[發明專利]一種盾構隧道破碎帶地層注漿加固設備及其注漿加固方法

在審

• 申請號: 202110236605.0
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113027483A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 章云生;郭小龍;洪開榮;彭焱鋒;李志軍;楊志永;龔學棟;雷明星;高昆;蔡肖;王秋林;刁潤章;沈曉莉;段賽;周明校;王曉剛;趙寶鋒;馮小軍;龍成明;陳強
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道集團二處有限公司;中鐵隧道局集團有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 李奎書

1.一種盾構隧道破碎帶地層注漿加固設備，其特征在于，所述注漿加固設備包括：盾構管片、注漿泵、儲漿罐和注漿工具；

所述盾構管片安裝于隧道內部，所述盾構管片的內表面開設有預埋注漿孔，所述盾構管片的外側依次設置有盾構管片背部區域和深度注漿區域；

所述盾構管片的內側設置有所述注漿泵和所述儲漿罐，所述注漿泵與儲漿罐通過輸送管路相連通；

所述儲漿罐包括儲漿罐體和攪拌器，所述儲漿罐體的注入口通過Y型管分別與水泥漿輸送管和水玻璃輸送管連通，所述攪拌器設置于所述儲漿罐體內，對注入儲漿罐體內的混合漿液進行攪拌；

所述注漿工具依次穿過所述預埋注漿孔、所述盾構管片背部區域和所述深度注漿區域，所述注漿工具包括注漿管、管閥連接頭、絲扣和閘閥；所述管閥連接頭位于所述盾構管片內，所述管閥連接頭與所述盾構管片通過所述絲扣連接，所述管閥連接頭的兩端分別設置有限位凹槽和定位凸起，所述注漿管由第一注漿管和第二注漿管構成，所述第一注漿管依次貫穿設置于所述盾構管片和盾構管片背部區域內，所述第一注漿管的左側設置有固定凹槽，所述第一注漿管的左側與所述管閥連接頭的右側通過所述定位凸起和所述固定凹槽插接固定，所述第二注漿管貫穿于所述深度注漿區域內，所述閘閥設置于所述管閥連接頭左側的所述限位凹槽內。

2.根據權利要求1所述的盾構隧道破碎帶地層注漿加固設備，其特征在于，所述盾構管片上開設有16個所述預埋注漿孔。

3.根據權利要求1所述的盾構隧道破碎帶地層注漿加固設備，其特征在于，每一個所述預埋注漿孔對應安裝一個所述閘閥。

4.根據權利要求1所述的盾構隧道破碎帶地層注漿加固設備，其特征在于，所述第二注漿管的側面設置有梅花型孔洞，所述梅花型孔洞之間的間距為200mm。

5.一種盾構隧道破碎帶地層注漿加固方法，其特征在于，所述注漿加固方法包括以下步驟：

步驟1，使用盾構管片吊裝機將6塊盾構管片吊至隧道內，在隧道內拼裝盾構管片：

步驟1.1，采用錯縫拼裝法拼裝6塊盾構管片，再由下至上左右對稱地安裝剩余的1塊盾構管片，通過環向螺栓、縱向螺栓將每塊盾構管片連接固定；

步驟1.2，安裝完成整環盾構管片后，用風動搬手固定所有螺栓及吊裝孔封堵塞；

步驟2，在盾構管片上開設預埋注漿孔，并將注漿工具安裝在預埋注漿孔內：

步驟2.1，預埋注漿孔均勻設置在每環盾構管片上，通過鉆孔器鉆孔至盾構管片的背部區域的空腔部位，并清理空腔部位的渣水；

步驟2.2，依次將注漿管和管閥連接頭安裝于預埋注漿孔內，再將閘閥安裝于限位凹槽內，并使閘閥裸露于盾構管片的表面；

步驟3，在攪拌站內制備注入預埋注漿孔內的漿液：

步驟3.1，在攪拌站分別按照水泥漿的水灰重量比1:1配置單漿液，水泥漿與水玻璃體積比1:1配置水泥漿和水玻璃混合漿液；

步驟3.2，通過注漿管道將單漿液輸送至儲漿罐，單漿液被輸送至儲漿罐體后，開啟攪拌器均勻攪拌單漿液，攪拌時間為5-10分鐘，防止單漿液的漿液凝結或離析；

步驟3.3，將注漿管道與閘閥連通，并開啟閘閥，通過注漿泵將單漿液注入預埋注漿孔周邊盾構管片背部區域內，以形成止水帷幕；

步驟3.4，填充單漿液至空腔部位的過程中，通過閘閥控制單漿液的注入速度及注入量，單漿液的注入流速為2m ³/分鐘；

步驟3.5，通過在注漿管道上設置的壓力傳感器，監測每環盾構管片的注漿量和注漿壓力，控制注漿泵的注漿壓力在0.2～1MPa；

步驟3.6，待單漿液注滿空腔部位，形成止水帷幕后，拆除注漿工具并采用聲波監測儀對空腔部位注漿密度進行檢測；

步驟3.7，通過聲波監測儀檢測空腔部位的注漿密度，使得注漿密度不低于1220kg/m³，達不到規定的注漿密度，返回步驟3.3，繼續執行以下步驟；

步驟4，待盾構管片背部區域的漿液凝固后，繼續對預埋注漿孔進行深度開孔：

步驟4.1，使用鉆孔器對預埋注漿孔進行開孔，開孔深度為朝盾構管片外側方向鉆取3m，并將注漿工具安裝于預埋注漿孔內；

步驟4.2，將注漿工具安裝于預埋注漿孔的過程中，確保第二注漿管插至預埋注漿孔的孔底，并將注漿泵通過注漿管道與注漿工具連通；

步驟5，將混合漿液注入深度注漿區域：

步驟5.1，開啟雙液注漿機和閘閥將混合漿液注入深度注漿區域內；

步驟5.2，填充混合漿液至深度注漿區域的過程中，通過閘閥控制混合漿液的注入速度及注入量，混合漿液的注入流速為1.5m³/分鐘；

步驟5.3，監測每環盾構管片的注漿量和注漿壓力，控制注漿泵的注漿壓力在0.2～0.4Mpa；

步驟5.4，添加適量膨潤土至混合漿液，促進混合漿液的流動并調節注漿壓力；

步驟6，采用聲波監測儀對注漿效果進行檢查，并使用水泥對預埋注漿孔進行封孔，完成注漿對地層進行加固作業。