CN115012994B - 一种盾构同步双液注浆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构同步双液注浆工艺，包括以下步骤：（1）将膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水放入贮液罐搅拌器内搅拌混合，配置成A液；（2）通过压送注入泵将A液注入台车旋转搅拌罐内进行二次搅拌；（3）将水和水玻璃注入后方台车贮液槽内进行搅拌混合，配置成B液；（4）将台车旋转搅拌罐内的A液和后方台车贮液槽内的B液通过注入泵注入混合装置内，制成混合浆液；（5）将混合装置内的混合浆液注入注浆管道内，由注浆管道的注浆口充填至地层和管片之间的空隙。本发明所采用的同步双液注浆工艺，先在坑外分别配置A液和B液，再分别将A液和B液输送至坑内进行混合，保证混合浆液能以最短的速度充填到地层和管片之间的间隙内。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构同步双液注浆工艺。
背景技术
在盾构隧道施工过程中，壁后注浆是填充盾尾空隙、防止地表沉降、稳定衬砌管片的重要工序。目前多使用硬性浆、惰性浆进行注浆充填，浆液的凝结时间长，注入盾尾空隙后，浆液呈液态流动状态的持续时间长，产生的浮力作用在管片上使得管片发生上浮位移，不利于管片的稳定，并且，在盾构隧道施工过程中，普遍采用单液注浆，凝结效果差。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种采用两种浆液混合注浆，可实现快速凝结，凝结效果好的盾构同步双液注浆工艺。
本发明解决技术问题所采用的方案是：一种盾构同步双液注浆工艺，包括以下步骤：
（1）将膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水放入贮液罐搅拌器内搅拌混合，配置成A液；
（2）通过压送注入泵将A液注入台车旋转搅拌罐内进行二次搅拌；
（3）将水和水玻璃注入后方台车贮液槽内进行搅拌混合，配置成B液；
（4）将台车旋转搅拌罐内的A液和后方台车贮液槽内的B液通过注入泵注入混合装置内，制成混合浆液；
（5）将混合装置内的混合浆液注入注浆管道内，由注浆管道的注浆口充填至地层和管片之间的空隙。
进一步的，为了实现较好的充填效果；在步骤（1）中，所述膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水的配比为350：0.5：2：0.3：1.2：865。
进一步的，为了缩短水泥浆的凝结时间，实现快速凝结；在步骤（3）中，所述水玻璃的浓度为30～40波美度，水与水玻璃按质量比为2:1～1:1制备B液。
进一步的，为了保证水泥浆的充填效果和玻璃水的凝结效果；在步骤（4）中，所述A液和B液按25～30：1的体积比进行混合。
进一步的，为了将A液和B液快速混合，并防止进料管堵塞；在步骤（4）中，所述混合装置包括物料罐、位于物料罐上方用于向下挤压物料的挤压机构以及位于物料罐下方用于将A液和B液充分混合的混合机构，所述物料罐上连接有两根分别用于注入A液和B液的进料管，所述进料管上连接有冲洗管，所述冲洗管与进料管之间的夹角为30度，所述冲洗管上设有冲洗阀，所述进料管上还设有位于冲洗管外侧的开关阀。
进一步的，为了通过压力打开进料口，从而保证精准进料；所述物料罐上分别设有用于安装两根进料管的第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口相对设置，所述物料罐内设有用于封堵第一进料口和第二进料口的可伸缩组件，所述可伸缩组件包括固定杆、活动设于固定杆两端的伸缩杆以及设于伸缩杆端部用于封堵第一进料口或第二进料口的橡胶堵头，所述橡胶堵头呈圆锥状，所述伸缩杆上套设在用于推顶橡胶堵头封堵在第一进料口或第二进料口上的复位弹簧，所述物料罐内设有用于固定安装固定杆的支架。
进一步的，为了挤压物料，驱动物料向混合机构运动；所述物料罐的顶部设有开口，所述挤压机构包括可拆卸安装在开口上的弹性橡胶盖和用于驱动弹性橡胶盖向下变形挤压物料的挤压气缸，所述挤压气缸安装在机架上，所述挤压气缸的气缸杆与弹性橡胶盖连接以驱动弹性橡胶盖向下变形。
进一步的，为了在不影响物料正常进料的同时，将A液和B液混合均匀，实现动态混合；所述混合机构包括混合罐和设于混合罐内用于混合A液和B液的混合组件，所述混合罐的上端设有用于与物料罐连接的进料口，所述混合罐的下端设有用于与注浆管道连接的出料口。
进一步的，为了将A液和B液均匀混合；所述混合组件包括固定轴、偏心导流筒和用于驱动偏心导流筒左右偏移的电磁组，所述电磁组包括两块分别位于混合罐左右两侧的电磁铁，所述固定轴固定安装在混合罐内，两块电磁铁分别位于固定轴的径向两侧，所述偏心导流筒活动套设在固定轴上，且所述偏心导流筒的内径大于固定轴的外径，以便两侧的电磁铁交替产生磁场时驱动偏心导流筒相对固定轴左右偏移和转动实现对A液和B液的动态混合。
进一步的，为了保证浆液的同步注浆；在步骤（5）中，所述注浆管道包括注浆管和半圆形注浆环，所述半圆形注浆环的内侧设有用于容纳浆液的半环形扩容腔，所述注浆管的一端与混合装置连接，注浆管的另一端与半环形扩容腔连接，所述半圆形注浆环的外侧设有半环形橡胶唇，所述半环形橡胶唇包括弹性上唇和弹性下唇，所述弹性上唇和弹性下唇之间形成有半环形缝隙以便半环形扩容腔压力增大时浆液由半环形缝隙同时挤出充填至地层和管片之间的空隙。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
（1）本发明所采用的同步双液注浆工艺，既适用于管片壁后注浆，也适用于盾体注浆，盾体注浆就是通过盾体注浆孔注入，先在隧道内分别配置A液和B液，再分别将A液和B液输送至盾构机壳体外侧进行快速混合，保证混合浆液能以最短的速度填充到地层和盾构机壳体之间的间隙内，从而有效防止混合浆液在充填前发生凝结，堵塞管道，并且，双液注浆凝结效果好，凝结速度快；
（2）本发明通过设置物料罐，对A液和B液初步进行混合，A液和B液分别通过两根进料管分别注入物料罐，进料管上设置的冲洗管可及时对进料管进行冲洗，有效防止进料管堵塞，清洗时，通过打开冲洗阀，关闭开关阀，有效防止污染，并且，物料罐的顶部设置弹性橡胶盖，通过挤压气缸向下挤压弹性橡胶盖，使弹性橡胶盖发生变形，进而挤压物料向下移动，从而完成推进物料的目的；
（3）本发明采用在物料罐下方设置混合机构，物料罐内的物料被向下推进，在混合罐进行二次混合，偏心导流筒为圆柱形，活动套设在固定轴上，将混合罐分隔成左右两个通道，因偏心导流筒的内径远大于固定轴的外径，偏心导流筒可相对固定轴左右偏移，混合罐两侧设有电磁铁，当两个电磁铁高速交替产生磁场，就会带动偏心导流筒不断左右偏摆，偏心导流筒反复左右摆动会形成复杂的紊流效果，从而增加A液和B液的混合效果，因A液和B液的混合过程是在流动中完成的动态混合，其动量损失小，且无需专门的拌料装置和容器，所占空间小；
（4）本发明还可以通过磁场控制其左右偏移的量，从而调节两侧通道的流量和压强，同时因偏心导流筒可转动安装，当偏心导流筒两侧压强不同造成粘滞性不同，就会带动偏心导流筒在这一过程中发生旋转，从而实现既能减少对流体的阻力，又能利用流体的覆壁效应使一部分流体反向对冲，从而大大提高混合效果；
（5）本发明注浆管道可实现同时出料同步注浆，具体的，半环形缝隙由弹性上唇和弹性下唇组成，在静力状态下会闭合在一起，只有当环形扩容腔内压力超过阈值半环形缝隙才会张开，注浆时，混合装置的混合浆液通过注浆泵输送至注浆管内，汇集在半圆形注浆环的环形扩容腔内，当混合浆液源源不断汇入环形扩容腔内，会导致环形扩容腔压力增加，当环形扩容腔无法承载混合浆液时，混合浆液会挤开半环形缝隙，同时由半环形缝隙挤出充填到地层和管片之间的间隙内，从而实现同步出料。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明：
图1是混合装置的结构示意图；
图2是混合装置的结构剖视图；
图3是混合装置的立体剖视图；
图4是注浆管道的结构示意图；
图5是注浆管道的结构剖视图。
图中：物料罐1；第一进料口101；第二进料口102；进料管2；冲洗管3；固定杆4；伸缩杆5；橡胶堵头6；支架7；弹性橡胶盖8；挤压气缸9；混合罐10；固定轴11；偏心导流筒12；电磁铁13；注浆管14；半圆形注浆环15；半环形扩容腔16；弹性上唇17；弹性下唇18；半环形缝隙19；复位弹簧20。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：
具体实施例：本实施例提供一种盾构同步双液注浆工艺，包括以下步骤：
（1）将膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水放入贮液罐搅拌器内搅拌混合，配置成A液；
（2）通过压送注入泵将A液注入台车旋转搅拌罐内进行二次搅拌；
（3）将水和水玻璃注入后方台车贮液槽内进行搅拌混合，配置成B液；
（4）将台车旋转搅拌罐内的A液和后方台车贮液槽内的B液通过注入泵注入混合装置内，制成混合浆液；
（5）将混合装置内的混合浆液注入注浆管道内，由注浆管道的注浆口充填至地层和管片之间的空隙。
在本实施例中，为了实现较好的充填效果；在步骤（1）中，所述膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水的配比为350：0.5：2：0.3：1.2：865。
在本实施例中，为了缩短水泥浆的凝结时间，实现快速凝结；在步骤（3）中，所述水玻璃的浓度为30～40波美度，水与水玻璃按质量比为2:1～1:1制备B液。
在本实施例中，为了保证水泥浆的充填效果和玻璃水的凝结效果；在步骤（4）中，所述A液和B液按25～30：1的体积比进行混合。
在本实施例中，如图1-3所示，为了将A液和B液快速混合，并防止进料管2堵塞；在步骤（4）中，所述混合装置包括物料罐1、位于物料罐1上方用于向下挤压物料的挤压机构以及位于物料罐1下方用于将A液和B液充分混合的混合机构，所述物料罐1上连接有两根分别用于注入A液和B液的进料管2，所述进料管2上连接有冲洗管3，所述冲洗管3与进料管2之间的夹角为30度，从而保证冲击管的水能以较大的冲击力冲刷进料管2，保证冲刷效果，所述冲洗管3上设有冲洗阀，所述进料管2上还设有位于冲洗管3外侧的开关阀。
在本实施例中，为了通过压力打开进料口，从而保证精准进料；所述物料罐1上分别设有用于安装两根进料管2的第一进料口101和第二进料口102，所述第一进料口101和第二进料口102相对设置，所述物料罐1内设有用于封堵第一进料口101和第二进料口102的可伸缩组件，所述可伸缩组件包括固定杆4、活动设于固定杆4两端的伸缩杆5以及设于伸缩杆5端部用于封堵第一进料口101或第二进料口102的橡胶堵头6，所述橡胶堵头6呈圆锥状，所述伸缩杆5上套设在用于推顶橡胶堵头6封堵在第一进料口101或第二进料口102上的复位弹簧20，所述物料罐1内设有用于固定安装固定杆4的支架7。
在本实施例中，为了挤压物料，驱动物料向混合机构运动；所述物料罐1的顶部设有开口，所述挤压机构包括可拆卸安装在开口上的弹性橡胶盖8和用于驱动弹性橡胶盖8向下变形挤压物料的挤压气缸9，所述挤压气缸9安装在机架上，所述挤压气缸9的气缸杆与弹性橡胶盖8连接以驱动弹性橡胶盖8向下变形，这里弹性橡胶盖8的下边缘设有环形上法兰，物料罐1的上边缘设有环形下法兰，环形上法兰通过螺栓螺母与环形下法兰连接在一起，从而将弹性橡胶盖8可拆卸安装在物料罐1上。
在本实施例中，为了在不影响物料正常进料的同时，将A液和B液混合均匀，实现动态混合；所述混合机构包括混合罐10和设于混合罐10内用于混合A液和B液的混合组件，所述混合罐10的上端设有用于与物料罐1连接的进料口，所述混合罐10的下端设有用于与注浆管道连接的出料口。
在本实施例中，为了将A液和B液均匀混合；所述混合组件包括固定轴11、偏心导流筒12和用于驱动偏心导流筒12左右偏移的电磁组，所述电磁组包括两块分别位于混合罐10左右两侧的电磁铁13，所述固定轴11固定安装在混合罐10内，两块电磁铁13分别位于固定轴11的径向两侧，所述偏心导流筒12活动套设在固定轴11上，且所述偏心导流筒12的内径大于固定轴11的外径，以便两侧的电磁铁13交替产生磁场时驱动偏心导流筒12相对固定轴11左右偏移和转动实现对A液和B液的动态混合，当左侧的电磁铁13产生磁场时，右侧的电磁铁13不产生磁场，同理，当右侧的电磁铁13产生磁场时，左侧的电磁铁13不产生磁场，这里偏心导流筒12可采用不导磁的塑料、橡胶或树脂制成。
在本实施例中，如图4-5所示，为了保证浆液的同步注浆；在步骤（5）中，所述注浆管道包括注浆管14和半圆形注浆环15，所述半圆形注浆环15的内侧设有用于容纳浆液的半环形扩容腔16，所述注浆管14的一端与混合装置连接，注浆管14的另一端与半环形扩容腔16连接，所述半圆形注浆环15的外侧设有半环形橡胶唇，所述半环形橡胶唇包括弹性上唇17和弹性下唇18，所述弹性上唇17和弹性下唇18之间形成有半环形缝隙19以便半环形扩容腔16压力增大时浆液由半环形缝隙19同时挤出充填至地层和管片之间的空隙。
本发明所采用的同步双液注浆工艺，既适用于管片壁后注浆，也适用于盾体注浆，盾体注浆就是通过盾体注浆孔注入，先在坑外分别配置A液和B液，再分别将A液和B液输送至坑内进行混合，保证混合浆液能以最短的速度充填到地层和管片之间的间隙内，从而有效防止混合浆液在充填前发生凝结，堵塞管道，并且，双液注浆凝结效果好，凝结速度快。
本发明通过设置物料罐，对A液和B液初步进行混合，A液和B液分别通过两根进料管2分别注入物料罐，进料管2上设置的冲洗管3可及时对进料管进行冲洗，有效防止进料管2堵塞，清洗时，通过打开冲洗阀，关闭开关阀，有效防止污染，并且，物料罐1的顶部设置弹性橡胶盖8，通过挤压气缸9向下挤压弹性橡胶盖8，使弹性橡胶盖8发生变形，进而挤压物料向下移动，从而完成推进物料的目的。
本发明采用在物料罐1下方设置混合机构，物料罐1内的物料被向下推进，在混合罐10进行二次混合，偏心导流筒12为圆柱形，活动套设在固定轴11上，将混合罐10分隔成左右两个通道，因偏心导流筒12的内径远大于固定轴11的外径，偏心导流筒12可相对固定轴11左右偏移，混合罐10两侧设有电磁铁13，当两个电磁铁13高速交替产生磁场，就会带动偏心导流筒12不断左右偏摆，偏心导流筒12反复左右摆动会形成复杂的紊流效果，从而增加A液和B液的混合效果，因A液和B液的混合过程是在流动中完成的动态混合，其动量损失小，且无需专门的拌料装置和容器，所占空间小。
本发明还可以通过磁场控制其左右偏移的量，从而调节两侧通道的流量和压强，同时因偏心导流筒12可转动安装，当偏心导流筒12两侧压强不同造成粘滞性不同，就会带动偏心导流筒12在这一过程中发生旋转，从而实现既能减少对流体的阻力，又能利用流体的覆壁效应使一部分流体反向对冲，从而大大提高混合效果。
本发明注浆管道可实现同时出料同步注浆，具体的，半环形缝隙19由弹性上唇17和弹性下唇18组成，在静力状态下会闭合在一起，只有当环形扩容腔内压力超过阈值半环形缝隙19才会张开，注浆时，混合装置的混合浆液通过注浆泵输送至注浆管14内，汇集在半圆形注浆环15的环形扩容腔内，当混合浆液源源不断汇入环形扩容腔内，会导致环形扩容腔压力增加，当环形扩容腔无法承载混合浆液时，混合浆液会挤开半环形缝隙19，同时由半环形缝隙19挤出充填到地层和管片之间的间隙内，从而实现同步出料。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水放入贮液罐搅拌器内搅拌混合，配置成A液；
（2）通过压送注入泵将A液注入台车旋转搅拌罐内进行二次搅拌；
（3）将水和水玻璃注入后方台车贮液槽内进行搅拌混合，配置成B液；
（4）将台车旋转搅拌罐内的A液和后方台车贮液槽内的B液通过注入泵注入混合装置内，制成混合浆液；
（5）将混合装置内的混合浆液注入注浆管道内，由注浆管道的注浆口充填至地层和管片之间的空隙；
在步骤（4）中，所述混合装置包括物料罐、位于物料罐上方用于向下挤压物料的挤压机构以及位于物料罐下方用于将A液和B液充分混合的混合机构，所述物料罐上连接有两根分别用于注入A液和B液的进料管，所述进料管上连接有冲洗管，所述冲洗管与进料管之间的夹角为30度，所述冲洗管上设有冲洗阀，所述进料管上还设有位于冲洗管外侧的开关阀；
所述物料罐上分别设有用于安装两根进料管的第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口相对设置，所述物料罐内设有用于封堵第一进料口和第二进料口的可伸缩组件，所述可伸缩组件包括固定杆、活动设于固定杆两端的伸缩杆以及设于伸缩杆端部用于封堵第一进料口或第二进料口的橡胶堵头，所述橡胶堵头呈圆锥状，所述伸缩杆上套设在用于推顶橡胶堵头封堵在第一进料口或第二进料口上的复位弹簧，所述物料罐内设有用于固定安装固定杆的支架。
2.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：在步骤（1）中，所述膨润土、卡拉胶、葡萄糖粉、硅灰粉、硅藻土以及水的配比为350：0.5：2：0.3：1.2：865。
3.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：在步骤（3）中，所述水玻璃的浓度为30～40波美度，水与水玻璃按质量比为2:1～1:1制备B液。
4.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：在步骤（4）中，所述A液和B液按25～30：1的体积比进行混合。
5.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：所述物料罐的顶部设有开口，所述挤压机构包括可拆卸安装在开口上的弹性橡胶盖和用于驱动弹性橡胶盖向下变形挤压物料的挤压气缸，所述挤压气缸安装在机架上，所述挤压气缸的气缸杆与弹性橡胶盖连接以驱动弹性橡胶盖向下变形。
6.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：所述混合机构包括混合罐和设于混合罐内用于混合A液和B液的混合组件，所述混合罐的上端设有用于与物料罐连接的进料口，所述混合罐的下端设有用于与注浆管道连接的出料口。
7.根据权利要求6所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：所述混合组件包括固定轴、偏心导流筒和用于驱动偏心导流筒左右偏移的电磁组，所述电磁组包括两块分别位于混合罐左右两侧的电磁铁，所述固定轴固定安装在混合罐内，两块电磁铁分别位于固定轴的径向两侧，所述偏心导流筒活动套设在固定轴上，且所述偏心导流筒的内径大于固定轴的外径，以便两侧的电磁铁交替产生磁场时驱动偏心导流筒相对固定轴左右偏移和转动实现对A液和B液的动态混合。
8.根据权利要求1所述的盾构同步双液注浆工艺，其特征在于：在步骤（5）中，所述注浆管道包括注浆管和半圆形注浆环，所述半圆形注浆环的内侧设有用于容纳浆液的半环形扩容腔，所述注浆管的一端与混合装置连接，注浆管的另一端与半环形扩容腔连接，所述半圆形注浆环的外侧设有半环形橡胶唇，所述半环形橡胶唇包括弹性上唇和弹性下唇，所述弹性上唇和弹性下唇之间形成有半环形缝隙以便半环形扩容腔压力增大时浆液由半环形缝隙同时挤出充填至地层和管片之间的空隙。
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