[發明專利]一種盾構壁后同步注漿漿液擴散可視化的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110298240.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113295579B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉伯成;莫振澤;陳松潔;葉文龍;梁恒輝;鄭遠松;李永運;倪小東;鐘小春
• 申請（專利權）人: 無錫地鐵集團有限公司;河海大學;中鐵四局集團有限公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴海晨

本發明涉及一種盾構壁后同步注漿漿液擴散可視化的試驗裝置，包括盾構模擬系統和數據采集系統。所述盾構模擬系統由透明模型箱、透明土、模型盾構、模型管片、注漿管、氣壓泵、進壓管、玻璃圓筒等組成；所述模型盾構的外徑與玻璃圓筒外徑相同；所述模型箱側壁開孔，所述開孔略大于模型盾構外徑，所述開孔與模型盾構及玻璃圓筒之間分別設置止水橡膠墊；所述數據采集系統包括計算機、激光器、高速工業相機。本發明克服了傳統盾構推進模擬裝置中同步注漿漿液擴散不可見的難題，實現了盾構壁后同步注漿全過程動態可視化觀測，裝置簡單易懂，可行性高。

技術領域

本發明是一種盾構壁后同步注漿漿液擴散可視化的試驗裝置及方法，屬于隧道盾構模擬技術領域。

背景技術

盾構法是暗挖法施工中的一種最常見的施工方法。它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法?。由于盾構機外殼直徑大于管片外徑，當盾構機脫離管片時會形成孔隙，若不采取措施，會造成較大的地表沉降而影響周邊建筑物安全。同步注漿就是最常見的一種措施。

現有技術中，中國申請發明專利“一種可視化的盾構隧道施工注漿效果檢測的試驗裝置和方法”（專利號：201910175509.2）公開了一種由透明土、盾構機刀盤、驅動系統、液壓千斤頂、同步注漿系統、二次注漿孔、地層位移傳感器、數據采集箱等組成的試驗裝置，能直接觀測漿液滲流、凝結等狀態，并且考慮了施工中頂推、管片拼裝、二次注漿等過程，可實現注漿效果的可視化觀測。但該專利存在一定的不足，首先，實際盾構頂進時，盾構機刀盤切削前方土體后的土渣由盾構機艙室通過機械運出，而該裝置對開挖過程僅采用千斤頂頂進來簡單模擬，易造成較大的地表隆起，與實際不符；其次，該裝置未實現有效的盾尾密封，易導致漿液回流至盾構機艙室內；此外，該裝置對應為小尺寸模型試驗，其所埋設的大量傳感器、壓力盒破壞了土體的初始應力場，并且對后期數據準確性也會產生較大的影響；最后，該發明中的漿液采用的是實際工程中使用的漿液，難以可視化、準確地觀測盾構推進中漿液擴散的全過程。

發明內容

本發明提出的是一種可模擬盾構隧道推進中壁后同步注漿漿液擴散過程的試驗裝置，可實現對盾構壁后同步注漿漿液擴散的可視化觀測。

本發明的技術解決方案：一種盾構壁后同步注漿漿液擴散可視化的試驗裝置，包括氣壓泵1、注漿管2、進壓管3、儲漿罐4、牽引裝置6、止水夾7、透明土9、透明模型箱11、玻璃圓筒12、模型管片13、圓環玻璃板14、模型盾構17和數據采集系統，氣壓泵1通過進壓管3連接儲漿罐4，模型盾構17通過注漿管2連接儲漿罐4，注漿管2上設有止水夾7；所述透明模型箱11側壁設有開孔，箱內裝填有透明土9，模型盾構17設于開孔內，模型管片13一端與玻璃圓筒12固定相連，另一端連接牽引裝置6，模型盾構17端口處固定設有圓環玻璃板14，圓環玻璃板14沿環向分布若干注漿孔；

所述數據采集系統包括設于透明模型箱11上部的激光器8，設于箱外的高速工業相機10，所述激光器8和高速工業相機10的信號輸入輸出端連接計算機15。

所述開孔與模型盾構17及玻璃圓筒12之間分別設置有止水橡膠墊16。

所述開孔直徑大于模型盾構17外徑，所述玻璃圓筒12外徑與模型盾構17外徑相同，內徑大于模型管片外徑，所述模型盾構的外徑大于模型管片的外徑。

所述注漿管2有四根，模擬對盾尾壁后四孔同步注漿漿液擴散過程。

或者四根注漿管2中其中兩根注漿管2始終用止水夾夾住，并堵塞注漿管出口，以防止漿液回流至注漿管，模擬對盾尾壁后雙孔同步注漿漿液擴散過程。

其工作方法，包括如下步驟：

1)?按照試驗要求，組裝試驗裝置；