CN113217037B - 一种单护盾tbm或盾构管片壁后的回填系统及回填方法 - Google Patents

一种单护盾tbm或盾构管片壁后的回填系统及回填方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统及回填方法，回填系统包括砂浆运输设备、注浆泵和注浆机构，砂浆运输设备和注浆泵之间通过抽浆管可拆卸连接，注浆机构至少有两个，每个注浆机构包括注浆头，用于与管片上设置的注浆孔连接并向管片壁后注浆；注浆孔分为第一组注浆孔和第二组注浆孔，第一组注浆孔设置在单护盾TBM或盾构机体的中部，第二组注浆孔设置在单护盾TBM或盾构机体的尾部；注浆泵和每个注浆机构之间通过注浆管连接。本发明所述回填方法采用回填系统二次注浆进行管片壁后填充，可减小隧道环境污染，提高壁后填充质量，减少成型隧道质量缺陷，提升施工效率。

Description

一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统及回填方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统及回填方法。
背景技术
随着城市地铁不断发展，单护盾TBM设备广泛应用于国内地铁领域，同时盾构设备不断升级制造，多模式盾构设备技术不断创新，能同时满足全断面硬岩及软土地层掘进，在掘进过程中采用预制钢筋混凝土结构件(管片)拼装或螺栓连接衬砌，预制管片外壁与围岩之间的空腔必须回填密实。由于掘进地层不一致，采用掘进模式不同，对管片外壁与围岩之间的空腔剂管片壁后的回填方法也存在着不同。目前单护盾TBM全断面硬岩掘进过程中，通常采用在管片后方吹填豆粒石及补充注浆方式进行成型管片壁后进行填充，盾构在全断面硬岩中掘进时，均采用同步浆液进行管片壁后填充。单护盾TBM施工采用吹点豆粒石及注浆填充及时，能较好的完成管片壁后填充及成型管片固定，但由于施工工艺复杂，对施工进度造成影响较大，同时吹填豆粒石所产生的粉尘对隧道污染较为严重，造成恶劣的洞内施工环境。盾构穿越全断面硬岩掘进过程，由于全断面硬岩掘进时采用不带压空仓模式进行掘进，采用常规同步浆液进行跟踪注浆，易出现大量浆液流向盾体及土仓，造成盾构包裹及舱内刀盘封死情况，严重影响设备运行；目前国内盾构穿越全断面硬岩，多数采用延迟注浆方法进行注浆填充，但延迟注浆因浆液不能及时填充，易造成成型管片下沉及位移现象，引起成型管片错台、破损及渗漏，出现质量事故及隐患。中国专利CN105804770B公开了一种TBM法隧道或隧洞施工的回填方法及其设备，在TBM预制衬砌结构管片外壁与围岩壁之间的空腔全洞段360°范围回填，底拱部砂浆、速凝砂浆回填，两侧拱部豆砾石灌浆回填，顶拱部混合砂浆回填；或底拱部砂浆回填、速凝砂浆回填，两侧拱部细石混凝土、速凝细石混凝土回填，顶拱部混合砂浆回填；该方法虽能克服了豆砾石灌浆回填的技术缺陷，保证工程质量,但采用分段填充，施工过程复杂，工期较长，不利用实际过程中的施工。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中单护盾TBM或盾构机在回填过程中所存在的上述不足，提供一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统及回填方法，通过二次注浆进行管片壁后填充，减小隧道环境污染，提高壁后填充质量，减少成型隧道质量缺陷，提升施工效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统，所述回填系统包括砂浆运输设备、注浆泵和注浆机构，所述砂浆运输设备和所述注浆泵之间通过抽浆管可拆卸连接，所述注浆机构至少有两个，每个所述注浆机构包括注浆头，用于与管片上设置的注浆孔连接并向管片壁后注浆；所述注浆孔分为第一组注浆孔和第二组注浆孔，所述第一组注浆孔设置在单护盾TBM或盾构机体的中部，所述第二组注浆孔设置在单护盾TBM或盾构机体的尾部；所述注浆泵和每个所述注浆机构之间通过注浆管连接，每个所述注浆管与所述注浆泵之间为可拆卸连接。
本发明所述的回填系统包括砂浆运输设备、注浆泵和注浆机构，注浆孔分为第一组注浆孔和第二组注浆孔，其中注浆泵、注浆管、注浆机构、第一组注浆孔依次连接可形成第一次注浆管道，注浆泵、注浆管、注浆机构、第二组注浆孔依次连接可形成第二次注浆管道，在单护盾TBM或盾构推进过程中，同一位置管片壁后的空腔采用第一次注浆和第二次补注浆的二次注浆方式完成回填，且不同位置可同时进行第一次注浆和第二次注浆，节约时间，提升施工效率，这种二次注浆的方式可提高壁后填充质量，减少成型隧道质量缺陷。
作为本发明的优选方案，所述注浆孔内设置有连接套，所述注浆头与所述注浆孔连接时是设置在所述连接套内，可使所述注浆头与所述注浆孔连接紧密，防止注浆过程中漏浆。
作为本发明的优选方案，所述注浆管与所述注浆机构之间为可拆卸连接。
作为本发明的优选方案，所述注浆机构上设置第一控制阀，用于控制注浆。所述第一控制阀设置在所述注浆头的上游。
作为本发明的优选方案，所述第一组注浆孔和所述第二组注浆孔均包括两个注浆孔，用于二次注浆。
作为本发明的更优选方案，在隧道的横截面上，管片上设置有两个所述注浆孔，两个所述注浆孔分别设置在11点位和1点位，两个所述注浆孔的设置可保证砂浆填充满管片外壁与隧道开挖面之间的空腔。
作为本发明的优选方案，所述注浆机构还包括旁路管，所述旁路管在第一控制阀的上游且与所述注浆管连接，用于完成回填后泄压，所述旁路管上设置有第二控制阀。
作为本发明的优选方案，所述注浆管与所述注浆泵连接的端头处设置有卡扣，所述卡扣的设置方便所述注浆管与所述注浆泵的连接和拆卸。
本发明第二方面提供了一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填方法，所述回填方法采用单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统，上述所述回填方法包括以下步骤：
S1、制备砂浆，装入所述所述砂浆运输设备，运输至单护盾TBM或盾构内，连接所述所述砂浆运输设备和所述注浆泵；
S2、连接所述注浆泵和每个所述注浆机构，所述注浆机构和所述第一组注浆孔对应连接，形成第一注浆通道；所述注浆机构和所述第二组注浆孔对应连接，形成第二注浆通道；
S3、在单护盾TBM或盾构推进过程中，通过所述第一注浆通道进行第一次回填砂浆，形成第一次回填区域；
S4、单护盾TBM或盾构前移，所述第二组注浆孔到达第一次回填区域时，开孔检查，若第一次回填区域不饱满，进行第二次回填砂浆；若第一次回填区域饱满，不进行第二次回填砂浆；
S5、依次循环步骤S3和步骤S4进行回填，完成管片壁后的回填。
在本发明中，检查第一次回填区域是否饱满是指所述注浆孔处砂浆填充是否饱满。在管片壁后的回填过程中，二次注浆的第一次回填砂浆是整个管片壁后的回填的主要过程，第二组注浆孔用于检查和补充回填砂浆。
作为本发明的优选方案，所述砂浆包括以下重量份数的原料制备而成：10-20份水泥、5-10份膨润土、25-35份粉煤灰、100-110份砂、20-30份水。采用上述的原料在隧道外地面上搅拌混合成所述砂浆，装入所述砂浆运输设备中，待用。所述砂浆制备后比重控制在1.8-1.95范围内，所述砂浆倾析率＜5％，泌水性≤3％，初凝时间为4-6小时，凝固后强度值≥2.5MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明公开一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统和回填方法，其中注浆泵、注浆管、注浆机构、第一组注浆孔依次连接可形成第一次注浆管道，注浆泵、注浆管、注浆机构、第二组注浆孔依次连接可形成第二次注浆管道，在单护盾TBM或盾构推进过程中，同一位置管片壁后的空腔采用第一次注浆和第二次补注浆的二次注浆方式进行管片壁后填充，且不同位置可同时进行第一次注浆和第二次注浆，节约时间，提升施工效率，这种两次注浆的方式可提高壁后填充质量，减少成型隧道质量缺陷，减小隧道环境污染。
附图说明：
图1为本发明单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统的结构示意图；
图2为本发明单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统的横截面示意图；
图3为本发明单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统的局部放大图；
图中标记：1-砂浆运输设备，2-注浆泵，3-注浆头，41-第一组注浆孔，42-第二组注浆孔，5-管片，6-连接套，7-卡扣，8-隧道开挖面，101-抽浆管，102-注浆管，103-旁路管，104-第一控制阀，105-第二控制阀。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-3所示，一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填系统，回填系统包括砂浆运输设备1、注浆泵2和注浆机构，砂浆运输设备1和注浆泵2之间通过抽浆管101可拆卸连接，注浆机构至少有两个，每个注浆机构包括注浆头3，用于与管片5上设置的注浆孔连接并向管片壁后注浆；注浆孔3分为第一组注浆孔41和第二组注浆孔42，第一组注浆孔41设置在单护盾TBM或盾构机体的中部，第二组注浆孔42设置在单护盾TBM或盾构机体的尾部；注浆泵2和每个注浆机构之间通过注浆管102连接，每个注浆管102与注浆泵2之间为可拆卸连接。
注浆孔内设置有连接套6，注浆头3与注浆孔连接时是设置在连接套6内，可使注浆头3与注浆孔连接紧密，防止注浆过程中漏浆。注浆管102与注浆机构之间为可拆卸连接，注浆机构上设置第一控制阀104，用于控制注浆；注浆机构还包括旁路管103，旁路管103在第一控制阀101的上游且与注浆管102连接，用于完成回填后泄压，旁路管103上设置有第二控制阀105。在本实施例中，注浆管102与注浆泵2连接的端头处设置有卡扣7，卡扣7的设置方便注浆管与注浆泵2的连接和拆卸。
第一组注浆孔41和第二组注浆孔42均包括两个注浆孔，用于二次注浆。在隧道的横截面上，管片上设置有两个注浆孔，两个注浆孔分别设置在11点位和1点位。注浆泵2、注浆管102、注浆机构、第一组注浆孔41依次连接可形成第一次注浆管道，注浆泵2、注浆管102、注浆机构、第二组注浆孔42依次连接可形成第二次注浆管道，在单护盾TBM或盾构推进过程中，同一位置的管片壁后即管片外壁与隧道开挖面之间的空腔可进行两次注浆，且可同时进行不同位置的第一次注浆和第二次注浆，节约时间，提升施工效率。
实施例2
本实施例提供了一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填方法，回填方法采用实施例1提供的回填系统，回填方法包括以下步骤：
S1、制备砂浆，装入砂浆运输设备1，运输至单护盾TBM或盾构内，连接砂浆运输设备1和注浆泵2；
S2、连接注浆泵2和每个注浆机构，注浆机构和第一组注浆孔41对应连接，形成第一注浆通道；注浆机构和第二组注浆孔42对应连接，形成第二注浆通道；
S3、在单护盾TBM或盾构推进过程中，通过第一注浆通道进行第一次回填砂浆，形成第一次回填区域；
S4、单护盾TBM或盾构前移，第二组注浆孔42到达第一次回填区域时，开孔检查，若第一次回填区域不饱满，进行第二次回填砂浆；若第一次回填区域饱满，不进行第二次回填砂浆；
S5、依次循环步骤S3和步骤S4进行回填，完成管片壁后的回填。
砂浆包括以下重量份数的原料制备而成：10-20份水泥、5-10份膨润土、25-35份粉煤灰、100-110份砂、20-30份水。
采用上述的原料在隧道外地面上搅拌混合成砂浆，具体为在施工场地内修建拌合站系统，严格按照配比进行拌制，砂浆制备后比重控制在1.8-1.95范围内，砂浆倾析率＜5％，泌水性≤3％，初凝时间为4-6小时，凝固后强度值≥2.5MPa。拌制后砂浆采用储浆罐进行储存，存储过程中进行持续搅拌，防止砂浆出现凝固，装入砂浆运输设备中运输至隧道内。在回填过程中输送压力严格控制＜3MPa。在回填过程中，检查第一次回填区域是否饱满是指注浆孔处砂浆填充是否饱满，若砂浆未填满注浆孔处，有缺陷，则第一次回填区域不饱满。
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 (9)

1.一种单护盾TBM或盾构管片壁后的回填方法，其特征在于，所述回填方法采用的回填系统包括砂浆运输设备(1)、注浆泵(2)和注浆机构，所述砂浆运输设备(1)和所述注浆泵(2)之间通过抽浆管(101)可拆卸连接，所述注浆机构至少有两个，每个所述注浆机构包括注浆头(3)，用于与管片(5)上设置的注浆孔连接并向管片壁后注浆；所述注浆孔分为第一组注浆孔(41)和第二组注浆孔(42)，所述第一组注浆孔(41)设置在单护盾TBM或盾构机体的中部，所述第二组注浆孔(42)设置在单护盾TBM或盾构机体的尾部；所述注浆泵(2)和每个所述注浆机构之间通过注浆管(102)连接，每个所述注浆管(102)与所述注浆泵(2)之间为可拆卸连接；所述回填方法包括以下步骤：
S1、制备砂浆，装入所述砂浆运输设备(1)，运输至单护盾TBM或盾构内，连接所述砂浆运输设备(1)和所述注浆泵(2)；
S2、连接所述注浆泵(2)和每个所述注浆机构，所述注浆机构和所述第一组注浆孔(41)对应连接，形成第一注浆通道；所述注浆机构和所述第二组注浆孔(42)对应连接，形成第二注浆通道；
S3、在单护盾TBM或盾构推进过程中，通过所述第一注浆通道进行第一次回填砂浆，形成第一次回填区域；
S4、单护盾TBM或盾构前移，所述第二组注浆孔(42)到达第一次回填区域时，开孔检查，若第一次回填区域不饱满，进行第二次回填砂浆；若第一次回填区域饱满，不进行第二次回填砂浆；
S5、依次循环步骤S3和步骤S4进行回填，完成管片壁后的回填。
2.根据权利要求1所述回填方法，其特征在于，所述注浆孔内设置有连接套(6)，所述注浆头(3)与所述注浆孔连接时是设置在所述连接套(6)内。
3.根据权利要求1所述回填方法，其特征在于，所述注浆管(102)与所述注浆机构之间为可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述回填方法，其特征在于，所述第一组注浆孔(41)和所述第二组注浆孔(42)均包括两个注浆孔。
5.根据权利要求4所述回填方法，其特征在于，在隧道的横截面上，管片(5)上设置有两个所述注浆孔，两个所述注浆孔分别设置在11点位和1点位。
6.根据权利要求1所述回填方法，其特征在于，所述注浆机构上设置第一控制阀(104)，所述第一控制阀(104)设置在所述注浆头(3)的上游。
7.根据权利要求6所述回填方法，其特征在于，所述注浆机构还包括旁路管(103)，所述旁路管(103)在所述第一控制阀(104)的上游且与所述注浆管(102)连接；所述旁路管(103)上设置有第二控制阀(105)。
8.根据权利要求1所述回填方法，其特征在于，所述注浆管(102)与所述注浆泵(2)连接的端头处设置有卡扣(7)。
9.根据权利要求1所述回填方法，所述砂浆包括以下重量份数的原料制备而成：10-20份水泥、5-10份膨润土、25-35份粉煤灰、100-110份砂、20-30份水。
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