砂层隧道施工液体喷射装置、方法以及硅酸的应用与流程

本申请涉及砂层隧道施工，尤其涉及一种砂层隧道施工液体喷射装置、方法以及硅酸的应用。

背景技术：

1、目前，在隧道施工初期，一般采用喷射混凝土的工艺在隧道进行初期支护，采用的方法一般有干法喷射、潮法喷射和湿法喷射，三种喷射方法所采用的材料一般均为水泥、砂石、水以及外加剂(例如速凝剂等)等固体颗粒类或粉末类材料，这些材料混合后，在高压风的作用下喷射到隧道表面，能够产生良好的附着，从而实现隧道的初期支护。

2、但是，混凝土喷射到隧道表面后需要一段时间(混凝土凝固的时间一般在8分钟左右)实现凝固，并不能及时起到支护作用。例如在砂层隧道开挖进行初期支护时，砂层隧道的砂层很容易剥落，严重时发生坍塌。采用传统的混凝土喷射工艺喷射的混凝土到砂层隧道的表面并未及时使砂层凝固，砂层剥落情况仍然严重，无法及时起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。基于此，本申请提出一种砂层隧道施工液体喷射装置、方法以及硅酸的应用。

技术实现思路

1、本申请提供一种砂层隧道施工液体喷射装置、方法以及硅酸的应用，通过第一液体和第二液体的反应生成胶体或沉淀，生成的胶体或沉淀被喷射出来。混合管的开口朝向砂层隧道的侧壁，则胶体或沉淀就被喷射到砂层隧道的侧壁(砂层)上，胶体或沉淀迅速包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

2、为解决上述技术问题，本申请采用以下的技术方案：

3、本申请的第一方面提供一种砂层隧道施工液体喷射装置，包括第一储液罐、第二储液罐、混合管和压缩气源，所述第一储液罐设有第一进液管和第一出液管，所述第一进液管设有第一控制阀，所述第一出液管设有第二控制阀，所述第一储液罐用于储存第一液体，所述第二储液罐设有第二进液管和第二出液管，所述第二进液管设有第三控制阀，所述第二出液管设有第四控制阀，所述第二储液罐用于储存第二液体，所述第二液体和所述第一液体混合后可形成胶体或沉淀，所述混合管的一端开口，另一端封闭，所述第一出液管和所述第二出液管均连接于所述混合管的封闭端，所述压缩气源通过第一气管连接于所述第一储液罐上，通过第二气管连接于所述第二储液罐上。

4、在使用时，打开第一控制阀和第三控制阀，向第一储液罐内加入第一液体，向第二储液罐内加入第二液体，然后关闭第一控制阀和第三控制阀，通过压缩气源向第一储液罐和第二储液罐内充气，使第一储液罐和第二储液罐形成高压条件。打开第二控制阀和第四控制阀，第一液体和第二液体可进入到混合管内，两种液体发生反应生成胶体或沉淀，生成的胶体或沉淀被喷射出来。混合管的开口朝向砂层隧道的侧壁，则胶体或沉淀就被喷射到砂层隧道的侧壁(砂层)上，胶体或沉淀迅速渗入或包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

5、相比于现有技术，该隧道施工液体喷射装置通过第一液体和第二液体的反应生成胶体或沉淀，生成的胶体或沉淀被喷射出来。混合管的开口朝向砂层隧道的侧壁，则胶体或沉淀就被喷射到砂层隧道的侧壁(砂层)上，胶体或沉淀迅速包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

6、在本申请的一实施例中，所述第一储液罐、所述第一进液管、所述第一出液管、所述第二储液罐、第二进液管和第二出液管的耐受压力至少为5mpa。

7、在本申请的一实施例中，所述第一出液管和所述第二出液管均为耐高压软管。

8、在本申请的一实施例中，所述第一储液罐设有压力表和泄压阀。

9、在本申请的一实施例中，所述第一储液罐的一端法兰连接有端盖，所述端盖与所述第一储液罐之间设有密封圈，并通过高强螺栓连接。

10、在本申请的一实施例中，所述第一液体为硅酸钠溶液，所述第二液体为磷酸溶液。

11、在本申请的一实施例中，所述第一出液管和所述第二出液管上均设有流速调节阀。

12、本申请的第二方面提供一种应用于第一方面所述的砂层隧道施工液体喷射装置的砂层隧道施工液体喷射方法，包括以下步骤：

13、s1：按照第一液体与第二液体的反应方程式，配制第一液体和第二液体，并保证其满足反应要求；

14、s2：打开所述第一控制阀和所述第三控制阀，向所述第一储液罐内加入第一液体，向所述第二储液罐内加入第二液体；

15、s3：关闭所述第一控制阀和所述第三控制阀，通过所述压缩气源向所述第一储液罐和所述第二储液罐内充入足量的压缩气体，使所述第一储液罐和所述第二储液罐内的压力达到使用要求；

16、s4：手持所述混合管，使所述混合管的开口端朝向砂层隧道的侧壁，打开所述第二控制阀和所述第四控制阀，将第一液体和第二液体混合并喷射到砂层隧道的侧壁上。

17、相比于现有技术，该隧道施工液体喷射方法通过第一方面的隧道施工液体喷射装置来实施，从而通过第一液体和第二液体的反应生成胶体或沉淀，生成的胶体或沉淀被喷射出来。混合管的开口朝向砂层隧道的侧壁，则胶体或沉淀就被喷射到砂层隧道的侧壁(砂层)上，胶体或沉淀迅速渗入或包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

18、在本申请的一实施例中，所述第一液体为硅酸钠溶液，所述第二液体为磷酸溶液。

19、本申请的第三方面提供一种砂层隧道施工液体喷射装置制备的硅酸的应用，所述硅酸形成的胶体或沉淀应用于砂层隧道的防流砂或临时支护。

20、相比于现有技术，硅酸通过砂层隧道施工液体喷射装置来制备，也就是说，从而通过硅酸钠溶液和磷酸溶液反应生成硅酸胶体或硅酸沉淀，硅酸胶体或硅酸沉淀迅速渗入或包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

技术特征：

1.一种砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一储液罐、所述第一进液管、所述第一出液管、所述第二储液罐、第二进液管和第二出液管的耐受压力至少为5mpa。

3.根据权利要求2所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一出液管和所述第二出液管均为耐高压软管。

4.根据权利要求1所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一储液罐设有压力表和泄压阀。

5.根据权利要求1所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一储液罐的一端法兰连接有端盖，所述端盖与所述第一储液罐之间设有密封圈，并通过高强螺栓连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一液体为硅酸钠溶液，所述第二液体为磷酸溶液。

7.根据权利要求6所述的砂层隧道施工液体喷射装置，其特征在于，所述第一出液管和所述第二出液管上均设有流速调节阀。

8.一种应用于如权利要求1至7中任一项所述的砂层隧道施工液体喷射装置的砂层隧道施工液体喷射方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的砂层隧道施工液体喷射方法，其特征在于，所述第一液体为硅酸钠溶液，所述第二液体为磷酸溶液。

10.一种如权利要求6所述的砂层隧道施工液体喷射装置制备的硅酸的应用，其特征在于，所述硅酸形成的胶体或沉淀应用于砂层隧道的防流砂或临时支护。

技术总结
本申请提供一种砂层隧道施工液体喷射装置、方法以及硅酸的应用，包括第一储液罐、第二储液罐、混合管和压缩气源，第一储液罐设有第一进液管和第一出液管，第一进液管设有第一控制阀，第一出液管设有第二控制阀，第二储液罐设有第二进液管和第二出液管，第二进液管设有第三控制阀，第二出液管设有第四控制阀，第二液体和第一液体混合后形成胶体或沉淀，第一出液管和第二出液管均连接于混合管的封闭端，压缩气源通过第一气管连接于第一储液罐上，通过第二气管连接于第二储液罐上。本申请的胶体或沉淀被喷射到砂层隧道的侧壁(砂层)上，胶体或沉淀迅速包裹砂团以形成“凝砂”，避免砂层剥落，起到防剥落、防流砂以及临时支护的作用。

技术研发人员：黄开雷,刘昭,党红涛,吴勃,陈俊卫,钱浩鹏,董乾,吴龙祥
受保护的技术使用者：陕西建工铁建工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11