括充气后呈拱形且与隧道内壁相匹配的气囊体1，气囊体1中设置若干注浆孔4，注浆孔4纵向贯穿于气囊体1，且与气囊体内的腔体密封隔绝，随气囊体1预制好，当气囊体1充气完成后便显露出注浆孔4，同时在气囊体1上表面的每个注浆孔孔口处，设有一圈环形凸起5，防止水流通过注浆孔4漏入隧道内；气囊体1下表面设置有多个用于与液压伸缩杆2相连接的支撑点位3，液压伸缩杆2安装于隧道内地面上的地栓装置6上。

气囊体1为按照施工隧道尺寸预制成型，气囊体1充气后顶部厚度在1.4-1.8m，两侧厚度在0.8-1.2m，材质为可收缩橡胶材质，可承受小范围突水的压力，当水头冲击到气囊体1上时，气囊体1通过小幅形变来吸收水头能量，疏导水流至隧道两侧的排水道9内。

气囊体1底部留有充气孔7，由高压充气泵向充气孔7里充气，充气孔7的数量视气囊体的纵向长度而定，确保气囊体1可在一分钟内充气完毕。

气囊体1下表面的支撑点位3处有橡胶加厚圆垫11，橡胶加厚圆垫11上有方形凹槽12，液压伸缩杆2的末端为方形，插入方形凹槽12就被固定。

环形凸起5超出气囊体1上表面15-20cm，避免当外侧面有水流经过时，水流通过注浆孔4直接渗漏于隧道10内部，在连接注浆管进行注浆支护时，注浆孔周围的一圈环形凸起更利于对特定缺陷部位进行加固。

所述注浆孔4中，设有长度为0.4m的旋转螺纹13，用于与注浆管头部的螺纹拧合，固定注浆管。

地栓装置6沿隧道10长度方向分两列布置，位于隧道10中线的两侧，每隔1m打设一个，地栓装置6为四面钢片围绕，上部留有开口的凹槽，将液压伸缩杆2插入其中，支撑起气囊体1。

气囊体1长度为4-10m，根据在建隧道的土质情况确定长度，断层或富水区域较多则应加长长度。

气囊体1的下部两侧标有刻度14，最低为10%标识，向上以10%为间隔，直到50%标有五个刻度。气囊体1的拱顶部分初始时在下部，在充气过程中渐进上升，用气囊体拱部最低位置比对刻度14，便可看出充气程度，此刻度14即为充气程度提示标识。

一种隧道内应急型防渗水气囊装置的使用方法，包括以下步骤：

a.将未充气的气囊体1搬入预定位置，使气囊体1与隧道10纵向垂直，将高压充气泵连接气囊体1的充气孔7，打开高压充气泵充气；

b.待气囊体1充气达到30%，开始架设液压伸缩杆2，将液压伸缩杆2的末端方形杆头插入支撑点位3，液压伸缩杆2下部插入地栓装置6的凹槽中，开始支撑气囊体1，随气囊体1的膨胀而变化角度；

c.气囊体1持续充气直到膨胀到位，由液压伸缩杆2调节至距离隧道10顶部20-30cm，起到堵水和疏水作用，可将水沿气囊体1外表面疏导至隧道内排水道9处，再由排水道9输向隧道10外；

d.充气后注浆孔4达到预定口径，对漏水部位进行注浆支护，先将漏水部位周围的注浆孔4连接注浆管，开始注浆，通过调整液压伸缩杆2来微移气囊体1的位置，使注浆孔4靠近漏水部位，从而使浆液进入漏水空隙中；

e.注浆完成后扭下注浆管，待漏水情况消除后打开泄气阀门8，使气囊体1泄气后回收，重复使用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。