CN215057361U - 一种用于盾构法施工超前注浆加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，涉及超前注浆加固领域。该用于盾构法施工超前注浆加固装置，包括所述盾构法施工超前注浆加固装置包括现有的盾构机，所述盾构机的机头预留十个超前注浆孔，所述盾构机的钻机在预留孔孔口位置设置有法兰盘。本实用新型提出一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其盾构施工存在诸多风险源(穿越密集建构筑物群、带压进仓检查更换刀具及盾构施工穿越长距离上软下硬地层)，需要进行加固处理，而盾构地面又不具备加固条件，所以利用盾构自带超前注浆孔从洞内对停机风险点进行加固是不错的选择，特别是在“隧道埋深深、地质条件差，停机时间长的情况”下使用，以保证盾构施工的安全。

Description

一种用于盾构法施工超前注浆加固装置

技术领域

本实用新型涉及超前注浆加固领域，具体为一种用于盾构法施工超前注浆加固装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，我国城镇化率逐步提高，城市人口日渐增多，人们也更加注重生活的质量，对出行便利性的要求提高，且随着环保意识的增强，对绿色出行也有了新的要求,在此背景下道路交通拥堵、汽车尾气排放及噪声污染、公交便捷及安全等问题愈发被人们关注。城市轨道交通作为一种电能驱动、快捷便利的公共出行方式受到了众多城市的欢迎，也极大满足了居民的生活需要，在国家政策的推动下，我国城市轨道交通取得了巨大发展。截至2019年底，中国大陆地区有56个城市(个别由地方政府批复项目未纳入统计)在建线路总规模6902.5公里(含部分2019年当年仍有建设说展和投资额发生的新投运项目)，同比增长8.3％。在建线路279条(段)。在6902.5公里的在建线路中，地下线5632.8公里，占比81.6％，地面线416.4公里，占比6％，高架线853.2公里，占比12.4％。对于城市轨道交通地下线来说多由盾构法进行施工，然而,在市区修建地铁工程，尤其是在地下管线复杂、地表构筑物纵横交错的中心地区，大量实际统计数据表明，地铁盾构工程中引发地面沉降的原因包括施工造成的地层损失、地铁盾构隧道附近地层因为遭受扰动和剪切破坏而导致的重塑土再固结等，施工开挖对周围环境产生较大的影响,严重的会导致地下管线因变形过大而破坏、地表沉降过大而导致其上部建筑物变形、开裂甚至塌落等,造成严重的经济损失和社会影响。因此，如何在隧道开挖过程中防止围岩坍塌、有效地控制开挖引起的地面沉降、减小开挖对周围环境造成的影响就显得尤为重要。

针对以上情况,在水文地质复杂(富水砂层、软弱淤泥地层、上软下硬地层)不利地质条件下，盾构机施工时目前采取的辅助措施有地表砂浆锚杆或地表注浆加固、降低地下水位法、深层搅拌桩加固、高压旋喷浆加固、冻结法加固等。

现有技术存在的缺点：对于城市轨道交通地下线来说多由盾构法进行施工，在市区修建地铁工程，尤其是在地下管线复杂、地表构筑物纵横交错的中心地区，目前在地面进行地层加固通常会受到地面建构筑物及地下管线的影响，如地面有建构筑是无法进行地层加固施工，地下管线纵横交错时存在施工时打断管线的安全事故时有发生，地下管线较多时部分部位无法加固，影响地层加固效果；由于盾构机埋深较深，在对盾构机上部地层进行加固时，会受到施工控制质量的影响较大，无法保证达到预计加固效果；地面加固时对道路破坏、周边交通、行人及日常安全文明施工带来诸多影响与不便。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，解决了地下管线较多时部分部位无法加固，影响地层加固效果；由于盾构机埋深较深，在对盾构机上部地层进行加固时，会受到施工控制质量的影响较大，无法保证达到预计加固效果；地面加固时对道路破坏、周边交通、行人及日常安全文明施工带来诸多影响与不便的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，所述盾构法施工超前注浆加固装置包括现有的盾构机，所述盾构机的机头预留十个超前注浆孔，所述盾构机的钻机在预留孔孔口位置设置有法兰盘，所述预留孔位置位置设置有钻机，且钻机的钻杆与预留孔位置紧密滑动连接，所述钻杆内设置有连接孔，且连接孔靠近钻机位置设置有连接管。

优选的，十个所述超前注浆孔，其中机头中部开设有六个水平钻孔，所述机头顶部开设有四个钻孔。

优选的，所述法兰盘通过多个紧固螺栓与盾构机的机头侧壁固定连接。

优选的，所述连接管位置固定连接有闸阀。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提出一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其土压平衡盾构机已在盾体四周预留了10个超前钻孔位置，在需要进行注浆加固时，打开预留孔位置的闸阀，在该位置安装钻机进行钻孔及注浆施工，对刀盘前端的地层进行洞内超前预注浆加固。

2、本实用新型提出一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其技术强调的是盾构穿越密集建筑及上软下硬地层期间的一种地质处理方式，在实际工程中具有较好的实施效果。

3、本实用新型提出一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其盾构施工存在诸多风险源(穿越密集建构筑物群、带压进仓检查更换刀具及盾构施工穿越长距离上软下硬地层)，需要进行加固处理，而盾构地面又不具备加固条件，所以利用盾构自带超前注浆孔从洞内对停机风险点进行加固是不错的选择，特别是在“隧道埋深深、地质条件差，停机时间长的情况”下使用，以保证盾构施工的安全。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种PVC波纹管切割工具的结构示意图。

图例说明：

1、盾构机；2、超前注浆孔；3、钻杆；21、钻孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

本实用新型实施例提供一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其特征在于，所述盾构法施工超前注浆加固装置包括现有的盾构机1，所述盾构机1的机头预留十个超前注浆孔，所述盾构机1的钻机在预留孔孔口位置设置有法兰盘，所述预留孔位置位置设置有钻机，且钻机的钻杆3与预留孔位置紧密滑动连接，所述钻杆3内设置有连接孔，且连接孔靠近钻机位置设置有连接管。

十个所述超前注浆孔，其中机头中部开设有六个水平钻孔21，所述机头顶部开设有四个钻孔21。所述法兰盘通过多个紧固螺栓与盾构机1的机头侧壁固定连接。所述连接管位置固定连接有闸阀。

工作原理：具体步骤：超前注浆过程施工顺序为:施工准备→平台搭建→钻机施工→浆液材料及制浆→注浆作业→注浆封孔。

s1钻孔21参数设置

盾构机1盾体上预留孔的直径为100mm，钻机钻杆3及钻头直径为42mm(单节钻杆3长1.5～2.0m，钻杆3内有注浆孔道)，在预留孔孔口位置设置法兰盘进行连接固定；钻孔21深度为10～18m之间，具体深度根据实际情况进行调整；

s2浆液参数设置

浆液为双液浆，双液浆注浆参数:水泥浆液水灰比为1:1，水玻璃40波美度(1:1稀释)，水泥浆:水玻璃体积比1:1，浆液深结时间:20s～30s，注浆压力控制在0.3-0.5MPa左右，采用倒退式注浆，根据监测或实际情况调整注浆压力，钻孔21过程中采用前进式注浆止水措施，注浆浆液采用磷酸，浆液配比为:水:磷酸＝10:1(体积比)；

s3安全技术交底

在作业前，组织相关作业人员进行安全技术交底培训，熟悉注浆加固意图及施工的具体参数和要求，了解作业环境的具体情况，检查自身的劳动保护用品是否配备到位。

所述平台搭建采用龙门吊和电瓶机车将钻机运至盾尾脚手架搭设区域，然后在盾体上部悬挂手拉葫芦将钻机吊起，吊起高度高于脚手架平台高度；盾构超前钻孔21及注浆加固施工在盾壳内搭设的脚手架平台上进行，因作业环境限制(拼装机、桥架、泥浆管线路等因素),脚手架平台根据现场实际情况调整，原则上脚手架间排距不大于1.5m，作业平台可利用两侧伸出的油缸、两侧的管片及中间的桥架作为支撑点，平台板为满铺不锈钢走道板，为抵消钻孔21时的冲击力，需要在平台后侧根据实际条件设置平台抛撑；平台搭设完成后，在平台四周设置安全护栏。

平台搭设完成且验收通过后，将钻机下放至脚手架平台上；钻机就位后，对钻机进行调整，调整钻机钻杆3的倾斜度，保证钻杆3与盾体预留的孔道方向致，并在钻孔21前调试钻机，使设备运转正常；正式钻孔21前使用彩条布对盾构机1盾尾处的设备进行覆盖防护，防止设备在钻孔21过程受到污染；钻机施工前，首先对钻机进行试运行，钻机试运转正常后，开始钻孔21；钻孔21过程中详细记录钻杆3节数，保证钻孔21深度的准确；施钻时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数；密切观察钻进情况，出现卡钻或钻进困难时，应立即停钻，分析原因后再进行施工；施钻时做好记录，全面反映地层情况，为注浆施工提供准确的地质水文情况，钻孔21结束后做好记录。

注浆浆液采用水泥-水玻璃浆液；水泥采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，所用水泥必须新鲜无结块，每批进场水泥均应有出厂合格证及检验分析报告单；水泥浆水灰比为1:1，水玻璃原浆浓度40波美度，用水调配出水玻璃稀释液:水泥浆:水玻瑞稀释液＝1:1(体积比)；具体配比可根据现场凝结时间现场调整；制浆设备为叶片式搅拌机；为了保证浆液的均匀性和在注浆间隙时不沉淀，另加工搅拌储浆桶两个，容量0.4立方米；为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应；根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用1*1mm网筛过滤，确保浆液均匀。

采用后退式注浆，待钻孔21完成后，先进行封口，封口浆凝结后注入水泥-水玻璃双液浆，压力达到后，后退钻杆3，进行下段的注浆作业，如此循环，直至该孔结束；注浆过程中，边注浆边提钻杆3，严格控制提升幅度，每步为0.3～0.4m，匀速回抽，注意注浆参数变化，当注浆量或注浆压力达到设计值后继续进行提杆，注浆压力:0.3～0.5MPa，谨防由于压力过大浆液进入开挖仓或裹住盾体；注浆过程中严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆；如需暂停注浆时，必须先将水玻璃吸浆管拿出放入清水桶中，然后再拿出水泥管，并同时将注浆管拔出1m,向孔内注清水后再停止注浆,这样既保持管路畅通,又保证注浆段不受注水影响；注浆期间必须间断性转动刀盘，防止浆液流入掌子面固结将刀盘卡住。

单孔注浆结束标准以定量、定压相结合方式控制；定量标准:当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍不上升，可采取速凝浆液等措施结束该孔注浆；定压标准:注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力后，吸浆量很少或不吸浆时，可结束本孔注浆；结束标准为参考值，实际结束标准应通过现场试验最后确定；注浆过程中共要进行三次磷酸溶液封孔:第一次为钻杆3钻入第五根时，此时钻杆3钻入位置为盾构机1土仓内，需要封孔以防土仓内浆液回流，钻孔21深度为10-12米，注浆深度为5.4-7.4米，注浆压力为1-2MPa，磷酸溶液用量为220-440L，水玻璃用量为110-220L，浆液扩撒半径1.5m；第二次为钻杆3钻入第九根(注浆最深位置)时，此时钻杆3钻入位置为注浆最深位置，需要封孔阻止注入溶液溢流至所需注浆范围之外,钻孔21深度为16-18米,注浆深度为9.4-11.4米，注浆压力为1-2MPa，磷酸溶液用量为220-440L，水玻璃用量为110-220L，浆液扩散半径为1.5m；第三次为该孔退杆注浆至最浅位置时(即该孔注浆完成位置)，一般为退杆至剩余6-7杆时，封孔结束注浆，钻孔21深度为12-14米，注浆深度为5.4-7.4米，注浆压力为1.4-2.6MPa，磷酸溶液用量为220-440L，水玻璃用量为110-220L，浆液扩散半径为1.5m。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其特征在于，所述盾构法施工超前注浆加固装置包括现有的盾构机，所述盾构机的机头预留十个超前注浆孔，所述盾构机的钻机在预留孔孔口位置设置有法兰盘，所述预留孔位置设置有钻机，且钻机的钻杆与预留孔位置紧密滑动连接，所述钻杆内设置有连接孔，且连接孔靠近钻机位置设置有连接管。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其特征在于：十个所述超前注浆孔，其中机头中部开设有六个水平钻孔，所述机头顶部开设有四个钻孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其特征在于：所述法兰盘通过多个紧固螺栓与盾构机的机头侧壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于盾构法施工超前注浆加固装置，其特征在于：所述连接管位置固定连接有闸阀。

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