CN217841648U - 一种基于wss工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，涉及铁隧道近接施工领域，包括注浆系统、新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统，所述新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统用于实现钻孔注浆；所述注浆系统包括喷浆混合器、注浆管，所述注浆管的一端与喷浆混合器连接，另一端可延伸置于在新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统钻好的孔洞内，所述注浆管置于在钻好的孔洞的一端开设有注浆孔，所述喷浆混合器上设置有用于混合液进入到喷浆混合器内进行混合的第一送液管和第二送液管。该加固体系能够有效对邻近地铁线路或上覆盾构区间起到加固作用，并可以减少隧道施工产生的地层扰动。

Description

一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系

技术领域

本实用新型涉及地铁隧道近接施工技术领域，具体为一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系。

背景技术

目前城市地铁建设蓬勃发展，且大多数城市已修建有地铁工程，在城区内新修建地下隧道时常需要穿越既有盾构隧道。既有盾构区间的稳定性主要依靠衬砌结构与地层的共同作用，因此，新建地铁盾构隧道产生的地层扰动对于既有盾构隧道的影响尤为关键。此外，新建地下隧道土体开挖卸荷易导致地层沉陷，诱发的上部围岩承载能力失效和塌陷直接性导致既有盾构区间存在更高的风险性，故涉及的隧道下穿既有盾构区间地层注浆加固措施更具挑战性。

保障新建地下隧道自身安全及掘进对近接既有盾构区间的安全具有重要工程意义。然而现有措施大部分仅考虑单一结构的加固方式，并不能有效防止地下隧道施工安全和近接既有盾构区间安全同时存在的建设风险威胁。尤其是在城市主城区修建地铁，盾构区间下穿施工时不可避免会带来地层损失和应力扰动，当这种位移和影响超出一定范围时，必然对新隧道结构本身和邻近多条地铁线路造成严重破坏。轻则隧道衬砌开裂、不均匀沉降与扭转，重则管片崩塌，威胁人民的生命财产安全。因此，研发一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固措施，对新建地下隧道近接下穿施工安全隐患防控是具有一定的工程意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，该加固体系的目的是为了解决上述技术中存在的缺点，提供了一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固措施，能够有效对邻近地铁线路或上覆盾构区间起到加固作用，并可以减少隧道施工产生的地层扰动。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，包括注浆系统、新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统，所述新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统用于实现钻孔注浆；

所述注浆系统包括喷浆混合器、注浆管，所述注浆管的一端与喷浆混合器连接，所述注浆管的另一端可延伸置于在新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统钻好的孔洞内，所述注浆管置于在钻好的孔洞的一端开设有注浆孔，所述喷浆混合器上设置有用于混合液进入到喷浆混合器内进行混合的第一送液管和第二送液管。

优选地，所述新建隧道内钻孔注浆系统包括第一钻机，所述第一钻机安放在新建地下隧道内，用于对隧道衬砌结构进行钻孔，让所述注浆管置于在隧道衬砌结构的钻孔内。

优选地，所述新建隧道内钻孔注浆系统还包括第一注浆机、第一搅拌器，所述第一注浆机通过管道分别与第一送液管和第二送液管连通，所述第一注浆机的另一端通过管道与所述第一搅拌器连通。

优选地，所述第一钻机安放在操作平台上，所述操作平台可升降设置，用于控制调节第一钻机的位置。

优选地，所述地表钻孔注浆系统包括第二钻机，所述第二钻机设置在地表上，用于对盾构隧道周围的土体进行钻孔，让所述注浆管置于在盾构隧道周围钻好的钻孔内。

优选地，所述地表钻孔注浆系统还包括第二注浆机、第二搅拌器，所述第二注浆机通过管道分别与第一送液管和第二送液管连通，所述第二注浆机的另一端通过管道与所述第二搅拌器连通。

优选地，所述第一送液管和第二送液管分别用于让注浆液AB液混合物和C液进入到喷浆混合器中进行混合。

本实用新型的有益效果是：

(1)、本实用新型采用的WSS深孔注浆工法是一种定压、定量、定向的地层加固的工法，具有瞬结性一次喷射和浸透性二次喷射的复合比率，在土层改良时可以自由地设定，从粘性土、砂质土到地下水非常多的砂砾层，以及更加复杂的复合地层都可以适用；

(2)、本实用新型的采取深孔注浆方式从新建隧道洞内和地面同时向既有盾构与新隧道拱部之间的土体进行加固，注浆加固区相互叠合，充分保障上部盾构区间安全。且所用注浆设备轻巧灵活、方便移动、容易操作、施工速度快等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系的注浆系统钻孔时的示意图；

图3为本实用新型一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系的注浆系统注浆时示意图；

图4为本实用新型一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系的WSS工法注浆工艺流程图；

图中，1-注浆管，2-第一钻机，3-第二钻机，5-操作平台，7-新建地下隧道，8-隧道衬砌结构，11-第一送液管，12-第二送液管，13-喷浆混合器，14-注浆孔，21-第一注浆机，22-第一搅拌器，31-第二注浆机，32-第二搅拌器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1至图4所示，一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，包括注浆系统、新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统，新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统用于实现钻孔注浆；注浆系统包括喷浆混合器13、注浆管1，注浆管1的一端与喷浆混合器13连接，注浆管1的另一端可延伸置于在新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统钻好的孔洞内，注浆管1置于在钻好的孔洞的一端开设有注浆孔14，喷浆混合器13上设置有用于混合液进入到喷浆混合器13内进行混合的第一送液管11和第二送液管12。通过该体系的地表钻孔注浆系统对地表进行钻孔以后，将注浆系统的注浆管1安放在孔洞中，对其钻孔周围的土体进行注浆加固；还有通过新建隧道内钻孔注浆系统对新建地下隧道7的隧道衬砌结构8进行钻孔，让注浆系统的注浆管1安放在该孔洞中，对其钻孔周围的土体进行注浆加固。

进一步的，该体系主要基于WSS工法下实施的，在具体实施该体系结构的时候，首先通过该体系的地表设置的地表钻孔注浆系统对其盾构隧道9周围的土体进行钻孔，将注浆系统的注浆管1置于在钻好的孔洞中，然后通过注浆管1进行注浆加固，对其钻孔周围的土体进行注浆加固；并且还通过该体系设置的新建隧道内钻孔注浆系统对新建地下隧道7的隧道衬砌结构8进行钻孔，将注浆系统的注浆管1置于在该钻好的孔洞中，然后通过注浆管1进行注浆加固。要通过该体系实现对土体的加固，就需要对其WSS工法进行合理的运用；而WSS 工法是一种起源于国外的一种技术，WSS是中文“无收缩”的拼音缩写，该技术是通过钻孔一定的深度以后，采用一台同步注浆的注浆机进行注浆，将混合液进行混合以后对周围的土体进行注浆加固，以达到改变岩土层状的目的。在需要对其加固的区域进行注浆加固的时候，分别通过新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统在其设计的区域位置进行钻孔；而设置的新建隧道内钻孔注浆系统包括第一钻机2，第一钻机2安放在新建地下隧道7内，用于对隧道衬砌结构8进行钻孔，让注浆管1置于在隧道衬砌结构8的钻孔内；通过第一钻机2 对其钻孔若干个，然后在每个钻孔内分别放置上该体系的注浆系统的注浆管，方便进行注浆；并且该体系的地表钻孔注浆系统包括第二钻机3，第二钻机3设置在地表上，用于对盾构隧道9周围的土体进行钻孔，让注浆管1置于在盾构隧道9周围钻好的钻孔内；将通过地表向下，且沿着盾构隧道9周围进行钻孔若干个，然后在每个孔洞内均放置上注浆系统的注浆管 1，通过注浆管1向盾构隧道9周围的土体进行注浆加固。

进一步的，基于WSS工法下的注浆系统在具体实施的时候，首先通过在注浆区域通过钻孔机械先钻好孔，在本申请中是分别在地表和新建地下隧道7区域内进行钻孔。而设置的新建隧道内钻孔注浆系统还包括第一注浆机21、第一搅拌器22，第一注浆机21通过管道分别与第一送液管11和第二送液管12连通，第一注浆机21的另一端通过管道与第一搅拌器22连通；第一钻机2安放在操作平台5上，操作平台5可升降设置，用于控制调节第一钻机 2的位置；并且，设置的地表钻孔注浆系统包括第二钻机3，第二钻机3设置在地表上，用于对盾构隧道9周围的土体进行钻孔，让注浆管1置于在盾构隧道9周围钻好的钻孔内；地表钻孔注浆系统还包括第二注浆机31、第二搅拌器32，第二注浆机31通过管道分别与第一送液管11和第二送液管12连通，第二注浆机31的另一端通过管道与第二搅拌器32连通。然后分别通过第一搅拌器22和第二搅拌器32将搅拌好的浆液分别通过管道经过各自相连的第一注浆机21和第二注浆机31，分别通过第一注浆机21和第二注浆机31将浆液输送至注浆系统的喷浆混合器13进行混合，便于实现快速注浆。在此实施过程中，需要说明的是，在对地表和新建地下隧道进行钻孔的时候，通过钻机带动钻机的与之相连的钻杆，由于是采用的WSS工法，所以在此的钻杆是注浆管1，钻机一边带动钻杆钻动，一边通过机械向钻动的孔洞喷水，由此注浆管1在在钻机带动下，以及配合机械喷水，以便于快速实现钻孔。并且还有，新建隧道洞内注浆系统中，设计有操作平台5，用于放置第一钻机2，通过操作平台5的升降，有利于准确方便打孔、安装注浆管和注浆施工。在地表钻孔注浆系统中，根据设计的要求，注浆系统的注浆管1采用梅花型布置，间距L＝1m；注浆管1的一端位于地面，深入既有盾构区间底部，各个注浆管1的注浆范围相互交叉，形成整体，实现隧道围岩全范围加固止水。

进一步的，在WSS注浆时，如图4所示，WSS工法采用喷射注浆方式，可以进行一次、二次喷射切换；回路变换装置容易实行，能实行复合喷射；使注入系统设备简单，具有很高的可靠性、经济性。WSS注浆工法采用复合喷射方式，一次喷射是限制喷射，二次喷入是的渗透喷射，浆材不会向喷入范围外溢出，从而有利保护地下环境不被污染。WSS注浆工法中，注浆采用喷射式注浆，注浆扩散半径约1.5m，注浆压力保持0.8～1.5MPa，稳压时间不小于 30分钟，可以有效保证土体加固形成整体，大大改善该部分土体的物理力学性能。WSS注浆工法中，注浆液采用A、B、C化学浆注浆材料，如表1所示，喷射材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性浆材，可以用压力喷射到均匀的土质颗料之间，这样的操作方法可以减少对既有盾构区间影响；注浆机将注浆液AB液混合物和C液分别通过第一送液管11和第二送液管 12，进入到喷浆混合器13中进行混合，然后通过喷浆混合器13将混合后的浆液通过注浆管，从注浆管端头的注浆孔14喷出，对周围的土体进行注浆加固。

表1 A、B、C化学浆注浆材料配比表

WSS注浆工法中，采用水泥水玻璃双液浆，即A液和B液的混合物。A液为稀释后的水玻璃，B液由硫酸等化学外加剂和水组成。化学外加剂主要是调节浆液的可灌性和混合液的凝结时间，因此在施工现场中，外加剂的添加应根据现场的实际情况进行适当的调整。B 液各成分放入搅拌机的顺序依次为：水、化学外加剂，两种浆液在注入之前必须搅拌均匀，并经常检查混合后的浆液凝固时间是否适应现场施工环境。C液为水泥浆液和外加剂和水配比组成。还有在地层注浆加固措施在注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定隧道围岩加固区的流量及渗透系数，不合格的需进行补充注浆。盾构通过后根据监控量测的结果决定是否进行跟踪注浆。通过喷浆混合器进行注浆液的瞬结性一次喷射和浸透性二次喷射；喷射注浆时根据加固区域范围调节注浆管1回抽速度和长度；当新建地下隧道下穿既有盾构隧道时，根据监控量测的结果决定是否进行新建地下隧道洞内注浆；注浆结束之后，对隧道衬砌结构进行密封堵水，并根据监控量测的结果决定是否进行跟踪注浆；完成注浆，进行保养。

该加固体系采用的WSS深孔注浆工法是一种定压、定量、定向的地层加固的工法，具有瞬结性一次喷射和浸透性二次喷射的复合比率，在土层改良时可以自由地设定，从粘性土、砂质土到地下水非常多的砂砾层，以及更加复杂的复合地层都可以适用；并且该加固采取深孔注浆方式从新建隧道洞内和地面同时向既有盾构与新隧道拱部之间的土体进行加固，注浆加固区相互叠合，充分保障上部盾构区间安全。且所用注浆设备轻巧灵活、方便移动、容易操作、施工速度快等优点。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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；同时，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思。

Claims (7)

1.一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，包括注浆系统、新建隧道内钻孔注浆系统和地表钻孔注浆系统，所述新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统用于实现钻孔注浆；

所述注浆系统包括喷浆混合器（13）、注浆管（1），所述注浆管（1）的一端与喷浆混合器（13）连接，所述注浆管（1）的另一端可延伸置于在新建隧道内钻孔注浆系统和所述地表钻孔注浆系统钻好的孔洞内，所述注浆管（1）置于在钻好的孔洞的一端开设有注浆孔（14），所述喷浆混合器（13）上设置有用于混合液进入到喷浆混合器（13）内进行混合的第一送液管（11）和第二送液管（12）。

2.根据权利要求1所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述新建隧道内钻孔注浆系统包括第一钻机（2），所述第一钻机（2）安放在新建地下隧道（7）内，用于对隧道衬砌结构（8）进行钻孔，让所述注浆管（1）置于在隧道衬砌结构（8）的钻孔内。

3.根据权利要求2所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述新建隧道内钻孔注浆系统还包括第一注浆机（21）、第一搅拌器（22），所述第一注浆机（21）通过管道分别与第一送液管（11）和第二送液管（12）连通，所述第一注浆机（21）的另一端通过管道与所述第一搅拌器（22）连通。

4.根据权利要求2所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述第一钻机（2）安放在操作平台（5）上，所述操作平台（5）可升降设置，用于控制调节第一钻机（2）的位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述地表钻孔注浆系统包括第二钻机（3），所述第二钻机（3）设置在地表上，用于对盾构隧道（9）周围的土体进行钻孔，让所述注浆管（1）置于在盾构隧道（9）周围钻好的钻孔内。

6.根据权利要求1所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述地表钻孔注浆系统还包括第二注浆机（31）、第二搅拌器（32），所述第二注浆机（31）通过管道分别与第一送液管（11）和第二送液管（12）连通，所述第二注浆机（31）的另一端通过管道与所述第二搅拌器（32）连通。

7.根据权利要求1所述的一种基于WSS工法隧道下穿既有盾构地层注浆加固体系，其特征在于，所述第一送液管（11）和第二送液管（12）分别用于让注浆液AB液混合物和C液进入到喷浆混合器（13）中进行混合。

Images