基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置和方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地说是一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置和方法。

背景技术：

近二十年来，随着盾构技术的日益成熟，盾构法施工技术在隧道建设中得到了广泛应用。由于地下空间的开发进程加快，地下建筑物密集程度日益增加，有时会出现在隧道上部进行工程施工，这些施工情况会影响到地下土体，使土体周围应力场发生改变，特别在软土地区，应力场的改变会使土体出现较大的变形，会恶化隧道结构受力情况，导致隧道发生较大的不均匀沉降。另外，由于施工原因，也会对盾构隧道进行位置调整，因此，对这些出现问题的隧道提出一种使盾构隧道位移的装置和方法，就显得尤为必要。

目前，对于出现上述问题的盾构隧道管片，往往采用钻孔对隧道周围土体进行微扰动注浆的方法，来缓解隧道病害，改善隧道沉降、偏移情况。但是微扰动注浆只能让隧道产生小位移，难以满足盾构隧道位置调整的需求，同时微扰动注浆往往会在盾构隧道管片上进行注浆，会通过打孔破坏管片整体结构性，使管片结构强度降低。另外，这种注浆施工方法难以保证单孔注浆量均匀，矫正结果不够精确，对软土层隧道进行注浆加固时也会出现跑浆的现象，其注浆效果难以保证。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置和方法，其可以对盾构隧道变形进行较为精确的位置调整，能够避免出现跑浆的现象，同时也不会对盾构隧道管片进行二次破坏，是一种有效使盾构隧道移动的手段。

根据本发明的一个方面，提供一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置，包括密封盖、螺纹接口、止回阀、连接管、刻度绳、可调节注浆容器、激光测距仪、数据处理器、显示器、旋转台、激光支架、可伸缩连接杆和可调节钢架；由激光测距仪、数据处理器、显示器、旋转台、激光支架和可伸缩连接杆组成位移测量装置，其中：

所述密封盖为一盖身设有螺纹的圆柱形金属体，密封盖用于密封螺纹接口；

所述螺纹接口为金属环柱，其内外两侧均设有螺纹，用于盾构隧道管片和可调节注浆容器的连接；

所述止回阀为一金属单向止回阀，安装在螺纹接口上，用于注浆时通入浆液，同时注浆结束后防止浆液回流；

所述连接管为耐腐蚀的有机物管，将螺纹接口与可调节注浆容器连接，用于浆液的传输；

所述刻度绳与可调节注浆容器底部相连，用于控制可调节注浆容器长度；

所述可调节注浆容器为可伸缩的有机织物容器，用于盛放浆液；

所述激光测距仪为光学测距仪器，固定在旋转台上，用于测量盾构隧道管片与激光测距仪的实时距离；

所述数据处理器与激光测距仪连接，用于对激光测距仪测得距离数据做振动补偿并进行输出分析；

所述显示器与数据处理器相连，用于实时显示经过数据处理器处理过的距离数据；

所述旋转台与激光测距仪相连，并附在激光支架上，用于精确调整激光测距仪的水平、竖直旋转角；

所述激光支架为一钢结构承台，用于摆放旋转台、激光测距仪、数据处理器和显示器；

所述可伸缩连接杆为不锈钢管，长度、高度均可调节，用于连接激光支架和可调节钢架；

所述可调节钢架固定于盾构管道连接处，用于固定整个位移测量装置。

本发明可实现对施工完成后的盾构隧道管片的位置精确调整，也可以用来对盾构隧道因施工误差以及既有隧道因周围进行工程施工导致的隧道位移进行较为精确的修复，使盾构隧道更好的符合因施工而临时调整的路线，防止因盾构隧道管片扭转和位移出现盾构隧道管片错开、开裂以及管片与周围土体脱离等情况。

优选地，所述密封盖的顶部有旋钮，密封盖后面设有密封圈，防止液体泄漏。

优选地，所述螺纹接口的接口长度依不同盾构隧道管片厚度而定，其中：

外侧螺纹直径、规格与盾构隧道管片预留注浆孔相同，以方便其与盾构隧道管片的连接；

内侧螺纹直径、规格与密封盖相同，以方便密封盖密封，防止浆液外漏。

优选地，所述刻度绳为一条具有刻度的钢丝绳。

优选地，所述可调节注浆容器为折叠式伸缩有机织物容器，通过注浆改变有机织物容器长度；可调节注浆容器的长度用刻度绳调节，调整盾构隧道管片的位置。

优选地，所述的基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置还包括压力计，所述压力计附在止回阀上，用于测量可调节注浆容器内压力；

优选地，所述数据处理器将激光测距仪测量的实时距离数据经过动态基准测量系统进行数据补偿，得出真实准确的距离数值，在显示器中显示。

优选地，所述显示器为普通液晶显示器，仅用于在所述盾构隧道位置精确调整装置调整盾构隧道管片时，显示盾构隧道管片已经修正的位移数值，和预设数值进行对比，从而精确指导可调节注浆容器注浆量。

优选地，所述可伸缩连接杆由水平杆和竖直杆两部分构成，水平杆与激光支架相连，竖直部分与可调节钢架相连，通过调节可伸缩连接杆的长度和高度，使激光测距仪能够在隧道内不同的位置使用。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整方法，所述方法包括如下步骤：

1)带有可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置预先放于盾构隧道管片外侧，将螺纹接口与盾构隧道管片注浆孔相连接，使得整个装置预留于盾构隧道管片外侧；

2)盾构隧道管片施工完成之后，需要对盾构隧道管片进行位置移动时，或者在隧道上

部进行工程施工后，根据盾构隧道管片实际需要移动的数值进行简单计算，得出盾构隧道管片需要调整角度或者盾构隧道后填充的空隙距离；

3)在待调整盾构隧道管片前、后管片端部安装可调节钢架，连接可伸缩连接杆，调试

旋转台，使得激光测距仪正对密封盖；

4)将盾构隧道位置精确调整装置的密封盖旋钮打开，准备在相应方向内注浆；

5)将止回阀打开，调整刻度绳到适当长度，在可调节注浆容器中注入配置好的浆液；

6)读取止回阀上注浆表、压力计示数和激光测距仪旁的显示器，根据激光测距仪显示

位移变化示数，实时控制填充或者抽取注浆浆液；当显示器中管片位移满足计划位移时或者注浆管片接近或达到变形允许值时，关闭注浆系统，并记录注浆量；

7)关闭止回阀，继续观察盾构隧道管片位移情况，如无后续变形，拧紧密封盖；若发生后续形变，则继续重复步骤6，直至盾构隧道管片位移满足设计需求。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述装置，有精确控制、预制安装、承载力高、变形可调节、避免盾构隧道出现二次破坏的特点，运用该装置和方法，可以通过测量装置的实时观测，控制注浆容器的变形量，实现对施工完成后的盾构隧道管片的位置精确调整，也可以用来对盾构隧道因施工误差以及既有隧道因周围进行工程施工导致的隧道位移进行较为精确的修复，从而可以比较精确的对盾构隧道位置进行调整，并且能对既有隧道因周围进行施工导致的盾构隧道管片不同方向扭转、不同距离的位移进行较为精确的纠偏和矫正，能够使盾构隧道更好的符合原有设计路线，防止因盾构隧道管片扭转和位移出现盾构隧道管片错开、开裂以及管片与周围土体脱离等情况，也避免地面出现较大变形沉降等问题，为盾构隧道位置移动提供一种方法。

附图说明

图1为本发明一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置的结构示意图；

图2为本发明一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置在盾构隧道中安装方式示意图，适用于既有隧道位置调整；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置的位移测量装置的结构示意图，适用于既有隧道位置调整监测；

图5为本发明一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置在盾构隧道管片修复示意图，适用于盾构隧道管片扭转移动；

图6为本发明一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置在盾构隧道管片修复示意图，适用于盾构隧道管片直线移动。

图中：

1-螺纹接口，2-密封盖，3-止回阀，4-压力计，5-注浆表，6-刻度绳，7-抱箍，8-螺栓，9-垫片，10-螺母，11-连接管，12-可调节注浆容器，13-密封圈，14-激光测距仪，15-数据处理器，16-显示器，17-旋转台，18-激光支架，19-可伸缩连接杆，20-可调节钢架，21-盾构隧道管片，22-隧道周围土体，23-注浆液，24-调整后的盾构隧道管片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

参照图1、图4所示，一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置，所述装置包括：螺纹接口1、密封盖2、止回阀3、压力计4、注浆表5、刻度绳6、抱箍7、螺栓8、垫片9、螺母、连接管11、注浆容器12、密封圈13；其中还包括在盾构隧道管片位移时的位移测量装置包括：激光测距仪14、数据处理器15、显示器16、旋转台17、激光支架18、可伸缩连接杆19和可调节钢架20。

所述密封盖2为一盖身设有螺纹的圆柱形金属体，密封盖2用于密封螺纹接口1。密封盖的顶部有旋钮，密封盖后面设有密封圈13，防止液体泄漏。

所述螺纹接口1为金属环柱，其内外两侧均设有螺纹，用于盾构隧道管片和可调节注浆容器12的连接。所述螺纹接口的接口长度依不同盾构隧道管片厚度而定，其中：外侧螺纹直径、规格与盾构隧道管片预留注浆孔相同，以方便其与盾构隧道管片的连接；内侧螺纹直径、规格与密封盖相同，以方便密封盖密封，防止浆液外漏。

所述止回阀3为一金属单向止回阀，安装在螺纹接口1上，用于注浆时通入浆液，同时注浆结束后防止浆液回流。

所述压力计附在止回阀上，用于测量可调节注浆容器内压力。

所述连接管11为耐腐蚀的有机物管，将螺纹接口1与可调节注浆容器12连接，用于浆液的传输。

所述刻度绳6为一条具有刻度的钢丝绳，与可调节注浆容器12底部相连，用于控制可调节注浆容器12长度。

所述可调节注浆容器12为折叠式伸缩有机织物容器，用于盛放浆液；通过注浆改变有机织物容器长度；可调节注浆容器的长度用刻度绳调节，调整盾构隧道管片的位置。

所述激光测距仪14为光学测距仪器，固定在旋转台上，用于测量盾构隧道管片与激光测距仪的实时距离。

所述数据处理器15与激光测距仪14连接，将激光测距仪测量的实时距离数据经过动态基准测量系统进行数据补偿，得出真实准确的距离数值，在显示器中显示。

所述显示器16与数据处理器15相连，仅用于在所述盾构隧道位置精确调整装置调整盾构隧道管片时，显示盾构隧道管片已经修正的位移数值，和预设数值进行对比，从而精确指导可调节注浆容器注浆量。

所述旋转台17与激光测距仪14相连，并附在激光支架18上，用于精确调整激光测距仪的水平、竖直旋转角。

所述激光支架18为一钢结构承台，用于摆放旋转台、激光测距仪、数据处理器和显示器。

所述可伸缩连接杆19为不锈钢管，长度、高度均可调节。所述可伸缩连接杆由水平杆和竖直杆两部分构成，水平杆与激光支架相连，竖直部分与可调节钢架相连，通过调节可伸缩连接杆的长度和高度，使激光测距仪能够在隧道内不同的位置使用。

所述可调节钢架20固定于盾构管道连接处，用于固定整个位移测量装置。

参照图2所示，本发明所述的一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置预装于盾构隧道管片21的注浆孔处，待盾构隧道管片21与周围土体22出现缝隙或者盾构隧道管片21需要进行位置移动时，在注浆容器12内注入适量注浆液23，注浆液23充满注浆容器12使得盾构隧道管片21与周围土体22之间产生压力，通过反作用力，将盾构隧道管片21推动，通过配合图4中所示配套的位移测量装置，实现盾构隧道管片位置调整。

参照图3所示，为便于盾构隧道管片21在施工完成后进行位置调整，本发明所述的一种基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置图所示预装于盾构隧道管片21注浆孔中，待隧道需要进行位置移动时，在响应方向的注浆容器12中注入浆液23，以达到隧道管片位置调整的目的。

实施例2

参照图5、图6，该实施例适用于既有隧道扭转移动和直线位置调整。基于可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整方法包括如下步骤：

1）带有可调节注浆容器的盾构隧道位置精确调整装置（实施例1描述的装置）预先放于盾构隧道管片21外侧，将螺纹接口1与盾构隧道管片21注浆孔相连接，使得整个装置预留于盾构隧道管片21外侧；

2）盾构隧道管片施工完成之后，需要对盾构隧道管片21进行位置移动时，或者在隧道上部进行工程施工后，根据盾构隧道管片21实际需要移动的数值进行简单计算，得出盾构隧道管片需要调整角度或者盾构隧道后填充的空隙距离；

3）在待调整盾构隧道管片前、后管片端部安装可调节钢架20，连接可伸缩连接杆19，调试旋转台17，使得激光测距仪14正对密封盖2。

4）将盾构隧道位置精确调整装置的密封盖2旋钮打开，准备在相应方向内注入注浆液23；

5）将单向止回阀3打开，调整刻度绳6到适当长度，在可调节注浆容器12中注入配置好的浆液23；

6）读取止回阀3上注浆表5、压力计4示数和激光测距仪14旁的显示器16，根据激光测距仪14显示位移变化示数，实时控制填充或者抽取注浆液23。当显示器16中盾构隧道管片21位移满足计划位移时或者注浆管片接近或达到变形允许值时，关闭注浆系统，并记录注浆量；

7）关闭单向的止回阀3，继续观察调整后的盾构隧道管片24位移情况，如无后续变形，拧紧密封盖2；若发生后续形变，则继续重复步骤6，直至调整后的盾构隧道管片24位移满足设计需求。

本发明所述装置，有精确控制、预制安装、承载力高、变形可调节、避免盾构隧道出现二次破坏的特点，运用该装置和方法，可以通过测量装置的实时观测，控制注浆容器的变形量，实现对施工完成后的盾构隧道管片的位置精确调整，也可以用来对盾构隧道因施工误差以及既有隧道因周围进行工程施工导致的隧道位移进行较为精确的修复，从而可以比较精确的对盾构隧道位置进行调整，并且能对既有隧道因周围进行施工导致的盾构隧道管片不同方向扭转、不同距离的位移进行较为精确的纠偏和矫正，能够使盾构隧道更好的符合原有设计路线，防止因盾构隧道管片扭转和位移出现盾构隧道管片错开、开裂以及管片与周围土体脱离等情况，也避免地面出现较大变形沉降等问题，为盾构隧道位置移动提供一种方法。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。