一种盾构隧道的砂浆加固装置及砂浆加固系统的制作方法

本技术涉及地铁盾构施工，特别是一种盾构隧道的砂浆加固装置及砂浆加固系统。

背景技术：

1、盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成盾构隧道结构的一种机械化施工方法。

2、在盾构掘进过程中，因管片的外径小于盾构机的刀盘和盾壳的外径，故在管片脱出盾尾后，管片外侧与地层之间存在有一环形空隙，如果不能及时有效地进行填充，极易造成地表大幅度沉降，严重时甚至导致地面建筑物的倒塌，故而在盾构机作业过程中会在最端部的管片外壁安装洞门钢环和止浆板，对管片壁后空隙区域端部进行封闭，之后再对管片壁后空隙区域注入砂浆，一般情况下采用同步注浆的方式，即掘进期间同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙区域形成的同时向空隙区域注入砂浆，砂浆在盾尾空隙区域处起到填充作用，使周围土体获得及时的支撑，可有效防止土体的坍落，控制地表沉降。

3、在盾构施工作业中，盾构机同步注入的砂浆凝固时间较长，导致部分砂浆会从止浆板和管片之间的缝隙流失，使得管片壁后的空隙区域上部无法完全填充密实，导致在管片壁后的上部留有空腔，在日常作业中，上述管片壁后空腔对施工和后期维护影响较小，可忽略不计，但是当车站位于富水地层时，地层中水、泥、沙等容易涌入管片壁后空腔并从止浆板和管片之间的缝隙溢出，导致管片外侧与地层土体之间的空腔因地层土体中水、泥、沙等溢出减少后扩大形成空洞，而地层空洞处极易发生坍塌，容易产生地质坍塌风险的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的发明目的在于：针对盾构机同步注入的砂浆凝固时间较长，导致部分砂浆从止浆板和管片之间的缝隙流失，无法填充密实管片壁后的空隙，导致管片壁后上部出现空腔，当车站位于富水地层时，地层土体中水、泥、沙容易涌入管片壁后空腔并从止浆板和管片之间的缝隙溢出，导致管片外侧与地层之间的空腔因地层中水、泥、沙等溢出减少后扩大形成空洞，而地层空洞处极易发生坍塌，容易产生地质坍塌风险的问题，提供一种盾构隧道的砂浆加固装置及砂浆加固系统。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种盾构隧道的砂浆加固装置，包括：

4、第一延伸环，用于连接在洞门钢环和止浆板之间，所述第一延伸环上设置有注浆球阀，所述注浆球阀用于向管片壁后空腔注入第一速凝浆液；

5、注浆系统，能够贯穿管片并向管片壁后空腔注入第二速凝浆液。

6、本实用新型所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，通过设置第一延伸环和注浆系统，在盾构机同步注入的砂浆凝固时间较长，导致部分砂浆从止浆板和管片之间的缝隙流失，无法填充密实管片壁后上部的空腔时，通过第一延伸环上的注浆球阀向管片壁后空腔注入第一速凝浆液，同时通过注浆系统向管片壁后空腔注入第二速凝浆液，从而使速凝浆液快速填满管片壁后上部的空腔，达到迅速封堵管片壁后空腔的效果，从而在车站位于富水地层时，通过第一延伸环和注浆系统向管片壁后上部的空腔注入速凝浆液，进而填充密实管片壁后上部的空腔，阻止水、泥、沙通过管片壁后空腔并向外涌出，保护洞门结构，进而保护盾构施工安全。

7、作为本实用新型的优选方案，所述注浆球阀间隔设置在所述第一延伸环的上部。

8、作为本实用新型的优选方案，所述注浆球阀的数量不少于6个，相邻所述注浆球阀之间的夹角为θ，其中，夹角θ为20°。

9、作为本实用新型的优选方案，最远处所述注浆球阀与所述第一延伸环的竖直中心线之间的夹角为α，其中，夹角α为50°。

10、作为本实用新型的优选方案，所述注浆系统包括连通管，所述连通管设置在管片上，所述连通管与管片壁后空腔相连通。

11、作为本实用新型的优选方案，所述注浆系统还包括三叉混合装置和双液注浆设备，所述三叉混合装置包括两个输入管和一个混合管，两个所述输入管均与所述混合管相连通，所述双液注浆设备包括两组浆液输出口，每组所述浆液输出口均与一个所述输入管相连通，所述混合管与所述连通管相连通。

12、作为本实用新型的优选方案，还包括作业平台，作业平台用于安装注浆系统。

13、作为本实用新型的优选方案，作业平台沿管片轴线方向搭设。

14、本申请还公开了一种砂浆加固系统，包括洞门钢环、止浆板、管片和本申请所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，所述止浆板包括扇形压板和环形密封件，所述扇形压板用于固定所述环形密封件，所述环形密封件与所述管片相抵接，所述扇形压板和所述环形密封件之间还设置有固定环形板。

15、本实用新型所述的一种砂浆加固系统，通过止浆板来密封第一延伸环与管片之间的缝隙，避免管片壁后的砂浆外溢，达到密封砂浆的效果，再通过本实用新型所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置对管片壁厚空腔进行填充密实，通过洞门钢环、止浆板、管片和砂浆加固装置协同配合作用，来共同实现对砂浆的加固，从而保护洞门结构，进而保护盾构作业安全。

16、作为本实用新型的优选方案，所述环形密封件靠近所述管片的一侧设置有弯折部，所述弯折部与所述管片相抵接。

17、综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

18、1.本实用新型所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，通过设置第一延伸环和注浆系统，在盾构机同步注入的砂浆凝固时间较长，导致部分砂浆从止浆板和管片之间的缝隙流失，无法填充密实管片壁后空腔时，通过第一延伸环上的注浆球阀向管片壁后空腔注入第一速凝浆液，同时通过注浆系统向管片壁后空腔注入第二速凝浆液，从而使速凝浆液快速填满管片壁后空腔，达到迅速封堵管片壁后空腔的效果，从而在车站位于富水地层时，通过第一延伸环和注浆系统向管片壁后空腔注入速凝浆液，进而填充密实管片壁后空腔，阻止水、泥、沙通过管片壁后空腔并向外涌出，保护洞门结构，进而保护盾构施工安全。

19、2.本实用新型所述的一种砂浆加固系统，通过止浆板来密封第一延伸环与管片之间的缝隙，避免管片壁后的砂浆外溢，达到密封砂浆的效果，再通过本实用新型所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置对管片壁厚空腔进行填充密实，通过洞门钢环、止浆板、管片和砂浆加固装置协同配合作用，来共同实现对砂浆的加固，从而保护洞门结构，进而保护盾构作业安全。

20、附图说明

21、图1是本实用新型的结构示意图。

22、图2是图1的a处局部放大图。

23、图3是本实用新型的注浆球阀在第一延伸环上的布置示意图。

24、图4是图2的简化视图。

25、图5是本实用新型的止浆板与管片的配合示意图。

26、图6是图5的d处局部放大图。

27、图7是图1的b处局部放大图。

28、图8是图1的c-c处剖视图。

技术特征：

1.一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，所述注浆球阀(21)间隔设置在所述第一延伸环(2)的上部。

3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，所述注浆球阀(21)的数量不少于6个，相邻所述注浆球阀(21)之间的夹角为θ，其中，夹角θ为20°。

4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，最远处所述注浆球阀(21)与所述第一延伸环(2)的竖直中心线之间的夹角为α，其中，夹角α为50°。

5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，所述注浆系统(5)包括连通管(55)，所述连通管(55)设置在管片(6)上，所述连通管(55)与管片(6)壁后空腔相连通。

6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，所述注浆系统(5)还包括三叉混合装置(51)和双液注浆设备(52)，所述三叉混合装置(51)包括两个输入管(511)和一个混合管(512)，每个所述输入管(511)均与所述混合管(512)相连通，所述双液注浆设备(52)包括两组浆液输出口，每组所述浆液输出口均与一个所述输入管(511)相连通，所述混合管(512)与所述连通管(55)相连通。

7.根据权利要求1所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，还包括作业平台(100)，所述作业平台(100)用于安装所述注浆系统(5)。

8.根据权利要求7所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，其特征在于，所述作业平台(100)沿管片(6)轴线方向搭设。

9.一种砂浆加固系统，其特征在于，包括洞门钢环(3)、止浆板(1)、管片(6)和权利要求1-8任意一项所述的一种盾构隧道的砂浆加固装置，所述止浆板(1)包括扇形压板(11)和环形密封件(15)，所述扇形压板(11)用于固定所述环形密封件(15)，所述环形密封件(15)与所述管片(6)相抵接，所述扇形压板(11)和所述环形密封件(15)之间还设置有固定环形板(12)。

10.根据权利要求9所述的一种砂浆加固系统，其特征在于，所述环形密封件(15)靠近所述管片(6)的一侧设置有弯折部(151)，所述弯折部(151)与所述管片(6)相抵接。

技术总结
本技术涉及地铁盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构隧道的砂浆加固装置及砂浆加固系统，一种盾构隧道的砂浆加固装置，包括：第一延伸环，用于连接在洞门钢环和止浆板之间，第一延伸环上设置有注浆球阀，注浆球阀用于向管片壁后空腔注入第一速凝浆液；注浆系统，能够贯穿管片并向管片壁后空腔注入第二速凝浆液。通过第一延伸环上的注浆球阀向管片壁后空腔注入第一速凝浆液，同时通过注浆系统向管片壁后空腔注入第二速凝浆液，从而在车站位于富水地层时，通过第一延伸环和注浆系统向管片壁后上部的空腔注入速凝浆液，进而填充密实管片壁后上部的空腔，阻止水、泥、沙通过管片壁后空腔并向外涌出，保护洞门结构，进而保护盾构施工安全。

技术研发人员：骆云建,庄宏斌,宋汉勇,夏冬,张凯,赖学海,李悦民,刘阳升,张鸿文,夏应平,朱康,吕正忠,卢宝,贺威,何杰
受保护的技术使用者：中交四航局第一工程有限公司
技术研发日：20230523
技术公布日：2024/1/14