用于有效控制地面沉降的新型注浆系统及注浆工艺技术方案

本发明专利技术提供一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统及方法。所述包括浆液搅拌装置、浆液输送装置、盾尾同步注砂浆系统和惰性浆液同步注浆系统，所述惰性浆液同步注浆系统包括设置在厚浆车出料口处的第三挤压泵、惰性浆液罐和设置在惰性浆液罐出料口处的惰性浆液注浆泵，所述惰性浆液罐是由罐体和设置在罐体内的搅拌装置，在罐体的底部设有出浆口，在罐体上开设有进浆口和多个观察窗；所述厚浆车通过第三挤压泵和浆料输送管与惰性浆液罐的进浆口连通。在掘进过程中，每掘进一环，通过盾尾砂浆注浆系统进行常规的盾尾砂浆同步注浆，同时通过惰性浆液注浆系统从盾体的最临近12点位的两个径向直孔进行盾体注浆。本发明专利技术通过同步注入新型惰性浆液避免了因盾体外的空隙无法及时填充会出现地面沉降。

【技术实现步骤摘要】
用于有效控制地面沉降的新型注浆系统及注浆工艺
本专利技术涉及隧道盾构
，尤其是指一种用于通过重要建构筑物时能有效控制沉降的新型注浆工艺及用于该工艺中的注浆系统。
技术介绍
近年来，地铁交通已经逐步成为城市解决交通拥堵的重要手段，而盾构法作为地铁施工的主要工法，已经得到了越来越广泛的应用。在城市施工中，地面沉降控制是保证地面建构筑物安全的首先因素，而随着地铁交通网络的扩大和完善，地铁隧道不可避免的需要在复杂地质条件下穿越更多的建构筑物甚至运营地铁线，这对盾构施工的地层沉降控制技术提出了更高的要求。盾构掘进过程中产生的地表沉降主要是由于施工引起的地层损失造成的。(地层损失即盾构施工中开挖土体体积和建成隧道体积之差)，为控制地层损失，盾构机设置有同步注浆系统，通过在盾尾后方及时注入同步浆液填充管片外空隙以弥补地层损失；同时，对尚未填充密实的地方，通过二次注浆进行填充。这一些列手段，对地面沉降控制起到了重要的作用。但该方法不可避免的存在一个问题，即盾构机掘进时，因开挖刀盘开挖断面略大于盾体外径，更大于管片外径，而盾体外面的空隙在掘进过程中无法及时填充，若地质条件差，因盾体外的空隙无法及时填充会出现地面沉降，而当刀盘上方出现地层塌空时，这时需要及时对塌空的地方进行填充并形成有效支撑，但盾尾的注浆对此无能为力，让当盾构机掘进至盾尾到达塌空处需要再推进5-6环左右，而此时塌空往往已经向上传递了较大范围甚至已经到达地面，故：当地质条件差或通过重要建构筑物时，传统注浆方法已难以实现对沉降的有效控制。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足提供一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统及注浆工艺，本专利技术中的注浆系统可以同时进行盾尾砂浆注入和盾体惰性浆液注入，其惰性浆液具有良好的稳定性、流动性和适当的塌落度，通过在盾体径向斜孔注入浆液，能实现对地层塌空部位实现快速填充并形成支撑，防止塌空扩散或传递，对沉降控制效果十分理想。本专利技术提供的技术方案为：所述一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述注浆系统包括浆液搅拌装置、浆液输送装置、盾尾同步注砂浆系统和惰性浆液同步注浆系统，所述浆液搅拌装置包括储料罐和骨料仓，在骨料仓的底部分别设有带控制阀的砂浆输送口和厚浆输送口，并在砂浆输送口通过浆料管连接有第二渣浆泵，在厚浆输送口处通过浆料管连接有第一挤压泵；所述浆液输送装置包括砂浆罐、厚浆罐、砂浆车和厚浆车，在砂浆罐和厚浆罐的出料口均设有第二挤压泵，所述砂浆罐的进料口通过砂浆输送管与第二渣浆泵连通，出料口通过第二挤压泵直接与盾尾同步注浆系统连通，厚浆罐的进料口通过砂浆输送管与第一挤压泵连通；所述惰性浆液同步注浆系统包括设置在厚浆车出料口处的第三挤压泵、惰性浆液罐和设置在惰性浆液罐出料口处的惰性浆液注浆泵，所述惰性浆液罐是由罐体和置在罐体内的搅拌装置，所述罐体的底部设有出浆口，在罐体上开设有进浆口和多个观察窗；所述厚浆车的储浆罐内设有多个方向一致的搅拌叶片，且厚浆车的储浆罐通过第三挤压泵和浆料输送管与惰性浆液罐的进浆口连通。本专利技术较优的技术方案：所述盾尾同步注浆系统包括台车砂浆罐、砂浆注浆泵和设置在砂浆车出料口的抽浆泵，砂浆车直接与砂浆注浆泵连通；或与台车砂浆罐的进料口连通；或通过分支管路分别与砂浆注浆泵和台车砂浆罐的进料口连通，并在分支管路上设有三通控制阀；当砂浆车直接与砂浆注浆泵连通或是同时与砂浆注浆泵和台车砂浆罐连通时，在砂浆车的储料罐内设有储料斗，在储料斗的底部设有与砂浆注浆泵直接连接的注浆口，在储料斗高于储料罐的位置开设有溢流口，砂浆车的抽浆泵通过砂浆输送管通向储料斗内，并在注浆口处安装与砂浆注浆泵连通的注浆管。本专利技术较优的技术方案：所述砂浆注浆泵设有两个单独控制的出浆口，两个出浆口的管路在盾尾处分成四条盾尾同步注砂浆管；所述惰性浆液注浆泵设有一个单独控制的出浆口，出浆口的管路在盾体处分成两条注浆管路，管路均通过盾体的径向直孔进行盾体注浆。本专利技术较优的技术方案：所述浆液搅拌装置还包括与储料罐的进料口连通的搅拌站，所述储料罐和骨料仓为一体式或分开式，两者为分开状态时，在储料罐的出料口设有第一渣浆泵，并通过料液输送管与骨料仓的进料口连通；在骨料仓的出料漏斗上设有振动泵。本专利技术较优的技术方案：所述砂浆罐为一个或多个串联连接的砂浆罐，在每个砂浆罐的出料口均设有第二挤压泵；所述厚浆罐与第一挤压泵之间的厚浆输送管上设有地泵。本专利技术较优的技术方案：所述厚浆车的出料口设置在储浆罐尾端底部，在储浆罐内水平设有搅拌主轴，每个搅拌叶片是由搅拌轴和设置在搅拌轴端部的叶片组成，每个搅拌叶片的叶片倾斜角度相同，且均朝向出浆口的方向；多个搅拌叶片均匀分散在搅拌主轴上，每个搅拌叶片的搅拌轴与搅拌主轴之间的夹角相同；所述惰性浆液罐内的搅拌装置是由横向设置在罐体内的搅拌转轴、呈螺旋状分布在搅拌转轴上叶片和设置在罐体外的减速电机组成。本专利技术较优的技术方案：所述砂浆车的出料口设置储浆罐底部中央位置，抽浆泵设置在出料口处，所述储料斗置于储浆罐尾部的顶端，且部分高出储浆罐，其下部呈漏斗状；所述溢流口置于储料斗高出储浆罐的部分，并在溢流口处连接有通向储浆罐内的回流管，所述注浆口的大小与砂浆注浆泵的进料口大小相等；在储浆罐内设有多个搅拌叶片，且位于抽浆泵两侧的搅拌叶片角度相反。本专利技术提供的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆工艺，其特征在于所述注浆工艺采用权利要求1至3中任意一项的注浆系统进行注浆，其具体步骤如下：(1)按照以下配方配制同步注浆新型惰性浆液，其各物质的质量百分比如下：石灰4-8％，砂40-50％，粉煤灰20-30％，膨润土2-4％，水20-30％；其中所述粉煤灰采用F类二级；膨润土采用钠基土二级；将上述物质置于搅拌装置进行搅拌配制成新型惰性浆液；(2)将步骤(1)中配制的新型惰性浆液通过搅拌装置骨料仓厚浆输送口的第一挤压泵输送至厚浆罐内，再通过厚浆罐出料口的第二挤压泵输送到厚浆车，厚浆车通过隧道轨道运送至第一节台车，新型惰性浆液通过厚浆车出料口的第三挤压泵输送到输送至惰性浆液罐内准备进行盾体同步注浆过程；(3)在搅拌装置内配制常规盾构同步注浆的砂浆浆液，并将配制的砂浆通过搅拌装置骨料仓的砂浆输送口处的第二渣浆泵送至砂浆罐内，然后通过砂浆罐出料口的第二挤压泵输送到盾尾砂浆同步注浆系统的浆液储存装置中，准备进行盾尾同步注浆过程；(4)在掘进过程中，每掘进一环，通过盾尾砂浆注浆系统进行常规的盾尾砂浆同步注浆，同时通过惰性浆液注浆泵将惰性浆液罐内的新型惰性浆液从盾体的最临近12点位的两个径向直孔进行盾体注浆，填充盾体与土体之间的间隙，其每推进一环管片新型惰性浆液的注浆量为一环管片宽度的盾体与土体之间间隙的体积。本专利技术较优的技术方案：在步骤(4)的中盾构掘进通过建构筑时，通过自动监测提供沉降数据，同时，并做好渣土出土时的行程管理，在出现沉降数据增大或超方情况是，进行应急填充注浆，并在应急填充注浆过程中同时监测沉降值，当沉降值不再增大并出现减小时，停止应急填充注浆；所述应急填充注浆是通过惰性浆液注浆泵将台车储浆罐内的新型惰性浆液也通过盾体刀盘最临近12点位的两个径向直孔进行盾体注浆，其注浆压力控制值为土仓上部的控制压力；注浆量按超方量进行控制，超方量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述注浆系统包括浆液搅拌装置、浆液输送装置、盾尾同步注砂浆系统和惰性浆液同步注浆系统，所述浆液搅拌装置包括储料罐(1)和骨料仓(2)，在骨料仓(2)的底部分别设有带控制阀的砂浆输送口(4)和厚浆输送口(5)，并在砂浆输送口(4)通过浆料管连接有第二渣浆泵(9)，在厚浆输送口(5)处通过浆料管连接有第一挤压泵(10)；所述浆液输送装置包括砂浆罐(7)、厚浆罐(8)、砂浆车(12)和厚浆车(13)，在砂浆罐(7)和厚浆罐(8)的出料口均设有第二挤压泵(7‑1)，所述砂浆罐(7)的进料口通过砂浆输送管与第二渣浆泵(9)连通9，出料口通过第二挤压泵(7‑1)直接与盾尾同步注浆系统连通，厚浆罐(8)的进料口通过砂浆输送管与第一挤压泵(10)连通；所述惰性浆液同步注浆系统包括设置在厚浆车(13)出料口处的第三挤压泵(16)、惰性浆液罐(14)和设置在惰性浆液罐(14)出料口处的惰性浆液注浆泵(15)，所述惰性浆液罐(14)是由罐体(14‑1)和置在罐体内的搅拌装置(14‑2)，所述罐体(14‑1)的底部设有出浆口(14‑3)，在罐体(14‑1)上开设有进浆口(14‑5)和多个观察窗(14‑4)；所述厚浆车(13)的储浆罐内设有多个方向一致的搅拌叶片(13‑1)，且厚浆车(13)的储浆罐通过第三挤压泵(16)和浆料输送管与惰性浆液罐(14)的进浆口(14‑5)连通。...

【技术特征摘要】
1.一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述注浆系统包括浆液搅拌装置、浆液输送装置、盾尾同步注砂浆系统和惰性浆液同步注浆系统，所述浆液搅拌装置包括储料罐(1)和骨料仓(2)，在骨料仓(2)的底部分别设有带控制阀的砂浆输送口(4)和厚浆输送口(5)，并在砂浆输送口(4)通过浆料管连接有第二渣浆泵(9)，在厚浆输送口(5)处通过浆料管连接有第一挤压泵(10)；所述浆液输送装置包括砂浆罐(7)、厚浆罐(8)、砂浆车(12)和厚浆车(13)，在砂浆罐(7)和厚浆罐(8)的出料口均设有第二挤压泵(7-1)，所述砂浆罐(7)的进料口通过砂浆输送管与第二渣浆泵(9)连通9，出料口通过第二挤压泵(7-1)直接与盾尾同步注浆系统连通，厚浆罐(8)的进料口通过砂浆输送管与第一挤压泵(10)连通；所述惰性浆液同步注浆系统包括设置在厚浆车(13)出料口处的第三挤压泵(16)、惰性浆液罐(14)和设置在惰性浆液罐(14)出料口处的惰性浆液注浆泵(15)，所述惰性浆液罐(14)是由罐体(14-1)和置在罐体内的搅拌装置(14-2)，所述罐体(14-1)的底部设有出浆口(14-3)，在罐体(14-1)上开设有进浆口(14-5)和多个观察窗(14-4)；所述厚浆车(13)的储浆罐内设有多个方向一致的搅拌叶片(13-1)，且厚浆车(13)的储浆罐通过第三挤压泵(16)和浆料输送管与惰性浆液罐(14)的进浆口(14-5)连通。2.根据权利要求1所述的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述盾尾同步注浆系统包括台车砂浆罐(17)、砂浆注浆泵(18)和设置在砂浆车出料口的抽浆泵(12-3)，砂浆车(12)直接与砂浆注浆泵(18)连通；或与台车砂浆罐(17)的进料口连通；或通过分支管路分别与砂浆注浆泵(18)和台车砂浆罐(17)的进料口连通，并在分支管路上设有三通控制阀；当砂浆车(12)直接与砂浆注浆泵(18)连通或是同时与砂浆注浆泵(18)和台车砂浆罐(17)连通时，在砂浆车(12)的储料罐(12-1)内设有储料斗(12-2)，在储料斗(12-2)的底部设有与砂浆注浆泵(14)直接连接的注浆口(12-4)，在储料斗(12-2)高于储料罐(12-1)的位置开设有溢流口(12-5)，砂浆车(12)的抽浆泵(12-3)通过砂浆输送管通向储料斗(12-2)内，并在注浆口(12-4)处安装与砂浆注浆泵(18)连通的注浆管。3.根据权利要求2所述的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述砂浆注浆泵(18)设有两个单独控制的出浆口，两个出浆口的管路在盾尾处分成四条盾尾同步注砂浆管；所述惰性浆液注浆泵(15)设有一个单独控制的出浆口，出浆口的管路在盾体处分成两条注浆管路，管路均通过盾体的径向直孔进行盾体注浆。4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述浆液搅拌装置还包括与储料罐(1)的进料口连通的搅拌站(19)，所述储料罐(1)和骨料仓(2)为一体式或分开式，两者为分开状态时，在储料罐(1)的出料口设有第一渣浆泵(3)，并通过料液输送管与骨料仓(2)的进料口连通；在骨料仓(2)的出料漏斗上设有振动泵(6)。5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述砂浆罐(7)为一个或多个串联连接的砂浆罐(7)，在每个砂浆罐(7)的出料口均设有第二挤压泵(7-2)；所述厚浆罐(8)与第一挤压泵(10)之间的厚浆输送管上设有地泵(11)。6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于有效控制地面沉降的新型注浆系统，其特征在于：所述厚浆车(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志冰，万维燕，曾恕辉，龙华东，杨梅，李应姣，刘国建，
申请(专利权)人：中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，中铁十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42