CN115059468A - 充填岩体节理软弱夹层加固装置及操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种充填岩体节理软弱夹层加固装置，包括掘进刀盘系统、粗骨料筛分传送系统、挡土系统、攀爬轮支撑系统、机床系统、注浆系统和基座系统，所述掘进刀盘系统安装于机床系统的前端，粗骨料筛分传送系统位于掘进刀盘系统的后方，掘进刀盘系统的进渣口与所述粗骨料筛分传送系统的入料口连通；所述挡土系统安装在机床系统上，所述攀爬轮支撑系统在挡土系统后方，安装在机床系统上；注浆系统安装在机床系统后端，基座系统安装在岩体外的平面上。以及提供一种充填岩体节理软弱夹层加固操作方法。本发明不仅能够有效解决充填岩体节理软弱夹层难以清除、加固时难以贴合起伏岩体节理加固的问题，而且简单易行、操作方便。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种充填岩体节理软弱夹层加固装置及操作方法，适用于充填节理软弱夹层的加固。
背景技术
在工程中保证岩体稳定性最重要的就是保证充填节理的稳定，而充填节理中尤其是含有软弱夹层的充填节理最易发生剪切破坏。由于实际工程中充填节理软弱夹层的存在常导致事故频发，造成了严重的生命财产损失。因此，对充填节理中的软弱夹层进行加固，使整体岩体更加稳定，显得尤为重要。实际工程中常用的加固手段为注浆加固法和锚杆支护法等，注浆加固法用于岩体较破碎、节理裂隙较发育的情况，浆液注入岩石空隙与原有软弱夹层和岩体胶结，但是该方法无法贴合节理面进行加固，加固效果较差；而锚杆支护法用于边坡坡体破碎或边坡地层软弱的情况，在岩体中打入一定数量的锚杆，对岩体进行加固，这样的加固方式会直接破坏原有岩石结构面，可能会导致产生新的裂隙或者裂隙扩张。
综上所述，现有加固方法无法筛分原有软弱夹层中的粗骨料并利用其进行充填节理的加固，无法贴合起伏节理面进行注浆加固，更无法使注浆加固中的加固剂与骨料进行充分搅拌。
发明内容
为了能够解决现有加固方法无法清除原有充填节理软弱夹层，也无法贴合起伏岩体上下节理进行注浆加固，更无法筛分回收利用原有软弱夹层中的粗骨料进行加固的不足，本发明提供了一种充填岩体节理软弱夹层加固装置及操作方法，能够有效地克服常规充填岩体节理软弱夹层加固的不足，不仅能够有效解决充填岩体节理软弱夹层难以清除、加固时难以贴合起伏岩体节理加固的问题，而且简单易行、操作方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种充填岩体节理软弱夹层加固装置，包括掘进刀盘系统、粗骨料筛分传送系统、挡土系统、攀爬轮支撑系统、机床系统、注浆系统和基座系统，所述掘进刀盘系统安装于机床系统的前端，所述粗骨料筛分传送系统位于掘进刀盘系统的后方，所述掘进刀盘系统的进渣口与所述粗骨料筛分传送系统的入料口连通；所述挡土系统安装在机床系统上，用于格挡前进时的未筛分土体；所述攀爬轮支撑系统在挡土系统后方，安装在机床系统上；所述注浆系统安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；所述基座系统安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力。
进一步，所述掘进刀盘系统包括中心钻头、辅助钻头、侧边切割钻头、v字切削口、外表刀盘底座、刀盘转动轴、二次破碎杆、二次破碎刀、进渣口和破碎仓外环，所述二次破碎刀与二次破碎杆组装后安装在刀盘转动轴上，所述侧边切割钻头与破碎仓外环组装后上安装在二次破碎杆外端，所述中心钻头和辅助钻头与外表刀盘底座组装后通过破碎仓外环与刀盘转动轴固定，土体在二次破碎舱内由二次破碎杆与二次破碎刀粉碎进入进渣口。
再进一步，所述粗骨料筛分传送系统包括外壁筛分网、螺旋叶筛分网、螺旋传动机、传送履带、传送履带转动轴和粗骨料传出口，用于筛分并传输粗骨料；所述传松履带与传送履带转动轴组装后安装在预留骨料传送系统孔道内，再将螺旋叶筛分网与螺旋传动机组装后安装在预留骨料传送系统孔道内，最后将外壁筛分网安装在进渣口到预留骨料传送系统孔道的外壁空缺处。
优选的，所述挡土系统由挡土板和挡土板弹簧组成，两者组装后形成挡土板位于加固装置中段。
更进一步，所述攀爬轮支撑系统包括攀爬轮、攀爬轮轴、攀爬轮支撑臂和攀爬轮支撑弹簧，用于在充填节理中的装置行进与支撑，所述攀爬轮支撑弹簧安装在预留支撑系统管内，再将攀爬轮轴与攀爬轮支撑臂组装后安装在攀爬轮支撑弹簧上，最后将攀爬轮安装在攀爬轮轴上。
所述机床系统包括刀盘插入口、预留骨料传送系统孔道、预留挡土系统管、预留支撑系统管、旋转注浆器接口和机床架，所述刀盘插入口位于机床架的最前端，下方为进渣口，进渣口后方为预留骨料传送系统孔道，预留挡土系统管在预留支撑系统管前，两者位于机床架上下两面，旋转注浆器接口在机床架后端。
所述注浆系统包括旋转注浆器、搅拌扇套圈、搅拌扇桨叶、旋转喷射口、注浆传输组装管、连接管嘴、注浆传输软管、增压单元、水泥浆预备单元、封闭后板、水泥浆、二次压力注浆管嘴和加固封闭后板，所述搅拌扇套圈与旋转注浆器组装后安装在旋转注浆器接口处，再将四片搅拌扇桨叶安装在搅拌扇套圈上，增压单元和水泥浆预备单元位于基座系统后，制作并加压水泥浆，水泥浆通过传输组装管、连接管嘴与注浆传输软管依次连接的管道运输，旋转喷射口位于旋转注浆器侧面，二次压力注浆管嘴位于旋转注浆器尾部，第一次注浆从旋转喷射口喷出，由搅拌扇桨叶进行搅拌，第二次注浆用二次压力注浆管嘴喷出，结束后用加固封闭后板覆盖。
所述基座系统包括基座底盘、基座导轨和传输管推进车，所述基座底盘安装在地面上，基座导轨安装在基座底盘上，传输管推进车运动于基座导轨上，用于固定并推进注浆传输组装管。
优选地，所述外壁筛分网与螺旋叶筛分网的网眼大小可以由需要筛分的骨料纸巾大小进行更换，更好的服务于工程实践；
优选地，所述攀爬轮支撑系统中的攀爬轮采用抓钩式形状，更好的在岩石裂隙间移动攀爬，攀爬轮支撑系统中攀爬轮支撑弹簧选取刚性较大的弹簧为装置提供更大的支撑力；
优选地，所述注浆系统的搅拌扇桨叶具有一定弹性，在接触岩石时弯曲，接触软弱夹层时较好的保持原有形状。
一种充填岩体节理软弱夹层加固操作方法，包括以下步骤：
步骤1、踏勘工程现场，探明影响岩石稳定性的软弱夹层充填区域的具体位置；
步骤2、对具体的填充节理区域进行测量勘探，获得软弱夹层的相应物理及几何参数指标；
步骤3、在找平的地面上安装充填岩体节理软弱夹层加固装置，所述充填岩体节理软弱夹层加固装置包括掘进刀盘系统、粗骨料筛分传送系统、挡土系统、攀爬轮支撑系统、机床系统、注浆系统和基座系统，所述掘进刀盘系统安装于机床系统的前端，所述粗骨料筛分传送系统位于掘进刀盘系统的后方，所述掘进刀盘系统的进渣口与所述粗骨料筛分传送系统的入料口连通；所述挡土系统安装在机床系统上，用于格挡前进时的未筛分土体；所述攀爬轮支撑系统在挡土系统后方，安装在机床系统上；所述注浆系统安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；所述基座系统安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力；
步骤4、制作水泥浆，按照工程要求选择合适强度的水泥浆，并在加压单元中进行加压，准备注浆；
步骤5、在开始加固前进行预喷，喷出部分清水，确定管线贯通后切换为水泥浆；
步骤6、岩体填充节理的软弱夹层去除表面部分后，将装置嵌入软弱夹层中，安装封闭后板，通过基座系统运作向前推进装置，第一次注浆为旋转加压注浆，水泥浆通过桨叶搅拌后与周围土层进行混合；
步骤7、装置前进途中不断递增注浆传输组装管，当装置完成第一次加固，从充填节理的另一端冲出后，快速将旋转注浆器与机床架分离，传输管推进车向右运动令旋转注浆器重新没入岩体中，再于岩体外端安装加固封闭板；
步骤8、待第一次注浆初凝后进行二次压力注浆，用于补充水泥浆初凝后收缩的体积，与岩石界面形成更强的胶结力并进一步加强注浆胶体内部强度；
步骤9、二次注浆完成后，静待充填岩体节理加固段彻底凝固，完成加固；
步骤10、完成充填岩石节理加固工程，拆除装置。
优选地，两次注浆应分不同口注浆，第一次注浆为旋转注浆出浆口在侧方的多个喷口，可以更好胶结周围土体，第二次注浆为加压注浆，出浆口在尾部，可以较好完成注浆传输组退出及水泥初凝后所留空隙的补注。
本发明的有益效果主要表现在：(1)筛分原有软弱夹层中的粗骨料并利用其进行充填节理的加固，减少材料浪费，提高经济效益；(2)可以贴合起伏岩体节理面进行注浆加固，进一步提高界面剪切强度；(3)使注浆加固中的加固剂与骨料介质进行充分搅拌，提高胶结体内部强度；(4)注浆加固时所需注浆压力较小，注浆材料易于控制，避免周围岩体因注浆压力过大而产生的劈裂与破坏；(5)施工操作中进行二次注浆可以补充初次搅拌注浆及浆体收缩所留空隙，提高加固效果。
附图说明
图1是充填岩体节理软弱夹层加固装置主视图。
图2是充填岩体节理软弱夹层加固装置俯视图。
图3是掘进刀盘系统的拆解图，其中，(a)是外表刀盘右视图，(b)是掘进刀盘系统侧视图，(c)是破碎仓剖面右视图。
图4是攀爬轮支撑系统的示意图。
图5是机床系统的示意图。
图6是粗骨料筛分传送系统的示意图。
图7是二次加压注浆施工主视图。
图8是搅拌扇桨叶工作示意图。
图9是充填岩体节理软弱夹层加固装置各系统示意图。
附图标记为：1.掘进刀盘系统，1-1.中心钻头；1-2.辅助钻头；1-3.侧边切割钻头；1-4.v字切削口；1-5.外表刀盘底座；1-6.刀盘转动轴；1-7.二次破碎杆；1-8.二次破碎刀；1-9.进渣口；1-10.破碎仓外环；2.粗骨料筛分传送系统，2-1.外壁筛分网；2-2.螺旋叶筛分网；2-3.螺旋传动机；2-4.传送履带；2-5.传送履带转动轴；2-6.粗骨料传出口；3.挡土系统，3-1.挡土板；3-2挡土板弹簧；4.攀爬轮支撑系统，4-1.攀爬轮；4-2.攀爬轮轴；4-3.攀爬轮支撑臂；4-4.攀爬轮支撑弹簧；5.机床系统，5-1.刀盘插入口；5-2预留骨料传送系统孔道；5-3.预留挡土系统管；5-4.预留支撑系统管；5-5.旋转注浆器接口；5-6.机床架；6.注浆系统，6-1.旋转注浆器；6-2.搅拌扇套圈；6-3.搅拌扇桨叶；6-4.旋转喷射口；6-5.注浆传输组装管；6-6.连接管嘴；6-7.注浆传输软管；6-8.增压单元；6-9水泥浆预备单元；6-10.封闭后板；6-11.水泥浆；6-12.二次压力注浆管嘴；6-13.加固封闭后板；7.基座系统，7-1基座底盘；7-2.基座导轨；7-3.传输管推进车；8.软弱夹层；9.岩体上节理；10.岩体下节理；11.骨料；12.一次注浆后胶结体；13.二次注浆后胶结体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图9，一种充填岩体节理软弱夹层加固装置，包括掘进刀盘系统1、粗骨料筛分传送系统2、挡土系统3、攀爬轮支撑系统4、机床系统5、注浆系统6和基座系统7，所述掘进刀盘系统1安装于机床系统5的前端进行土体的切割；粗骨料筛分传送系统2位于掘进刀盘系统1的后方，所述掘进刀盘系统1的进渣口1-9与所述粗骨料筛分传送系统2的入料口连通，用于筛分土体中的粗骨料并将粗骨料传输到装置后端；挡土系统3安装在机床系统5上，用于格挡前进时的未筛分土体；攀爬轮支撑系统4在挡土系统3后方，安装在机床系统5上，使得装置可以较为稳定的于起伏节理面上前进；注浆系统6安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；基座系统7安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力。
进一步，所述掘进刀盘系统1包括中心钻头1-1、辅助钻1-2、侧边切割钻头1-3、v字切削口1-4、外表刀盘底座1-5、刀盘转动轴1-6、二次破碎杆1-7、二次破碎刀1-8、进渣口1-9和破碎仓外环1-10，所述二次破碎刀1-8与二次破碎杆1-9组装后安装在刀盘转动轴1-6上，侧边切割钻头1-3与破碎仓外环1-10组装后上安装在二次破碎杆1-9外端，中心钻头1-1和辅助钻头1-2与外表刀盘底座1-5组装后通过破碎仓外环1-10与刀盘转动轴1-6固定，土体在二次破碎舱1-10内由二次破碎杆1-9与二次破碎刀1-8粉碎进入进渣口1-9。
再进一步，所述粗骨料筛分传送系统2包括外壁筛分网2-1、螺旋叶筛分网2-2、螺旋传动机2-3、传送履带2-4、传送履带转动轴2-5和粗骨料传出口2-6，所述传松履带2-4与传送履带转动轴2-5组装后安装在预留骨料传送系统孔道5-2内，再将螺旋叶筛分网与2-2螺旋传动机2-3组装后安装在预留骨料传送系统孔道5-2内，最后将外壁筛分网2-1安装在进渣口1-9到预留骨料传送系统孔道5-2的外壁空缺处。
优选的，所述挡土系统3由挡土板3-1和挡土板弹簧3-2组成，两者组装后形成挡土板位于装置中段。
更进一步，所述攀爬轮支撑系统4包括攀爬轮4-1、攀爬轮轴4-2、攀爬轮支撑臂4-3和攀爬轮支撑弹簧4-4，攀爬轮支撑弹簧4-4安装在预留支撑系统管5-4内，再将攀爬轮轴4-3与攀爬轮支撑臂4-3组装后安装在攀爬轮支撑弹簧4-4上，最后将攀爬轮4-1安装在攀爬轮轴4-2上。
所述机床系统包5括刀盘插入口5-1、预留骨料传送系统孔道5-2、预留挡土系统管5-3、预留支撑系统管5-4、旋转注浆器接口5-5和机床架5-6；刀盘插入口5-1位于机床架5-6的最前端，下方为进渣口1-9，进渣口1-9后方为预留骨料传送系统孔道5-2，预留挡土系统管5-3在预留支撑系统管5-4前，两者位于机床架5-5上下两面，旋转注浆器接口5-5在机床架5-6后端。
所述注浆系统6包括旋转注浆器6-1、搅拌扇套圈6-2、搅拌扇桨叶6-3、旋转喷射口6-4、注浆传输组装管6-5、连接管嘴6-6、注浆传输软管6-7、增压单元6-8、水泥浆预备单元6-9、封闭后板6-10、水泥浆6-11、二次压力注浆管嘴6-12和加固封闭后板6-13，增压单元和水泥浆预备单元，搅拌扇套圈6-2与旋转注浆器6-1组装再安装在旋转注浆器接口5-5处，再将四片搅拌扇桨叶6-3安装在搅拌扇套圈6-2上，增压单元6-8和水泥浆预备单元6-9位于基座系统7后，制作并加压水泥浆，水泥浆通过注浆传输软管6-7、连接管嘴6-6与传输组装管6-5依次连接的管道运输，旋转喷射口6-4位于旋转注浆器6-1侧面，二次压力注浆管嘴6-12位于旋转注浆器6-1尾部，第一次注浆从旋转喷射口6-4喷出，由搅拌扇桨叶6-3进行搅拌，第二次注浆用二次压力注浆管嘴6-12喷出，结束后用加固封闭后板6-13覆盖。
所述基座系统7包括基座底盘7-1、基座导轨7-2和传输管推进车7-3，位于装置的后方，基座底盘7-1安装在地面上，基座导轨7-2安装在基座底盘7-1上，传输管推进车7-3运动于基座导轨7-2上，用于固定并推进注浆传输组装管6-5。
优选地，所述外壁筛分网与螺旋叶筛分网的网眼大小可以由需要筛分的骨料纸巾大小进行更换，更好的服务于工程实践；
优选地，所述攀爬轮支撑系统中的攀爬轮采用抓钩式形状，更好的在岩石裂隙间移动攀爬，攀爬轮支撑系统中攀爬轮支撑弹簧选取刚性较大的弹簧为装置提供更大的支撑力；
优选地，所述注浆系统的搅拌扇桨叶具有一定弹性，在接触岩石时弯曲，接触软弱夹层时较好的保持原有形状。
一种充填岩体节理软弱夹层加固操作方法，包括以下步骤：
步骤1、踏勘工程现场，探明影响岩石稳定性的软弱夹层充填区域的具体位置；
步骤2、对具体的填充节理区域进行测量勘探，获得软弱夹层的相应物理及几何参数指标；
步骤3、在找平的地面上安装充填岩体节理软弱夹层加固装置，所述充填岩体节理软弱夹层加固装置包括掘进刀盘系统1、粗骨料筛分传送系统2、挡土系统3、攀爬轮支撑系统4、机床系统5、注浆系统6和基座系统7，所述掘进刀盘系统1安装于机床系统5的前端进行土体的切割；粗骨料筛分传送系统2位于掘进刀盘系统1的后方，所述掘进刀盘系统1的进渣口1-9与所述粗骨料筛分传送系统2的入料口连通，用于筛分土体中的粗骨料并将粗骨料传输到装置后端；挡土系统3安装在机床系统5上，用于格挡前进时的未筛分土体；攀爬轮支撑系统4在挡土系统3后方，安装在机床系统5上，使得装置可以较为稳定的于起伏节理面上前进；注浆系统6安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；基座系统7安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力；
步骤4、制作水泥浆，按照工程要求选择合适强度的水泥浆，并在加压单元中进行加压，准备注浆；
步骤5、在开始加固前进行预喷，喷出部分清水，确定管线贯通后切换为水泥浆；
步骤6、岩体填充节理的软弱夹层去除表面部分后，将装置嵌入软弱夹层中，安装封闭后板，通过基座系统运作向前推进装置，第一次注浆为旋转加压注浆，水泥浆通过桨叶搅拌后与周围土层进行混合；
步骤7、装置前进途中不断递增注浆传输组装管，当装置完成第一次加固，从充填节理的另一端冲出后，快速将旋转注浆器与机床架分离，传输管推进车向右运动令旋转注浆器重新没入岩体中，再于岩体外端安装加固封闭板；
步骤8、待第一次注浆初凝后进行二次压力注浆，用于补充水泥浆初凝后收缩的体积，与岩石界面形成更强的胶结力并进一步加强注浆胶体内部强度；
步骤9、二次注浆完成后，静待充填岩体节理加固段彻底凝固，完成加固；
步骤10、完成充填岩石节理加固工程，拆除装置。
优选地，两次注浆应分不同口注浆，第一次注浆为旋转注浆出浆口在侧方的多个喷口，可以更好胶结周围土体，第二次注浆为加压注浆，出浆口在尾部，可以较好完成注浆传输组退出及水泥初凝后所留空隙的补注。
某岩石工程中遇到填充节理，其中岩石节理面上下起伏，充填的软弱夹层含杂粗骨料颗粒但其物理性质较差，为了降低软弱夹层对岩体稳定性的不利影响并有效加固岩体，使用本发明装置及方法对原有软弱夹层清除并贴合起伏节理面进行注浆加固。
本实施例中，需要加固的区域为一贯通充填节理，其周围岩石裂隙较为发育，多有破碎，充填节理产状为28°∠22，长70m，节理面表面形貌上下起伏，软弱夹层厚度为7cm～12cm，软弱夹层为全风化泥质灰岩，其中掺杂0.35mm～0.5mm的中砂，0.5mm～4mm粗砂和5mm～10mm的碎石。
本实施例的实施过程为：
(1)踏勘工程现场，探明影响岩石稳定性的软弱夹层充填区域的具体位置。
(2)对具体的填充节理区域进行测量获得软弱夹层的相应物理及几何参数指标。本实施例中，需要加固的区域为一贯通充填节理，其周围岩石裂隙较为发育，多有破碎，充填节理产状与岩层一致，长170m，节理面上下起伏，厚度为7cm～12cm，主要成分为全风化泥质灰岩其中掺杂0.35mm～0.5mm的中砂，0.5mm～4mm粗砂和5mm～10mm的碎。(3)在找平的地面上放置机床架5-6，安装粗骨料筛分传送系统2。本实施例中，将传松履带2-4与传送履带转动轴2-5组装后安装在预留骨料传送系统孔道5-2内，再将螺旋叶筛分网与2-2螺旋传动机2-3组装后安装在预留骨料传送系统孔道5-2内，最后将外壁筛分网2-1安装在进渣口1-9到预留骨料传送系统孔道5-2的外壁空缺处。
(4)安装掘进刀盘系统1中的破碎仓。本实施例中，先将二次破碎刀1-8与二次破碎杆1-7组装，再将二次破碎杆1-7的一端固定在刀盘转动轴1-6上，另一端破碎仓外环1-10内壁固定，侧边切割钻头1-3安装在破碎仓外环1-10外壁上，最后将刀盘转动轴1-6与组装于其上的构件整体安装于机床系统5中的刀盘插入口5-1。
(5)安装掘进刀盘系统1的外表刀盘。本实施例中，将外表刀盘底座1-5安装在刀盘转动轴1-6上，再将中心钻头1-1与安装在外表刀盘底座1-5中央，辅助钻头1-2安装到外表刀盘底座1-5六个方向上的预留位置上。
(6)安装挡土系统3。本实施例中，将挡土板弹簧3-2安装在预留挡土系统管5-3中，再将挡土板3-1安装在挡土板弹簧3-2，完成安装挡土系统3。
(7)安装攀爬轮支撑系统4。本实施例中，将攀爬轮支撑弹簧4-4安装在预留支撑系统管5-4内，再将攀爬轮轴4-3与攀爬轮支撑臂4-3组装后安装在攀爬轮支撑弹簧4-4上，最后将攀爬轮4-1安装在攀爬轮轴4-2上。
(8)安装基座系统7。本实施例中，在预备加固区域正后方约4m处安装固定基座底盘7-1，再将基座导轨7-2安装在基座底盘7-1上，最后将传输管推进车7-3安装在基座导轨7-2上。
(9)安装旋转注浆器6-1、搅拌扇套圈6-2、搅拌扇桨叶6-3。将搅拌扇套圈6-2与旋转注浆器6-1组装再安装在旋转注浆器接口5-5处，再将四片搅拌扇桨叶6-3安装在搅拌扇套圈6-2上。
(10)安装水泥浆加压机6-8、水泥浆预备机6-9、注浆传输软管6-7、注浆传输组装管6-5。在基座系统7后方2～3m处安装水泥浆加压机6-8和水泥浆预备机6-9，将注浆传输软管6-7一端安装在水泥浆加压机6-8上，另一端与连接管嘴6-6组装后安装在传输管推进车7-3上。(11)将部分裸露的软弱夹层8土体挖除后，把组装完成的机床嵌入土体，再取一根长4m的注浆传输组装管6-5一端与旋转注浆器6-1连接另一端与连接管嘴6-6连接，开启掘进刀盘系统1并使传输管推进车7-3沿基座导轨7-2向前推进注浆传输组装管6-5，直至搅拌扇桨叶6-3与旋转注浆器6-1完全进入岩体，试喷浆液，确定注浆系统6管道畅通后，安装封闭后板6-10。
(12)装置向前推进20cm后，旋转喷射口6-4开始旋转喷射素混凝土浆液，注浆压力逐渐上升至0.5mpa，搅拌扇桨叶6-3搅拌粗骨料筛分传送系统2传送出的骨料11和素混凝土浆液，形成首次注浆后胶结体12。
(13)当装置推进到大约4m的位置，逐渐停止掘进刀盘系统1掘进与注浆系统6注浆，待停止后松开第一根注浆传输组装管6-5与连接管嘴6-6的连接，将传输管推进车7-3退回基座导轨7-2最右端后，取第二根注浆传输组装管6-5与连接管嘴6-6连接，传输管推进车7-3向前推进直至第二根注浆传输组装管6-5与第一根注浆传输组装管6-5相接触时完成前后两根注浆传输组装管6-5拼接，最后装置重新启动掘进刀盘系统1与注浆系统6并继续前进。
(14)重复步骤13，直至装置距离到达软弱夹层8的另一端还剩20cm时，停止掘进刀盘系统1掘进与注浆系统6旋转注浆，传输管推进车7-3继续向前推进装置。
(15)整体装置露出岩体后，快速将旋转注浆器6-1与机床架5-6分离，传输管推进车7-3向右运动令旋转注浆器6-1重新没入岩体中20cm处，再于岩体外端安装加固封闭板6-13。
(16)初次注浆60min后，启动注浆系统6，旋转注浆器6-1在原位注浆5min后，传输管推进车7-3牵拉注浆传输软管6-7开始由左向右进行二次注浆，注浆出口为二次压力注浆管嘴6-12，注浆压力为1mpa。(17)当装置二次注浆向右到大约4m，待一根注浆传输软管6-7完全露出岩体后，停止注浆，解除这根注浆传输组装管6-5与后一根注浆传输组装管6-5的连接，解除这根注浆传输组装管6-5与连接管嘴6-6的连接，将传输管推进车7-3与仍在岩体中的注浆传输组装管6-5连接，装置开始注浆并继续向右牵引。
(18)重复步骤17，直至装置离封闭后板6-10还剩10cm时，停止注浆，取下封闭后板6-10并将装置快速取出，最后在岩体外端安装加固封闭板6-13，待混凝土凝固，拆除两端完成加固加固封闭板6-13，完成加固。
(19)拆除并清洗装置零部件。先拆除掘进刀盘系统1，再拆除粗骨料筛分传送系统2，再依次拆除挡土系统3与攀爬轮支撑系统4，对机床及零部件进行冲洗。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述加固装置包括掘进刀盘系统、粗骨料筛分传送系统、挡土系统、攀爬轮支撑系统、机床系统、注浆系统和基座系统，所述掘进刀盘系统安装于机床系统的前端，所述粗骨料筛分传送系统位于掘进刀盘系统的后方，所述掘进刀盘系统的进渣口与所述粗骨料筛分传送系统的入料口连通；所述挡土系统安装在机床系统上，用于格挡前进时的未筛分土体；所述攀爬轮支撑系统在挡土系统后方，安装在机床系统上；所述注浆系统安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；所述基座系统安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力。
2.如权利要求1所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述掘进刀盘系统包括中心钻头、辅助钻头、侧边切割钻头、v字切削口、外表刀盘底座、刀盘转动轴、二次破碎杆、二次破碎刀、进渣口和破碎仓外环，所述二次破碎刀与二次破碎杆组装后安装在刀盘转动轴上，侧边切割钻头与破碎仓外环组装后上安装在二次破碎杆外端，中心钻头和辅助钻头与外表刀盘底座组装后通过破碎仓外环与刀盘转动轴固定，土体在二次破碎舱内由二次破碎杆与二次破碎刀粉碎进入进渣口。
3.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述粗骨料筛分传送系统包括外壁筛分网、螺旋叶筛分网、螺旋传动机、传送履带、传送履带转动轴和粗骨料传出口，所述传松履带与传送履带转动轴组装后安装在预留骨料传送系统孔道内，再将螺旋叶筛分网与螺旋传动机组装后安装在预留骨料传送系统孔道内，最后将外壁筛分网安装在进渣口到预留骨料传送系统孔道的外壁空缺处。
4.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述挡土系统由挡土板和挡土板弹簧组成，两者组装后形成挡土板位于装置中段。
5.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述攀爬轮支撑系统包括攀爬轮、攀爬轮轴、攀爬轮支撑臂和攀爬轮支撑弹簧，所述攀爬轮支撑弹簧安装在预留支撑系统管内，再将攀爬轮轴与攀爬轮支撑臂组装后安装在攀爬轮支撑弹簧上，最后将攀爬轮安装在攀爬轮轴上。
6.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述机床系统包括刀盘插入口、预留骨料传送系统孔道、预留挡土系统管、预留支撑系统管、旋转注浆器接口和机床架，所述刀盘插入口位于机床架的最前端，下方为进渣口，进渣口后方为预留骨料传送系统孔道，预留挡土系统管在预留支撑系统管前，两者位于机床架上下两面，旋转注浆器接口在机床架后端。
7.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述注浆系统包括旋转注浆器、搅拌扇套圈、搅拌扇桨叶、旋转喷射口、注浆传输组装管、连接管嘴、注浆传输软管、增压单元、水泥浆预备单元、封闭后板、水泥浆、二次压力注浆管嘴和加固封闭后板，所述搅拌扇套圈与旋转注浆器组装后安装在旋转注浆器接口处，再将四片搅拌扇桨叶安装在搅拌扇套圈上，增压单元和水泥浆预备单元位于基座系统后，制作并加压水泥浆，水泥浆通过传输组装管、连接管嘴与注浆传输软管依次连接的管道运输，旋转喷射口位于旋转注浆器侧面，二次压力注浆管嘴位于旋转注浆器尾部，第一次注浆从旋转喷射口喷出，由搅拌扇桨叶进行搅拌，第二次注浆用二次压力注浆管嘴喷出，结束后用加固封闭后板覆盖。
8.如权利要求1或2所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置，其特征在于，所述基座系统包括基座底盘、基座导轨、传输管推进车，所述基座底盘安装在地面上，基座导轨安装在基座底盘上，传输管推进车运动于基座导轨上，用于固定并推进注浆传输组装管。
9.一种如权利要求1所述的充填岩体节理软弱夹层加固装置的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括以下步骤：
步骤1、踏勘工程现场，探明影响岩石稳定性的软弱夹层充填区域的具体位置；
步骤2、对具体的填充节理区域进行测量勘探，获得软弱夹层的相应物理及几何参数指标；
步骤3、在找平的地面上安装充填岩体节理软弱夹层加固装置，所述充填岩体节理软弱夹层加固装置包括掘进刀盘系统、粗骨料筛分传送系统、挡土系统、攀爬轮支撑系统、机床系统、注浆系统和基座系统，所述掘进刀盘系统安装于机床系统的前端，所述粗骨料筛分传送系统位于掘进刀盘系统的后方，所述掘进刀盘系统的进渣口与所述粗骨料筛分传送系统的入料口连通；所述挡土系统安装在机床系统上，用于格挡前进时的未筛分土体；所述攀爬轮支撑系统在挡土系统后方，安装在机床系统上；所述注浆系统安装在机床系统后端，用于制作、传输和喷射浆液；所述基座系统安装在岩体外的平面上，用于不断推进传输管道并为装置提供前进动力；
步骤4、制作水泥浆，按照工程要求选择合适强度的水泥浆，并在加压单元中进行加压，准备注浆；
步骤5、在开始加固前进行预喷，喷出部分清水，确定管线贯通后切换为水泥浆；
步骤6、岩体填充节理的软弱夹层去除表面部分后，将装置嵌入软弱夹层中，安装封闭后板，通过基座系统运作向前推进装置，第一次注浆为旋转加压注浆，水泥浆通过桨叶搅拌后与周围土层进行混合；
步骤7、装置前进途中不断递增注浆传输组装管，当装置完成第一次加固，从充填节理的另一端冲出后，快速将旋转注浆器与机床架分离，传输管推进车向右运动令旋转注浆器重新没入岩体中，再于岩体外端安装加固封闭板；
步骤8、待第一次注浆初凝后进行二次压力注浆，用于补充水泥浆初凝后收缩的体积，与岩石界面形成更强的胶结力并进一步加强注浆胶体内部强度；
步骤9、二次注浆完成后，静待充填岩体节理加固段彻底凝固，完成加固；
步骤10、完成充填岩石节理加固工程，拆除装置。
10.如权利要求9所述的操作方法，其特征在于，两次注浆应分不同口注浆，第一次注浆为旋转注浆出浆口在侧方的多个喷口，可以更好胶结周围土体，第二次注浆为加压注浆，出浆口在尾部，可以较好完成注浆传输组退出及水泥初凝后所留空隙的补注。
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|---|---|---|---|---|
| CN117248545A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-19 | 西安交通大学城市学院 | 一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法 |
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2022
- 2022-05-09 CN CN202210498627.9A patent/CN115059468A/zh active Pending
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| CN117248545A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-19 | 西安交通大学城市学院 | 一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法 |
| CN117248545B (zh) * | 2023-11-10 | 2024-02-02 | 西安交通大学城市学院 | 一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法 |
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