[發明專利]可液化砂土中防止盾構機下沉的硅溶膠加固裝置及其方法

有效

• 申請號: 201611049687.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106703007B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 金煒楓;鄧陳艷;張力友;王鑫;程澤海
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院（浙江中德科技促進中心）
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10;E02D3/12
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 董建軍

本發明公開了一種可液化砂土中防止盾構機下沉的硅溶膠加固裝置,包括彎曲頂管系統、硅溶膠壓注系統、抽水系統和隔水板；彎曲頂管系統包括側邊開孔的彎曲管，彎曲管分兩排插在擬建盾構隧道區域兩側的地基中，硅溶膠壓注系統包含依次相連的硅溶膠溶液注入總管、第一水泵和硅溶膠貯存容器；抽水系統包含依次相連的抽水總管、第二水泵和貯液池；隔水板分兩排插在擬建盾構隧道區域兩側的地基中，硅溶膠溶液注入彎曲管與硅溶膠溶液注入總管連接，抽水彎曲管與抽水總管連接。本發明通過硅溶膠溶液加固擬建盾構隧道周圍的可液化砂土，加固過程中硅溶膠溶液滲透速度快，成本低，對周圍環境擾動小，加固后可防止盾構過程中土體振動液化導致盾構機下沉。

技術領域

本發明屬于巖土工程研究領域，尤其涉及一種可液化砂土中防止盾構機下沉的硅溶膠加固裝置及其方法。

背景技術

城市規模不斷擴大，盾構隧道的建設已成為大中城市發展必不可少的一部分，但我國不少大中城市都廣泛分布著可液化土。當盾構機在可液化地基中推進時，由于盾構機對土體的振動，導致土體液化失去剪切強度，這時盾構機在液化土層中下沉。目前對于可液化地基中防止盾構機下沉的方法主要是在施工中改變施工參數，例如盾構機推進的初始標高要高于設計標高，盾構過程中土體液化讓盾構機下沉至設計標高，這種方法難度大，且依賴盾構前期試驗段參數和工程經驗。因此可以考慮通過加固可液化地基防止盾構機沉降，工程上常規加固可液化土體的方法包括打碎石樁、換填土體、振動擠密土體等，但是這些方法成本高且對周圍環境影響大，而盾構隧道周圍往往為人口密集的城區，因此這些常規方法并不適用。人們也開發出基于滲流讓加固溶液固化可液化土體的方法，例如在可液化土體中通入微生物溶液產生碳酸鈣沉淀加固土體，以及在可液化土體中通入硅溶膠溶液，硅溶膠溶液中懸浮著納米顆粒，這些納米顆粒在溶液堿性降低的過程中先逐漸凝聚成鏈狀結構進而形成三維網狀結構的凝膠，從而加固可液化土體。硅溶膠溶液初始的粘性接近于水，這樣有利于硅溶膠溶液在水中的滲流，通過調整硅溶膠溶液的PH值，可以讓硅溶膠在數秒或數月的時間段內保持低粘度然后粘度突然急劇上升形成凝膠。但上述滲流加固的方法并沒有應用于防止盾構機振動液化下沉的問題，而直接讓加固溶液滲流固化擬建盾構隧道附近的可液化土體，存在加固區域過大、滲流造成附近地面沉降引起房屋變形開裂等問題，因此如何控制固化土體區域降低成本、減少滲流對附近地表沉降的影響，是固化土體進而防止盾構機振動液化下沉需要解決的問題。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術中沒有通過硅溶膠溶液滲流固化土體從而防止盾構機振動液化下沉的方法，同時考慮控制固化土體區域降低成本、減少滲流對附近地表沉降影響，提出了一種可液化砂土中防止盾構機下沉的硅溶膠加固裝置及其方法。

本發明的技術方案：一種可液化砂土中防止盾構機下沉的硅溶膠加固裝置，包括彎曲頂管系統、硅溶膠壓注系統、抽水系統和隔水板；

所述彎曲頂管系統包括若干側邊開孔的彎曲管，所述彎曲管分兩排平行地插在擬建盾構隧道區域兩側的地基中，其中擬建盾構隧道區域一側的彎曲管為硅溶膠溶液注入彎曲管，擬建盾構隧道區域另外一側的彎曲管為抽水彎曲管；

所述硅溶膠壓注系統包含依次相連的硅溶膠溶液注入總管、第一水泵和硅溶膠貯存容器；

所述抽水系統包含依次相連的抽水總管、第二水泵和貯液池；

所述隔水板分兩排平行地插在擬建盾構隧道區域兩側的地基中，所述彎曲頂管系統和擬建盾構隧道區域位于兩排隔水板中間，同一排的隔水板前后相連；

所述硅溶膠溶液注入彎曲管與硅溶膠溶液注入總管連接，所述抽水彎曲管與抽水總管連接。

本發明利用硅溶膠溶液粘度突然增大前在砂土中滲透速度快的特點快速填充砂土中的孔隙，同時通過彎曲管減少固化土體區域從而降低成本，通過隔水板阻隔滲流從而降低滲流對附近地表沉降的影響，從而不僅可以防止盾構機液化下沉，而且具有滲透速度快、成本低、對周圍環境擾動小的優點。