CN108361043A - 一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法 - Google Patents

一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法 Download PDF

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丁彦杰
江玉生
江华
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Abstract

本发明实施例提供一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法，所述装置包括：盾构刀盘，所述盾构刀盘上由圆心位置向外至少设置三个注浆孔：泡沫注浆孔、膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔；泡沫注入泵，通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接；高分子注入泵，通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接；膨润土注入泵，通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接，本发明实施例达到了保证盾构顺利的掘进，泡沫注入孔保证泡沫起到对刀盘减阻的作用，膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔，达到针对富水中粗砂层地区施工时，改良渣土流塑性和渗透性的目的。

Description

一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，尤其涉及一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法。
背景技术
土压平衡盾构施工中需要对开挖面前方的土体进行改良以维持掌子面的稳定，增加掘进效率。盾构在穿越富水砂层等复杂地层时，地层渗透性高，土体流塑性差，刀盘及螺旋输送机磨损严重,开挖面土压平衡不易保持，容易崩塌；隧道穿越富水粉砂、砂质粉土层具有渗流液化的特性，在动水压力作用下易造成开挖面失稳、压力舱闭塞、压力舱结饼、喷涌等问题。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：针对富水中粗砂层地区施工时，容易产生喷涌、流塑性不佳等技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种盾构施工的渣土改良施工装置及方法，以达到改良渣土流塑性和渗透性的目的。
一方面，本发明实施例提供了一种盾构施工的渣土改良施工装置，所述装置包括：
盾构刀盘，所述盾构刀盘上由圆心位置向外至少设置三个注浆孔：泡沫注浆孔、膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔；
泡沫注入泵，通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接；
高分子注入泵，通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接；
膨润土注入泵，通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接。
另一方面，本发明实施例提供了一种盾构施工的渣土改良施工方法，所述方法应用于上述盾构施工的渣土改良施工装置，所述方法针对富水中粗砂层地区施工时，包括：
将泡沫注入泵通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接，注入泡沫；
将高分子注入泵通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接，注入高分子材料溶液；
将膨润土注入泵通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接，注入膨润土溶液。
上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述装置包括：盾构刀盘，所述盾构刀盘上由圆心位置向外至少设置三个注浆孔：泡沫注浆孔、膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔；泡沫注入泵，通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接；高分子注入泵，通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接；膨润土注入泵，通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接的技术手段，所以达到了保证盾构顺利的掘进，泡沫注入孔保证泡沫起到对刀盘减阻的作用，膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔，达到针对富水中粗砂层地区施工时，改良渣土流塑性和渗透性的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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为本发明实施例一种盾构施工的渣土改良施工装置结构示意图；
图2为本发明实施例盾构刀盘上的注浆孔布局示意图；
图3为本发明实施例一种盾构施工的渣土改良施工方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例一种盾构施工的渣土改良施工装置结构示意图，所述装置包括：
盾构刀盘10，所述盾构刀盘10上由圆心位置向外至少设置三个注浆孔：泡沫注浆孔、膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔4；
泡沫注入泵11，通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接；
高分子注入泵12，通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔4相连接；
膨润土注入泵13，通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接。
优选地，所述泡沫注浆孔包括三个泡沫注浆孔(1、2、6)，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置，如图2所示，为本发明实施例盾构刀盘上的注浆孔布局示意图。
优选地，所述膨润土溶液注浆孔包括两个泡沫注浆孔(3、5)，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置，如图2所示，为本发明实施例盾构刀盘上的注浆孔布局示意图。
优选地，针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵13的膨润土溶液注入率为4％～8％；所述高分子注入泵12的高分子材料溶液注入率为2％～3％；所述泡沫注入泵11的泡沫注入率为15％～18％。
优选地，针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵13的膨润土溶液注入速率为3～5m3/h；所述高分子注入泵12的高分子材料溶液注入速率为2～3m3/h；所述泡沫注入泵11的泡沫注入速率为10m3/h。
如图3所示，为本发明实施例一种盾构施工的渣土改良施工方法示意图，所述方法应用于上述盾构施工的渣土改良施工装置，所述方法针对富水中粗砂层地区施工时，包括：
301、将泡沫注入泵通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接，注入泡沫；
302、将高分子注入泵通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接，注入高分子材料溶液；
303、将膨润土注入泵通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接，注入膨润土溶液。
优选地，所述泡沫注浆孔包括三个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
优选地，所述膨润土溶液注浆孔包括两个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
优选地，针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入率为4％～8％；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入率为2％～3％；所述泡沫注入泵的泡沫注入率为15％～18％。
优选地，针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入速率为3～5m3/h；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入速率为2～3m3/h；所述泡沫注入泵的泡沫注入速率为10m3/h。
本发明具体应用实例中，泵送设备参数可设置为：
①膨润土注入泵13：能力10m3/h，压力1.0mpa，功率3KW。
②高分子注入泵12：能力5m3/h，压力1.0mpa，功率2KW。
③泡沫注入泵11：能力12m3/h，压力1.5mpa，功率3KW。
(1)注入量：
在富水砂层中，控制膨润土注入率为4％～8％，高分子注入率为2％～3％，泡沫注入率为15％～18％。按土压平衡盾构的刀盘直径为开挖一环长度为1.2m计算，盾构施工时注入量为：膨润土1.49m3～2.97m3，高分子0.74m3～1.11m3，泡沫5.57m3～6.69m3。
(2)注入速率：
膨润土注入速率为3～5m3/h，高分子注入速率为2～3m3/h，泡沫10m3/h。
本发明实施例达到了保证盾构顺利的掘进，泡沫注入孔保证泡沫起到对刀盘减阻的作用，膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔，达到针对富水中粗砂层地区施工时，改良渣土流塑性和渗透性的目的。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构施工的渣土改良施工装置，其特征在于，所述装置包括：
盾构刀盘，所述盾构刀盘上由圆心位置向外至少设置三个注浆孔：泡沫注浆孔、膨润土溶液注浆孔、高分子材料溶液注浆孔；
泡沫注入泵，通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接；
高分子注入泵，通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接；
膨润土注入泵，通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接。
2.如权利要求1所述盾构施工的渣土改良施工装置，其特征在于，所述泡沫注浆孔包括三个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
3.如权利要求1所述盾构施工的渣土改良施工装置，其特征在于，所述膨润土溶液注浆孔包括两个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
4.如权利要求1所述盾构施工的渣土改良施工装置，其特征在于，
针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入率为4％～8％；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入率为2％～3％；所述泡沫注入泵的泡沫注入率为15％～18％。
5.如权利要求4所述盾构施工的渣土改良施工装置，其特征在于，
针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入速率为3～5m3/h；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入速率为2～3m3/h；所述泡沫注入泵的泡沫注入速率为10m3/h。
6.一种盾构施工的渣土改良施工方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述盾构施工的渣土改良施工装置，所述方法针对富水中粗砂层地区施工时，包括：
将泡沫注入泵通过泡沫输送管和所述泡沫注浆孔相连接，注入泡沫；
将高分子注入泵通过高分子材料溶液输送管和所述高分子材料溶液注浆孔相连接，注入高分子材料溶液；
将膨润土注入泵通过膨润土溶液输送管和所述膨润土溶液注浆孔相连接，注入膨润土溶液。
7.如权利要求6所述盾构施工的渣土改良施工方法，其特征在于，所述泡沫注浆孔包括三个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
8.如权利要求6所述盾构施工的渣土改良施工方法，其特征在于，所述膨润土溶液注浆孔包括两个泡沫注浆孔，于所述盾构刀盘上由圆心位置向外扩散设置。
9.如权利要求6所述盾构施工的渣土改良施工方法，其特征在于，
针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入率为4％～8％；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入率为2％～3％；所述泡沫注入泵的泡沫注入率为15％～18％。
10.如权利要求9所述盾构施工的渣土改良施工方法，其特征在于，
针对富水中粗砂层地区，所述膨润土注入泵的膨润土溶液注入速率为3～5m3/h；所述高分子注入泵的高分子材料溶液注入速率为2～3m3/h；所述泡沫注入泵的泡沫注入速率为10m3/h。
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