[發明專利]一種隧道穿越飽和砂土的預加固裝置及方法

在審

• 申請號: 202011462189.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112459788A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 葉錦華;馬瑞;王夢筱;鄧博;王麗群;曹艷輝;鄧洪亮;李勃亨;王守凡
• 申請（專利權）人: 北京市政路橋股份有限公司;北京工業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21F16/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種隧道穿越飽和砂土的預加固裝置及方法，屬于隧道施工技術領域。本發明主要包括五個部分：運輸控制裝置(1)、注漿裝置(2)、管道系統(3)、排水裝置(4)、智能監測控制系統(5)。本發明采用排水誘導與驅替注漿裝置和方法，對飽和砂土區域隧道圍巖區進行注漿，達到加固隧道圍巖的效果。

技術領域

本發明涉及一種隧道穿越飽和砂土地段的隧道圍巖加固裝置及施工方法，主要解決了飽和砂土地段隧道施工的技術問題，屬于隧道施工技術領域。

背景技術

飽和砂土強度較低，隧道開挖時土體自穩能力極差，當地下水豐富和施工機械擾動等產生液化，掌子面巖體失穩，無法承擔自身荷載而發生塌陷，造成工程事故。隧道穿越飽和砂土地地段時，需要對被穿越區域進行預加固處理，實現堵水和加固，使圍巖擁有一定的承載能力和自穩能力，保證土體開挖后不會坍塌。

隧道超前預加固注漿可以有效填筑砂土之間的空隙，待漿液達到一定強度時，可以將飽和砂土中的砂粒粘結在一起，在飽和砂土中可以形成強度較大的圍巖加固區域，確保隧道穿越飽和砂土區域擁有穩定的圍巖和止水作用。在隧道預加固時通常采用注漿加固方法主要是基于擴散理論，動水注漿理論，壓密注漿擴散理論和劈裂注漿擴散理論的鉆孔注漿法和袖閥管注漿方法等，在注漿裝置上運輸與安裝往往比較費時費力，在工藝上注漿的方向不確定，漿液在土體中隨意擴散，土體中加固區域的形狀與施工要求的形狀差異較大，注漿效果不理想。

本發明為飽和砂土中隧道開挖提供了新的工程預加固處理方案，對隧道穿越飽和砂土地層時進行預加固和封閉止水，保證隧道施工正常進行。

發明內容

本發明一種隧道穿越飽和砂土的預加固裝置及方法是根據誘導和驅替原理，通過在砂土地層中定向排水誘導，在飽和砂土層中形成驅替通道，用具有可注性的水泥漿沿負壓誘導通道驅替飽和砂土層中的地下水，充填并滯留在飽和砂土地層中，與砂土一起形成理想的注漿漿液凝固體，加固軟土地層和封閉地下水流動通道，對隧道進行超前預加固。

本發明主要包括五個部分：運輸控制裝置(1)、注漿裝置(2)、管道系統(3)、排水裝置(4)、智能監測控制系統(5)。

運輸控制裝置(1)包括注漿裝置的控制室(1.1)和主車身(1.2)；控制室(1.1)中除了基本的車輛操作設備外還包括報警裝置、控制裝置和顯示屏。

注漿裝置(2)主要包括漿液儲存箱(2.1)、注漿泵(2.2)、鋼支架(2.3)、注漿壓力控制箱(2.4)、注漿導管(2.5)、出漿管(2.6)、壓力傳感器(2.7)、攪拌機(2.8)和注漿量測定表(2.9)；

管道系統(3)主要包括注漿管(3.1)、排水管(3.2)、第一接頭(3.4.1)、第二接頭(3.4.2)、第一閥門(3.5.1)、第一閥門(3.5.1)；

排水裝置(4)包括抽水泵(4.1)、排水導管(4.2)、排水壓力控制箱(4.3)透明塑料管(4.4)、排水量測定表(4.5)；

智能監測控制系統(5)包括注漿壓力表(5.1)、排水壓力表(5.2)、智能壓力控制裝置(5.3)。

控制室(1.1)中的報警、控制裝置與智能監測控制系統(5)相互獨立。

控制室(1.1)與注漿裝置(2)由主車身(1.2)搭載。

漿液儲存箱(2.1)經由注漿泵(2.2)與注漿壓力控制箱(2.4)利用注漿導管(2.5)連接，出漿管(2.6)安裝于注漿壓力控制箱(2.4)的出漿口。

注漿泵(2.2)利用鋼支架(2.3)與主車身(1.2)連接。

注漿壓力控制箱(2.4)內的壓力傳感器(2.7)通過導線連接到控制室(1.1)中的報警裝置和顯示屏。

攪拌機(2.8)安置于漿液存儲箱(2.1)的頂部，利用導線與控制室(1.1)中控制裝置連接。