一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，涉及盾构隧道施工【技术领域】，包括位于隧道外部的厂棚及位于隧道内部的两个注浆机，厂棚内堆设有水泥及第一搅拌罐，第一搅拌罐与厂棚外面的第一储浆桶通过软管连通；隧道内还设有第二搅拌罐、第二储浆桶、第三储浆桶，第二储浆桶与第一储浆桶连通，第二储浆桶通过第二搅拌罐与一个注浆机连接，第三储浆桶与另一个注浆机连接，两个注浆机的出口端均通过高压注浆软管与注浆装置连接。本系统占用场地小，且移动方便，能较好的满足隧道施工，从而使隧道周边土体液化现象得到了有效的控制，确保了隧道工程的长期安全和稳定。
【专利说明】一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构隧道施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]土体液化是指饱和土体在静力、渗流，尤其是动力(地震)作用下，因严重丧失抗剪强度而向液体状态转化的一种现象。它严重的影响着工程的长期安全和稳定，长久以来一直是隧道后期施工的重点。
[0003]在盾构工程中，经常会遇到软弱地层或是液化砂层，此类地层会对施工的质量及进程造成影响，因此隧道底部以下的此类必须进行加固处理，而盾构工程大多位于城市繁华区域或水下，通常都不具备地面加固的条件，因此只能等盾构隧道成形后，再从隧道内进行注浆加固，但若是直接利用管片吊装孔进行压力注浆加固，仅能对管片周边很小范围注浆，其注浆范围不受控制，并容易导致管片过大上浮，影响成型隧道的质量，并且不能真正取到地层加固的效果。若是采用从管片上钻孔埋管进行注浆加固，由于隧道埋深较深，隧道底部水头承力较大，在钻穿管片、下注浆管过程均容易出现喷水、喷砂的情况，从而有可能导致隧道的变形，其后果非常严重。
[0004]在申请号为201010208940.1的专利中公开了一种用于隧道底地层加固的防喷涌
装置及其施工方法，其装置包括设置在地层管片内壁上的下钢管，下钢管通过球阀与上钢管连接，上钢管通过异型接头与小钢管连接固定，小钢管内壁设置有若干个密封胶圈，密封胶圈内径与钻头上的钻杆外径相同。该装置可以防止地层出现喷涌现象的发生，但是注浆过程中，容易出现喷嘴堵塞现象，影响施工速度。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，该系统占用场地小，且移动方便，能较好的满足隧道施工，从而使隧道周边土体液化现象得到了有效的控制，确保了隧道工程的长期安全和稳定。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，其特征在于包括位于隧道外部的厂棚及位于隧道内部的两个注浆机，所述的厂棚内堆设有水泥及第一搅拌罐，第一搅拌罐与厂棚外面的第一储浆桶通过软管连通；隧道内还设有第二搅拌罐、第二储浆桶、第三储浆桶，所述的第二储浆桶的进口与第一储浆桶连通，第二储浆桶的出口通过第二搅拌罐与一个注浆机连接，第三储浆桶与另一个注浆机连接，两个注浆机的出口端均通过高压注浆软管与注浆装置连接。
[0007]对上述结构作进一步说明，所述注浆装置包括设于高压注浆软管上的两个球阀，高压注浆软管的端部与注浆芯管之间设有防喷装置，在防喷装置外侧嵌套有隧道管片。
[0008]对上述结构作进一步说明，所述防喷装置包括带有内螺纹的母接头和带有外螺纹的公接头，所述的母接头与注浆芯管连接，并且在螺纹底部设有密封圈，所述的密封圈外径与母螺纹内壁紧密配合，密封圈的内径小于注浆芯管的内径；所述的公接头与高压注浆软管端部紧密配合。
[0009]对上述结构作进一步说明，所述注浆芯管为镀锌钢管，在钢管壁的轴向设有两列喷嘴，两列之间夹角为60°，每只喷嘴相错5?8cm。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0011](I)施工机械简单，占用场地小。
[0012](2)操作简单，劳动强度低，速度快，效率高。
[0013](3)性能稳定可靠，注浆的压力和流量可根据工程需要进行控制和调节。
[0014](4)施工简单安全，风险小，能有效的降低在施工过程中冒浆、喷浆等事故的发生。
[0015]( 5 )应用范围广。可被广泛应用于软土加固，地基处理，压密注浆，地铁重叠隧道加固等施工作业。在隧道，地铁，顶管等重大市政工程中发挥重要作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]图1是本实用新型的结构组成示意图；
[0018]图2是本实用新型中注浆装置的结构组成示意图；
[0019]图3是母接头的结构示意图；
[0020]图4是图3中A-A断面图；
[0021]图5是公接头的结构示意图；
[0022]图6是图5中B-B断面图；
[0023]图7是注浆芯管的结构示意图；
[0024]图8是本实用新型在具体使用时的施工步骤；
[0025]其中:1、水泥，2、厂棚，3.1、第一搅拌罐，3.2、第二搅拌罐，4.1、第一储浆桶，4.2、第二储浆桶，4.3、第三储浆桶，5、隧道，6、注浆机，7、注浆芯管，8、隧道管片，9、防喷装置，10、球阀，11、高压注浆软管，12、密封圈，13、螺纹。
【具体实施方式】
[0026]根据附图1可知，本实用新型具体涉及一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，包括位于隧道5外部的厂棚2及位于隧道5内部的两个注浆机6，厂棚2内堆设有水泥I及第一搅拌罐3.1，第一搅拌罐3.1与厂棚2外面的第一储浆桶4.1通过软管连通；隧道5内还设有第二搅拌罐3.2、第二储浆桶4.2、第三储浆桶4.3，所述的第二储浆桶4.2的进口与第一储浆桶4.1连通，第二储浆桶4.2的出口通过第二搅拌罐3.2与一个注浆机6连接，第三储浆桶4.3与另一个注浆机6连接，两个注浆机6的出口端均通过高压注浆软管11与注浆装置连接。
[0027]本实用新型应用于盾构隧道内空间狭小(内径5500mm)的工况下，该工况下不利于水泥的堆放，无法进行大规模的拌制浆液，故采取地面拌浆，然后又导流管引流至洞内储浆桶。因此，在地面搭设一厂棚，里面用于存放水泥，在其边上放置一搅拌罐、一储浆桶，然后由引流管连接至洞内储浆桶。洞内在其边上顺向搭设50公分宽的平台，在上面放置储浆桶和注浆机，见附图1所示。
[0028]本实用新型中的注浆装置如附图2所示，包括设于高压注浆软管11上的两个球阀10，高压注浆软管11的端部与注浆芯管7之间设有防喷装置9，在防喷装置9外侧嵌套有隧道管片8 ;在附图3-6中，防喷装置9包括带有内螺纹的母接头和带有外螺纹的公接头，所述的母接头与注浆芯管7连接，并且在螺纹13底部设有密封圈12，所述的密封圈12外径与母螺纹内壁紧密配合，密封圈12的内径小于注浆芯管7的内径；所述的公接头与高压注浆软管11端部紧密配合。
[0029]附图7中，注浆芯管7 —般采用2寸镀锌钢管加工制作。制作过程中要结合洞内操作空间和设计加固深度加工不同长度的注浆芯管，一般要比设计加固深度长lm，本工程中采用2.5m和4.5m芯管。注衆芯管7的一端由套丝机加工长约IOmm的丝头,另一端交错的钻上两排12个Φ6ι?πι喷嘴,每只喷嘴相错5cm成60°角。然后在插入外六角螺丝,再用胶带把外六角螺丝缠住，且把喷嘴也用胶带缠住，防止在震动插入注浆芯管时注浆芯管和喷嘴被堵。
[0030]结合盾构隧道管片8预留注浆孔的内径制作防喷装置9。防喷装置9的制作必须和注浆芯管7、隧道管片8以及注浆孔紧密的接触，从而才能有效的防止注浆时浆液外漏，起到防喷作用。
[0031]本实用新型中的注浆机6采用SYB50/45-1I型液压注浆泵由注浆泵和液压油泵车组成，注浆泵和液压油泵车二者尺寸较小，占用场地小，且移动方便，能较好的满足隧道施工。
[0032]附图8为应用本实用新型的具体施工步骤:
[0033]1、搭设移动支架，制作施工平台；
[0034]2、确定注浆孔位:本次双液注浆孔布置在综合管廊隧道特殊控制加固段范围内的拱底、标准、邻接块中预留孔的压浆孔内，区间隧道每环间距1.2m，注浆采用错孔隔环施工；
[0035]3、疏通注浆孔并插入注浆芯管:用冲击钻将原有预留孔疏通，然后将注浆芯管振动插入孔内至隧道管壁外侧设计深度处。由于本加固段为砂土液化流砂地层，应先将防喷装置安装在预留孔中，并接上单向球阀，直接将注浆芯管打入设计深度，以达到防止地下水或浆液渗漏的目的。为了使增加注浆芯管的润滑性和与防喷装置的密封性，可事先在注浆芯管上打磨黄油；
[0036]4、连接注浆泵，接好注浆管路，压力传感器；
[0037]5、设置地面拌浆，启动拌浆机，进行拌浆，并储于地面储浆桶内。注浆浆液采用水泥单液浆，水灰比约0.6?0.7。另外可再加入适量的澎润土，增加浆液的和易性和流动性；
[0038]6、将配成的浆液通过输浆管输送到隧道内储浆桶中；
[0039]7、打开注浆管上的所有单向球阀，启动注浆机，开始注浆；
[0040]8、注浆量控制:注浆量根据每段加固土体方量以及所要加固的土体进行调整，要求达到加固体的设计ps值。根据施工经验，水泥注入浆量为加固土体方量的15%?20%(即水泥掺入量约8.3%?11.1%);同时结合注浆压力进行控制。通过上述注浆加固后的土体ps值一般会增加50?100%。注浆的同时，应理论浆量，注浆管每次回拔50CM，每次边拔管边扭动旋转60?90度。同时，根据实时监测情况调整注浆压力和注浆量，其注浆压力控制在0.5Mpa以下，注浆流量控制在15?25L/min。每孔分层注浆可达3?9次；
[0041]9、当注浆芯管剩余50cm时，应停止拔动，继续注浆，待注浆完时，在注入少量的膨润土溶液，防止注浆芯管被堵；
[0042]10、待水泥浆初步凝固后，拔除注浆芯管，同时安装球阀，注入少量体积比为1:1的水玻璃双液浆进行注浆封孔。
[0043]本工法解决了需要在盾构工程施工前对大面积的液化土体采用地面注浆法、强夯法、振冲法等消除液化的方法造成对土体的扰动和经济上大量的投入。
[0044]采用本系统对隧道周边液体土体进行注浆施工，范围精准且效果明显。对盾构隧道底部砂性土体进行抗液化处理，减小隧道沉降，注浆后的隧道监测数据与注浆前数据进行比较，注浆处理后的隧道位移和变形，明显小于其它隧道同期的位移变形，注浆处理已初见成效。为保证盾构隧道的长期安全和稳定，取得了良好的效果，得到了社会的一致好评。
【权利要求】
1.一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，其特征在于包括位于隧道(5)外部的厂棚(2)及位于隧道(5)内部的两个注浆机(6)，所述的厂棚(2)内堆设有水泥(I)及第一搅拌罐(3.1)，第一搅拌罐(3.1)与厂棚(2)外面的第一储浆桶(4.1)通过软管连通；隧道(5)内还设有第二搅拌罐(3.2)、第二储浆桶(4.2)、第三储浆桶(4.3)，所述的第二储浆桶(4.2)的进口与第一储浆桶(4.1)连通，第二储浆桶(4.2 )的出口通过第二搅拌罐(3.2)与一个注浆机(6 )连接，第三储浆桶(4.3 )与另一个注浆机(6 )连接，两个注浆机(6 )的出口端均通过高压注浆软管(11)与注浆装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，其特征在于所述注浆装置包括设于高压注浆软管(11)上的两个球阀(10)，高压注浆软管(11)的端部与注浆芯管(7)之间设有防喷装置(9)，在防喷装置(9)外侧嵌套有隧道管片(8)。
3.根据权利要求2所述的一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，其特征在于所述防喷装置(9)包括带有内螺纹的母接头和带有外螺纹的公接头，所述的母接头与注浆芯管(7)连接，并且在螺纹(13)底部设有密封圈(12)，所述的密封圈(12)外径与母螺纹内壁紧密配合，密封圈(12)的内径小于注浆芯管(7)的内径；所述的公接头与高压注浆软管(11)端部紧密配合。
4.根据权利要求2所述的一种消除水下盾构液化土层注浆防喷系统，其特征在于所述注浆芯管(7)为镀锌钢管，在钢管壁的轴向设有两列喷嘴，两列之间夹角为60°，每只喷嘴相错5?8cm。
【文档编号】E21D11/10GK203769805SQ201420166226
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】王道远, 袁金秀, 孙伟, 吴岩, 邬丹, 朱正国, 李栋, 刘中欣, 汪疆 申请人:王道远