强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置及施工方法，装置包括注浆设备、微型封隔膜袋两部分组成，所述注浆设备包括逆止阀、外筒、内筒、注浆管、密封垫圈等组成，微型封隔膜袋位于注浆管外侧，可通过注浆自由膨胀。所述微型封隔膜袋装置为强透水地层盾构急曲线施工提供辅助转弯作用，根据转弯半径设计膜袋膨胀体积并确定注浆量，浆液由注浆设备通过盾构管片预留孔压入微型封隔膜袋，膜袋逐渐膨胀到合适的体积，快速填充管片与地层之间的空隙，并能够固定盾构急曲线转弯时管片位置，调整盾构姿态，保证转弯轴线精度。

【技术实现步骤摘要】
强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置及施工方法
本专利技术涉及一种盾构急转弯用的辅助装置和方法，具体涉及一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置及施工方法。
技术介绍
随着我国地下空间工程的快速发展，盾构法作为一种快速、安全的施工方法广泛应用于城市地铁隧道建设中，因此盾构隧道会不可避免地出现下穿城市既有建筑物、既有道路、城市生活管线的情况，而在这样复杂的地下环境中施工时，既有建筑物和构筑物会影响盾构线路直线掘进，在密集区会需要进行急曲线(小半径)施工。盾构急曲线施工相较常规直线段施工和大半径转弯施工更加复杂，盾构机转弯角度大，对管片位置的固定要求更高，盾构姿态控制更为困难，同时也面临着管片错台、漏水等风险。盾构急曲线转弯施工会造成更大的地层超挖，超挖造成的建筑间隙需要快速填充，若填充不密实无法固定管片，无法为盾构机进一步转弯提供推力支撑，无法保证盾构机的连续转弯。在已有的盾构急曲线施工技术中，一般通过管片壁后注浆填充超挖建筑间隙，通过浆液粘结管片与地层来固定管片位置。但在强透水地层中，由于地下水的作用，很容易冲散和稀释浆液，壁后填充质量难以保证，且浆液向地层中的渗透和扩散严重，很难在短时间内对建筑间隙进行完全填充，盾构急转弯施工得不到稳定的推力支撑，使得转弯不能持续进行。结合上述施工难点，需要研发一种能够在强透水和高渗透地层中进行盾构急曲线施工的装置和方法，需要快速填充超挖导致的建筑间隙，需要快速定位管片位置保证转弯过程中盾构轴线精度的严格控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服以上现有技术的不足，提供一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，该装置能够克服强透水地层浆液流失扩散导致的壁后建筑间隙填充性能差的缺点，能够快速固定管片为盾构转弯提供稳定的推力支撑，可以通过膜袋膨胀体积精确控制转弯轴线，保证盾构急转弯施工质量和转弯精度，大大提高扩建工程的施工效率，降低工程造价。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，包括注浆设备、微型封隔膜袋两部分组成；所述注浆设备由逆止阀、外筒、内筒、注浆管和密封垫圈组成，所述的外筒卡装在内筒外壁上，所述的逆止阀与微型封隔膜袋分别位于固定在内筒内部两端，且逆止阀的出浆口与处于压缩状态的微型封隔膜袋的入浆口通过注浆管相连通；逆止阀的进浆口用于注浆泵相连，所述的密封垫圈位于内筒端部，用于实现微型封隔膜袋与管片之间的密封。进一步的，所述的内筒外圈设有凸台，所述的外筒的一端通过该凸台定位。进一步的，所述逆止阀为不锈钢材质，防止使用期间生锈，保证其耐久性。所述逆止阀为自动阀门，依靠注入浆液本身流动而自动开、闭阀瓣，防止浆液回流。进一步的，所述外筒为坚硬的不锈钢材质，保护注浆设备内部元件。进一步的，所述内筒内壁光滑便于与内部元件连接，非工作状态下微型封隔膜袋折叠其中。进一步的，所述密封垫圈为无石棉密封垫圈，比石棉垫圈密封性能好，能够充分填塞注浆设备与管片之间的微间隙。且无石棉垫圈绿色环保，施工时不会对周围地下水产生污染。密封垫圈保证注浆设备与管片紧密贴合，防止浆液输送过程中渗漏，一旦发生渗漏现象需要更换无石棉垫圈，保证密封效果。进一步的，所述微型封隔膜袋为可自由伸缩的密封效果良好的膜袋，膜袋质量优越且不透水，可防止地下水进入和浆液流出。进一步的，所述微型封隔膜袋在非工作状态下收缩于注浆设备内筒，工作时可伸出注浆设备进入管片外侧，可根据注浆量控制膨胀体积，直至完全填充管片壁后间隙。进一步的，所述微型封隔膜袋中浆液与壁后注浆浆液相同，所述微型封隔膜袋与浆液不产生化学反应，且属于一次性用品，注浆使用后不可回收。具体的安装以及施工方法如下：根据设计和施工要求确定盾构机的急转弯角度，首先通过盾构机自身转弯装置、地层反力、惰性填充材料充填作用对盾构机刀盘、前盾、中盾进行角度偏转，然后通过盾构转弯铰接环拖拽盾尾，使盾构机整个的前进方向调整至预设的角度值。盾构机机体转弯完成后，然后在盾尾后方沿着管片环向的预留注浆孔位置架设微型封隔膜袋装置，每个注浆孔对应一台微型封隔膜袋装置，将微型封隔膜袋装置通过管片预留孔伸入盾构管片外侧并与管片固定。注浆设备位于管片内侧，两者通过注浆管相连，注浆设备另一头与注浆泵相连，浆液通过注浆泵进入注浆设备，然后压入膜袋且浆液单向流动不可逆流。微型封隔膜袋可根据注浆量自由膨胀直至完全填充壁后建筑间隙，根据设计的转弯角度对每个部位的封隔膜袋注浆量进行严格控制，使管片安装固定后其转弯角度符合预设角度。然后对封隔膜袋之间的孔隙进行同步注浆，填充封隔膜袋之间的间隙进一步达到固定管片的目的。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术装置能够用于强透水地层盾构转弯施工，解决了壁后注浆导致的浆液流失和扩散的问题。在非强透水地层仍然可采用该装置和相应的施工方法，不受地下水环境和开挖环境的影响。(2)本专利技术装置中的微型封隔膜袋能够快速膨胀，比壁后注浆快速高效，节省时间，提高转弯效率；(3)本专利技术装置中的微型封隔膜袋可根据注浆量任意改变膨胀体积，保证转弯精度，利于盾构姿态控制；(4)快速精确固定衬砌位置，为盾构转弯提供稳定的推力支撑。(5)所用设备材料绿色环保，整个施工过程对地下水和周围环境不会产生污染。(6)所述微型封隔膜袋装置通过管片预留孔伸入盾构管片外侧并与管片固定；所述注浆设备位于管片内侧，两者通过注浆管相连；所述注浆设备另一头与注浆泵相连，浆液通过注浆泵进入注浆设备，然后压入膜袋且浆液单向流动不可逆流，微型封隔膜袋可根据注浆量自由膨胀直至完全填充壁后建筑间隙；所述微型封隔膜袋装置布置于管片一周，可通过设计转弯半径、超挖范围、间隙厚度确定膜袋布置密度和方位，确定每个膜袋注浆量，保证管片拼装与掘进轴线方向一致，辅助盾构急曲线施工保证转弯精度。(7)本专利技术中的所述强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置中，微型封隔膜袋非工作状态下折叠于注浆设备中，工作时可通过注浆膨胀而自动伸出注浆设备。所述注浆设备主要起向膜袋压浆的作用，工作时与管片紧密贴合，保证浆液压注过程中没有渗漏。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术现场应用示意图；图3为本专利技术装置施作位置示意图；图4为本专利技术转弯轴线控制作用示意图；图中：1：注浆设备；2：微型封隔膜袋；3：管片；4：地层；5：逆止阀；6：外筒；7：内筒；8：注浆管；9：压缩状态下的膜袋；10：密封垫圈；11：盾构机；12：地层反力；13：盾构转弯铰接环；14：惰性填充材料；15：管片壁后建筑间隙；16：壁后注浆浆液；17：盾构推进方向；18：管片预留注浆孔。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，包括注浆设备、微型封隔膜袋两部分组成；所述注浆设备由逆止阀、外筒、内筒、注浆管和密封垫圈组成，所述的外筒卡装在内筒外壁上，所述的逆止阀与微型封隔膜袋分别位于固定在内筒内部两端，且逆止阀的出浆口与处于压缩状态的微型封隔膜袋的入浆口通过注浆管相连通；逆止阀的进浆口用于注浆泵相连，所述的密封垫圈位于内筒端部，用于实现微型封隔膜袋与管片之间的密封。

【技术特征摘要】
1.一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，包括注浆设备、微型封隔膜袋两部分组成；所述注浆设备由逆止阀、外筒、内筒、注浆管和密封垫圈组成，所述的外筒卡装在内筒外壁上，所述的逆止阀与微型封隔膜袋分别位于固定在内筒内部两端，且逆止阀的出浆口与处于压缩状态的微型封隔膜袋的入浆口通过注浆管相连通；逆止阀的进浆口用于注浆泵相连，所述的密封垫圈位于内筒端部，用于实现微型封隔膜袋与管片之间的密封。2.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述的内筒外圈设有凸台，所述的外筒的一端通过该凸台定位。3.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述逆止阀为不锈钢材质的自动阀门，依靠注入浆液本身流动而自动开、闭阀瓣，防止浆液回流。4.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述外筒为坚硬的不锈钢材质。5.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述内筒内壁光滑便于与内部元件连接，非工作状态下微型封隔膜袋折叠其中。6.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述密封垫圈为无石棉密封垫圈。7.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转弯用微型封隔膜袋装置，其特征在于，所述微型封隔膜袋为可自由伸缩的密封效果良好的膜袋，膜袋不透水。8.如权利要求1所述的一种强透水地层盾构急转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树忱，万泽恩，李阳，马鹏飞，周慧颖，王曼灵，支斌，赵世森，王鹏程，段壮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37