一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法与流程

本发明属于水切割的，具体涉及一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法。

背景技术：

1、随着世界各国高速铁路、快速客运专线、重载铁路、高速公路、城市地铁等重大基础设施建设快速发展，我国地幅辽阔，需要在山区修建大量隧道，隧道修建过程中，隧道衬砌背后空洞问题是隧道常见病害，由此引起的拱顶上鼓及衬砌内缘压裂、掉块等现象屡见不鲜。

2、通常利用衬砌施工时预留的拱顶注浆孔、机械钻孔进行注浆。但现有的钻孔设备难以精确控制和实时测量切割尺寸和深度，存在损害防水板和其他结构弊端，钻孔切割效率低以及污染问题。利用水切割通过高速冲击的水流可对玻璃、陶瓷、不锈钢、岩石、混凝土等进行切割，且不会产生有毒气体，以及成本低、效率高、切口光滑均匀等优点，发明了一种可实现无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，解决切割衬砌混凝土钻孔尺寸和深度难以精确控制和实时测量、防水板损毁、治理衬砌空洞的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，通过实时测量水切割深度和路径的喷头在衬砌空洞区域钻注浆孔，喷头的喷嘴一侧安装激光测距仪，激光测距仪包括光纤、激光发射器和接收器。首先通过探地雷达检测衬砌空洞特征参数，根据衬砌强度和空洞区域确定的切割水压和切割轮廓，并计算切割轮廓各点切割时间，切割时开启激光测距仪测量切割深度和路径，绘制切割深度和路径三维图，清除松动混凝土，然后进行二次切割，最后通过注浆孔注浆填充衬砌空洞。采用光纤引导激光与喷头水射流平行，可实现实时测量水射流切割深度和路径，保证切割不损伤其他结构；通过切割深度和路径的实时测量，可精确控制切割尺寸，可以保证切割质量；水切割效率高，减少烟尘较环保；水切割可清理空洞内浮渣，有利于衬砌空洞填充密实。

2、本发明目的实现由以下技术方案完成：

3、一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，所述方法包括以下步骤：

4、s1：利用探地雷达获得隧道衬砌背后空洞特征参数，并绘制空洞区域衬砌三维图形；

5、s2：根据衬砌强度确定水切割压力，根据空洞区域确定水切割轮廓线，并通过所述水切割轮廓线各点衬砌厚度来计算水切割时间；

6、s3：按设定的所述水切割压力和所述水切割时间进行水切割，开启激光测距仪实时测距，并绘制空洞区域切割深度与路径三维图形；

7、s4：水切割完成后，破除空洞区域松动衬砌混凝土；

8、s5：对所述空洞区域进行注浆填充，完成注浆填充。

9、所述隧道衬砌背后空洞特征参数包括空洞位置坐标参数和空洞尺寸参数。

10、在所述步骤s4中，初步水切割完成后，破除所述空洞区域松动衬砌混凝土，对比实际切割深度与路径以及预设切割深度与路径，对破除深度不足位置进行二次水切割，并清理所述空洞区域松动衬砌混凝土，完成水切割。

11、衬砌的切割通过喷头喷射的水射流实现，所述喷头由喷嘴以及安装在所述喷嘴上的所述激光测距仪组成，所述激光测距仪包括激光发射器、接收器和光纤，所述激光发射器与所述光纤相连，所述激光发射器发射的并经所述光纤引导的激光与所述喷嘴喷射的水射流平行，所述喷嘴喷射的水射流用于切割衬砌，所述接收器用于接收所述激光发射器发射的激光。

12、所述喷嘴包括进水段和出水段，所述进水段为锥形结构，所述进水段的内径沿进水方向逐渐减小，所述出水段的内径等于所述进水段的最小内径。

13、所述激光发射器安装在所述喷嘴的进水段外壁，所述光纤一部分安装在所述喷嘴的进水段外壁、另一部分安装在所述喷嘴的出水段外壁。

14、所述喷嘴安装在连接器上。

15、本发明的优点是：

16、(1)实现实时测量水射流切割深度和路径，保证切割不损伤其他结构；

17、(2)通过切割深度和路径的实时测量，可精确控制切割尺寸，可以保证切割质量；

18、(3)水切割效率高，减少烟尘较环保。

技术特征：

1.一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于所述隧道衬砌背后空洞特征参数包括空洞位置坐标参数和空洞尺寸参数。

3.根据权利要求1所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于在所述步骤s4中，初步水切割完成后，破除所述空洞区域松动衬砌混凝土，对比实际切割深度与路径以及预设切割深度与路径，对破除深度不足位置进行二次水切割，并清理所述空洞区域松动衬砌混凝土，完成水切割。

4.根据权利要求1所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于衬砌的切割通过喷头喷射的水射流实现，所述喷头由喷嘴以及安装在所述喷嘴上的所述激光测距仪组成，所述激光测距仪包括激光发射器、接收器和光纤，所述激光发射器与所述光纤相连，所述激光发射器发射的并经所述光纤引导的激光与所述喷嘴喷射的水射流平行，所述喷嘴喷射的水射流用于切割衬砌，所述接收器用于接收所述激光发射器发射的激光。

5.根据权利要求4所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于所述喷嘴包括进水段和出水段，所述进水段为锥形结构，所述进水段的内径沿进水方向逐渐减小，所述出水段的内径等于所述进水段的最小内径。

6.根据权利要求5所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于所述激光发射器安装在所述喷嘴的进水段外壁，所述光纤一部分安装在所述喷嘴的进水段外壁、另一部分安装在所述喷嘴的出水段外壁。

7.根据权利要求4所述的一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，其特征在于所述喷嘴安装在连接器上。

技术总结本发明公开了一种无伤水切与注浆治理衬砌空洞方法，包括以下步骤：S1：利用探地雷达获得隧道衬砌背后空洞特征参数，并绘制空洞区域衬砌三维图形；S2：根据衬砌强度确定水切割压力，根据空洞区域确定水切割轮廓线，并通过水切割轮廓线各点衬砌厚度来计算水切割时间；S3：按设定的水切割压力和水切割时间进行水切割，开启激光测距仪实时测距，并绘制空洞区域切割深度与路径三维图形；S4：破除空洞区域松动衬砌混凝土；S5：对空洞区域进行注浆填充。本发明的优点是：实现实时测量水射流切割深度和路径，保证切割不损伤其他结构；通过切割深度和路径的实时测量，可精确控制切割尺寸，可以保证切割质量；水切割效率高，减少烟尘较环保。技术研发人员：赵璐,吴建强,杨宏,姚铁军,何立磊,谢智飙,熊起平,李少华,童彦劼,张程,郭懿,高哲,王立栋受保护的技术使用者：中铁十五局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12