CN107575238B - 盾构施工超近距离注浆方法及注浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构施工超近距离注浆方法及注浆装置，属于盾构法隧道施工技术领域，包括盾构机、同步注浆和深孔注浆，同步注浆用于填充盾构机与管片之间的建筑空隙，深孔注浆位于盾构机的后部，在管片上打深孔注浆，与同步注浆装置距离近，注浆管穿入到土体深部，将隧道四周深部地层加固稳定。还提供了一种注浆装置包括同步注浆装置和深孔注浆装置，在盾构机同步注浆和深部注浆共同作用下，有效解决地面沉降问题，由于注浆压力大，易将盾尾刷击穿，采取了盾尾刷防击穿措施；本发明能够解决盾构法隧道施工过程中通过普通二次注浆无法完全控制地表沉降的难题，具有拆装简单、使用方便、交叉施工影响小、防止地层沉降的优点。

Description

盾构施工超近距离注浆方法及注浆装置

技术领域

本发明属于盾构法隧道施工技术领域，更具体地说，是涉及一种盾构施工超近距离注浆装置及施工方法。

背景技术

目前,地铁建设中已经较多使用盾构法施工,其中又以使用密闭式土压平衡盾构机为多。盾构法是用盾构机进行开挖、掘进，并进行衬砌作业从而修建隧道的方法。盾构机由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、及早填充盾尾建筑空隙，开挖控制、一次衬砌、线性控制和注浆构成了盾构掘进控制的四要素。

地铁施工过程中，注浆是向管片与围岩之间的空隙注入填充浆液，向管片外压浆的工艺，应根据所建工程对隧道变形及地层沉降的控制要求选择同步注浆和二次注浆。在每环管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与围岩之间出现空隙，如不及时充填，地层应力释放后，会产生变形。其结果是发生地面沉降、临近建（构）筑物沉降、变形或破坏等。注浆的主要目的就是防止地层变形，还有其他重要目的，如抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形，及早使管片安定，千斤顶推力平滑地向地层传递，形成有效的防水层。同步注浆与二次注浆的区别：同步注浆是在空隙出现的同时进行注浆、填充空隙的方式，一般从设在盾尾的注浆管注入，二次注浆是以弥补同步注浆的缺陷为目的进行的注浆，作用是补足同步注浆未填充的部分，补充由浆体收缩引起的体积减少，以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。

在城市轨道交通施工领域软土地层施工经验表明，单纯的同步注浆无法根本解决沉降问题，对于沉降要求严格地段，往往增加二次注浆控制沉降量。常规的二次注浆一般在管片脱出盾尾5环开始进行，对同步注浆未填充部分、体积收缩、流失部分进行补充注浆。盾构施工最大沉降发生在盾构掘进管片与盾尾分离过程中，因为同步注浆不饱满、收缩、流失等原因造成的沉降，尽管通过在后方第5环管片进行二次注浆，但在掘进和拼装此5环管片过程中仍旧会发生沉降，引发的地层变形，对既有结构物会造成不同程度的有害影响，如造成地面建（构）筑物沉降超标、地下管线错位等危害，常规的二次注浆方法不能有效解决沉降这一难题。

因此，如何提供一种有效的注浆技术，彻底解决沉降问题，保证盾构安全、连续、高效施工，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构施工超近距离注浆方法及注浆装置，以解决现有技术中存在的地表沉降大、同步注浆不饱满的技术问题，具有防止地表沉降，保证盾构施工安全、连续、高效、优质的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种盾构施工超近距离注浆方法，包括盾构机和同步注浆，在所述同步注浆的同时，还进行深孔注浆；所述同步注浆用于填充拼装管片与所述盾构机之间的建筑空隙，防止地表沉降；深孔注浆是在拼装管片上打一个以上的孔及其对应的预打深孔，并插进外露的深孔注浆管，再对所述深孔注浆管进行注浆。

进一步地，所述深孔注浆管的底端设有阀门；所述深孔注浆管的侧部设有若干小孔。

进一步地，所述在同步注浆的同时，还进行深孔注浆，解释为：所述深孔注浆的注浆位置选择在安装管片后的五环内进行，也称超近距离同步注浆。

进一步地，所述深孔长度为1.2-2m。

进一步地，在所述盾构机的后部设有盾尾刷，为了防止盾尾刷被击穿，使盾构机后部的同步注浆和深孔注浆共同作用下的综合注浆压力值小于盾尾刷的极限耐压值。

本发明的目的还在于提供一种盾构施工超近距离注浆装置，包括同步注浆装置，还设有深孔注浆装置，所述深孔注浆装置包括深孔注浆管、与所述深孔注浆管连接的注浆头、与所述注浆头连接的阀门，所述阀门和深孔注浆管路之间设有可拆卸连接器，所述深孔注浆管路与注浆泵连接。

进一步地，所述深孔注浆管的侧部设有若干小孔；所述深孔注浆管长度为1.2-2m。

进一步地，所述注浆头和深孔注浆管之间设置单向阀，防止浆液倒流；所述注浆头和阀门通过螺纹连接，所述阀门为高压耐磨阀门；所述注浆头和管片之间通过螺纹连接。

进一步地，所述可拆卸连接器为三通管件，所述深孔注浆管路由水泥浆管路和水玻璃管路组成，所述水泥浆管路和水玻璃管路在所述三通管件处汇合。

进一步地，所述可拆卸连接器的上端设有压力表。

本发明提供的盾构施工超近距离注浆技术的有益效果在于：与现有技术相比，本发明盾构施工超近距离注浆方法及注浆装置，通过研究超近距离注浆方法，将深孔注浆管插入到土体深部，与同步注浆共同施工，解决了在盾构法隧道施工过程中，普通二次注浆无法控制地表沉降的难题；另外由于同步注浆与深部注浆共同实施，作用于建筑空隙处压力大，容易将盾尾刷击穿，此注浆方法提出了盾尾刷的防止击穿措施，避免了在注浆时盾尾刷被击穿；在深孔注浆管的底部设有防倒流器件，防止浆液倒流至注浆管中，堵塞注浆头，该装置具有拆卸简单、使用方便、交叉施工影响小、防止地表沉降的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的盾构施工超近距离注浆技术的模型安装示意图；

图2为图1中的A处的局部放大图。

其中，图中各附图标记：1-盾构机；2-管片；3-建筑空隙；4-同步注浆孔；5-深孔注浆管；6-注浆头；7-阀门；8-深孔注浆管路；9-盾尾刷；10-可拆卸连接器；11-水泥浆管路；12-水玻璃管路；13-单向阀；14-压力表。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请一并参阅图1-图2，现对本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法进行说明。所述盾构施工超近距离注浆方法，包括盾构机和同步注浆，在所述同步注浆的同时，还进行深孔注浆；所述同步注浆用于填充拼装管片2与所述盾构机1之间的建筑空隙3，防止地表沉降；深孔注浆是在拼装管片2上打一个以上的孔及其对应的预打深孔，并插进外露的深孔注浆管5，再对所述深孔注浆管5进行注浆。

本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法是：超近距离深孔注浆是将深孔注浆管5深入到土体深部，并与盾构机1的同步注浆共同实施注浆作业，同步注浆将浆液充分填充建筑空隙3内，深部注浆将浆液注入到土体深部，作用是稳定与加固隧道四周的土体，防止地层松弛产生变形，避免二次补充注浆，能够充分防止地表沉降的发生。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法的一种具体实施方式，所述深孔注浆管5的底端设有阀门7；所述深孔注浆管5的侧部设有若干小孔。阀门7安装在深孔注浆管5的下端，与可拆卸连接器10活动连接，在需要注浆时打开阀门7即可向深孔注浆管5内注浆，操作完毕后即可关闭阀门，方便操作；深孔注浆管5外侧的小孔能使浆液穿过，使深孔注浆管5与土体更加充分接触，提高摩擦力。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法的一种具体实施方式，所述在同步注浆的同时，还进行深孔注浆，解释为：所述深孔注浆的注浆位置选择在安装管片2后的五环内进行，由于同步注浆和深孔注浆所施工的位置比较接近，也称超近距离同步注浆。由于配合共同作用下的注浆压力比较大，会对盾构机1后部的盾尾刷9产生破坏，故在此也采取了防止盾构刷9防击穿的措施。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法的一种具体实施方式，所述深孔长度为1.2-2m。该深孔长度能使深孔注浆管完全插入到深孔内部实施注浆。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法的一种具体实施方式，在所述盾构机1的后部设有盾尾刷9，为了防止盾尾刷9被击穿，使盾构机1后部的同步注浆和深孔注浆共同作用下的综合注浆压力值小于盾尾刷9的极限耐压值。

本发明提供的盾构施工超近距离注浆方法的有益效果在于：与现有技术相比，通过研究超近距离深孔注浆方法，将深孔注浆管5插入到土体深部，与同步注浆共同施工，解决了在盾构法隧道施工过程中，普通二次注浆无法控制地表沉降的难题；另外由于同步注浆与深部注浆共同实施，作用于建筑空隙3处压力大，容易将盾尾刷击穿，此施工方法提出了盾尾刷9的防止击穿措施，避免了在注浆时盾尾刷9被击穿；在深孔注浆管5的底部设有防倒流器件，防止浆液倒流至注浆管中，堵塞注浆头，该装置具有拆卸简单、使用方便、交叉施工影响小、提高了盾构机的掘进效率，有效防止地表沉降的优点。

另外本发明的施工方法还提供了同步注浆和深孔注浆共同压力作用下的盾尾刷9防击穿的措施：一是确定深孔注浆管5的长度；二是确定注浆时间；三是确定注浆压力。

第一是确定深孔注浆管5的长度，选用长度为1.5米、管径为1寸的深孔注浆管5伸入地层1.15米，避免直接接触盾尾刷9，注浆过程中地层对传递给盾尾刷9的压力起到减缓作用，此方法更接近建筑空隙3，做到超近距离深孔注浆施工；

第二是确定注浆时间，超近距离深孔注浆时间选择在盾构掘进过程中，与同步注浆同时施工，随着盾构机1与管片2的分离，建筑空隙3将被填充，由于深孔注浆作用在建筑空隙3的上部地层中，防止地层松弛、应力释放产生的地层变形；

第三是确定注浆压力，盾尾刷9的极限耐压为0.8MPa，同步注浆和深孔注浆综合压力需小于0.6MPa，盾构掘进过程中加强对同步注浆装置的压力检测，确保压力小于0.6MPa，同时加大盾尾刷9处的盾尾油脂的注入量，监测盾尾油脂的压力值，保证盾尾油脂压力值大于注浆压力值。

本发明的另一目的在于提供一种盾构施工超近距离注浆方法所用的注浆装置，包括同步注浆装置，其特征在于：还设有深孔注浆装置，所述盾构机1向前推进、盾构机1与拼装的管片2之间出现建筑空隙3，所述建筑空隙3通过同步注浆孔注入浆液填充；在所述盾构机1的尾部还设有盾尾刷9和深部注浆装置，所述深孔注浆装置包括深孔注浆管5、与深孔注浆管5连接的注浆头6、与注浆头6连接的阀门7，所述阀门7和深孔注浆管路8之间设有可拆卸连接器10，所述深孔注浆管路8与注浆泵连接，所述深孔注浆管5穿入到土体深部。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆装置的一种具体实施方式，所述深孔注浆管5的侧部设有若干小孔；小孔可以向土体内释放浆液，所述深孔注浆管5长度为1.2-2m。所述盾构机1的同步注浆与所述深部注浆同时操作，充分填充建筑空隙3，防止土体变形。随着盾构机1与管片2的分离，建筑空隙3将更好的被填充，由于深孔注浆作用在建筑空隙3上部地层中，有效的防止了地层松弛、应力释放产生的地层变形。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆装置的一种具体实施方式，所述注浆头6和深孔注浆管5之间设置单向阀13，防止浆液倒流，所述的单向阀13主要是用于注浆头6与深孔注浆管5的连接，单向阀13的内部结构有防倒流设计，防止浆液倒流至注浆头6处，产生堵塞。

所述注浆头6和阀门7通过螺纹连接，所述阀门7为高压耐磨阀门，螺纹连接形式的注浆头6和阀门7，相比于其他方式的连接，如沟槽连接，具有装拆方便、连接稳定、承压大的优点。

所述注浆头6和管片2之间通过螺纹连接，所述管片2的内部设有内螺纹孔，用于与注浆头6的配合，将注浆头6固定在所述管片2内部，稳定注浆头6。

所述深孔注浆管5为高压耐磨橡胶管，所述深孔注浆管5依次穿入阀门7、注浆头6、单向阀13和管片2，并深入管片2外部1.15m。所述的深孔注浆管5的一端深入到土体深部1.15m，深孔注浆管5的另一端依次穿入阀门7、注浆头6、单向阀13和管片2，与阀门7另一端的深孔注浆管路8连接；所述深孔注浆管5为长1.5m，管径为32～33mm的注浆钢管，深孔注浆管5伸入地层1.15m，避免直接接触盾尾刷9，注浆过程中地层可对传递至盾尾刷9的压力起减缓作用，相比常规的二次注浆方法，本方法更为接近建筑空隙3，做到超近距离深孔注浆施工。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆装置的一种具体实施方式，所述可拆卸连接器10为三通管件，所述深孔注浆管路8由水泥浆管路11和水玻璃管路12组成，所述水泥浆管路11和水玻璃管路12在所述三通管件处汇合。在所述可拆卸连接器10的内部设有橡胶圈，密封浆液、防止外漏，在深孔注浆时防止外界的浆液压力大，产生倒流。

进一步地，请一并参阅图1-图2，作为本发明提供的盾构施工超近距离注浆装置的一种具体实施方式，所述可拆卸连接器10的上端设有压力表14。压力表14可以随时监控浆液的注入压力值，方可控制注浆泵的流量。

上述的盾构超近距离注浆装置，工作原理简单，易于掌握，按照上述配件准备组装完毕后即可投入使用，有效的解决了盾构施工中沉降问题，简单实用的注浆技术，解决了沉降问题、提高了掘进效率，有效的解决了在盾构法施工过程中地表沉降危及建（构）筑物、地下管线等风险的发生。本注浆装置经实践证明，成熟、可靠、易于推广，对彻底解决沉降问题有巨大作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.盾构施工超近距离注浆方法，包括盾构机(1)和同步注浆，其特征在于：在所述同步注浆的同时，还进行深孔注浆；所述超近距离为将深孔注浆的注浆位置设置在安装管片(2)后的五环内；所述同步注浆用于填充拼装管片(2)与所述盾构机(1)之间的建筑空隙(3)，防止地表沉降；深孔注浆是在拼装管片(2)上打一个以上的孔及其对应的预打深孔，并插进外露的深孔注浆管(5)，再对所述深孔注浆管(5)进行注浆；深孔长度为1.2-2m；所述的超近距离注浆是将深孔注浆管(5)深入到土体深部，并与盾构机(1)的同步注浆共同实施注浆作业，同步注浆将浆液充分填充建筑空隙(3)内，深部注浆将浆液注入到土体深部，作用是稳定与加固隧道四周的土体，防止地层松弛产生变形，避免二次补充注浆；在所述盾构机(1)的后部设有盾尾刷(9)，为了防止盾尾刷(9)被击穿，使盾构机(1)后部的同步注浆和深孔注浆共同作用下的综合注浆压力值小于盾尾刷(9)的极限耐压值。

2.如权利要求1所述的盾构施工超近距离注浆方法，其特征在于：所述深孔注浆管(5)的底端设有阀门(7)；所述深孔注浆管(5)的侧部设有若干小孔。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的盾构施工超近距离注浆方法所用的注浆装置，包括同步注浆装置，其特征在于：还设有深孔注浆装置，所述深孔注浆装置包括深孔注浆管(5)、与所述深孔注浆管(5)连接的注浆头(6)、与所述注浆头(6)连接的阀门(7)，所述阀门(7)和深孔注浆管路(8)之间设有可拆卸连接器(10)，所述深孔注浆管路(8)与注浆泵连接。

4.如权利要求3所述的注浆装置，其特征在于：所述深孔注浆管(5)的侧部设有若干小孔；所述深孔注浆管(5)长度为1.2-2m。

5.如权利要求3所述的注浆装置，其特征在于：所述注浆头(6)和深孔注浆管(5)之间设置单向阀(13)，防止浆液倒流；所述注浆头(6)和阀门(7)通过螺纹连接，所述阀门(7)为高压耐磨阀门；所述注浆头(6)和管片(2)之间通过螺纹连接。

6.如权利要求3所述的注浆装置，其特征在于：所述可拆卸连接器(10)为三通管件，所述深孔注浆管路(8)由水泥浆管路(11)和水玻璃管路(12)组成，所述水泥浆管路(11)和水玻璃管路(12)在所述三通管件处汇合。

7.如权利要求3所述的注浆装置，其特征在于：所述可拆卸连接器(10)的上端设有压力表(14)。