富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置及方法制造方法及图纸

一种富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置及方法，其特征在于：内水箱(1)置于外水箱(3)中，内水箱(1)内放置有上部开口的试样模具(2)；所述的内水箱(1)下部的注浆孔与水平导管(4)的注浆口相连，水平导管(4)的进浆口穿过外水箱(3)后与注浆设备(5)的出浆口相连；注浆设备(5)的进浆口与带双进浆口的“Y”字型进浆管相连；所述的水平导管(4)上还设有阀门(6)。该装置模拟的同步注浆工况与富水地层盾构隧道同步注浆的工况接近，使用该装置的试验数据能更准确可靠反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能，为富水地层盾构隧道同步注浆的浆料设计、生产与使用，提供更准确完善的试验依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及盾构隧道同步注浆的浆料性能的试验装置及其试验方法。

技术介绍

[0002]随着城市经济的发展和人口数量的快速增长，城市地面交通拥堵问题日益凸显，地下轨道交通逐渐成为一种有效缓解城市公共交通拥堵压力的交通方式，隧道工程也因此得到了快速发展。在诸多隧道施工方法中，盾构法由于具有施工安全性高、对周围环境影响小及掘进速度快等特点，已成为隧道修建的首选方法。
[0003]在盾构隧道的掘进过程中，由脱离盾构机盾尾的管片，环向拼接形成管片环；管片环再纵向拼接形成隧道衬砌结构。因管片的外径小于盾构机的刀盘直径(盾壳的外径)，在管片脱出盾尾后，管片外侧(管片环外周)与地层之间存在一环形空隙，该环形空隙如果不能及时有效地填充，上方的土体及管片本身会因没有支撑，产生沉降、变形，导致沉降超限，隧道结构受到破坏；在城市隧道施工中还会对周围建筑造成十分不利的影响。因此，需要在盾构机推进过程中，不间断地从盾尾直接向后注浆，以填充盾构间隙；并且盾构机的推进速度与注浆速度要匹配，推进一环就同时完成一环的注浆，故叫同步注浆。
[0004]盾构同步注浆所需的浆液需要较短的凝结时间，以尽快形成对上方土体及管片的支撑，同时要求凝结后的固结体抗压强度高，以保证隧道结构的牢固和稳定。而盾构隧道工程，常常会遇到诸如高渗透性地层、富水岩溶环境以及裂隙发育的富水岩质地层等富水环境。在这些富水地层环境下，盾尾间隙在注浆前会被丰富的地下水填充，造成同步注浆作业时注浆浆液被稀释、冲散，使原有浆液水灰比等参数发生巨大变化，引发注浆材料胶凝时间延长，甚至不凝结，后期强度严重不足的风险。
[0005]因此，需要对盾构隧道同步注浆的浆料在富水环境下的性能进行评定与测试，以保证其形成的固结体的抗压强度满足隧道工程的要求。目前对注浆用浆料的性能测试没有专用的试验装置，通常是将试验模具置于水箱中，通过手铲将注浆料从水面上方投入水中，使浆料在重力的作用下自由下落穿过整个水体落入试验模具中。然后取出试验模具并进行养护，测得其相应龄期的水下抗压强度。再将水箱中的水去掉，进行以上操作，得到相应龄期的陆上混凝土抗压强度，将二者相比得到水陆强度比。水陆强度比高，表明其作为水下注浆用浆料的性能好。这种试验方法，浆料在落水过程中，因重力加速作用受到很强的水的冲击力而被水强力稀释、冲散，浆料的性能降低明显。这与富水环境下盾构隧道注浆浆料通过注浆系统从盾尾下部水平进入盾尾间隙，再向上堆叠漫延的运移路线不符，导致其得出的浆料性能测试结果与盾构隧道同步注浆的实际工况不符；以其作为盾构隧道同步注浆的试验依据不可靠。因此，亟需开发一种与盾构隧道实际工况相符的、能更准确可靠反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置及试验方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一专利技术目的是提供一种富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验
装置，该装置模拟的同步注浆工况与富水地层盾构隧道同步注浆的工况接近，使用该装置的试验数据能更准确可靠反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能，为富水地层盾构隧道同步注浆的浆料设计、生产与使用，提供更准确完善的试验依据。
[0007]本专利技术实现其第一专利技术目的所采用的技术方案是，一种富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置，其特征在于：
[0008]内水箱置于外水箱中，内水箱内放置有上部开口的试样模具；所述的内水箱下部的注浆孔与水平导管的注浆口相连，水平导管的进浆口穿过外水箱后与注浆设备的出浆口相连；注浆设备的进浆口与带双进浆口的“Y”字型进浆管相连；所述的水平导管上还设有阀门。
[0009]本专利技术的第二专利技术目的是提供一种使用上述的富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置，进行同步注浆浆料性能试验的方法，该方法能简单方便的实现对盾构隧道施工中同步注浆的工况的模拟，能更准确可靠反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能，为富水地层盾构隧道同步注浆的浆料设计、生产与使用，提供更准确完善的试验依据。
[0010]本专利技术实现其第二专利技术目的所采用的技术方案是，一种使用上述的富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置，进行同步注浆浆料性能试验的方法是：
[0011]A、关闭水平导管上的阀门，向内水箱内注水，使水面高度等于内水箱高度减去1/3
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1/2倍水平导管底部高度；以模拟富水地层盾构隧道掘进时，盾尾间隙形成并被水充填的过程；
[0012]B、将待测的单浆液浆料或双浆液浆料通过“Y”字型进浆管灌入注浆设备中，灌入的浆料的体积等于内水箱内水平导管底部所在高度的体积；开启水平导管上的阀门和注浆设备，浆料通过水平导管注入上部开口的试样模具中，并逐渐堆叠、漫延；直至浆料完全注入内水箱，随即关闭注浆设备和水平导管上的阀门，停止注浆；
[0013]C、在B步的注浆过程中，内水箱内的水被逐渐驱替，并漫入外水箱内；停止注浆后，用注射器抽取被挤入外水箱内的水样，测试其PH值和浊度；
[0014]D1、取出内水箱中的试样模具，并振捣成型，用刮刀刮去多于浆液；再放回内水箱中静置2天，随后再次取出试样模具后拆模，得到混凝土试样，再在标准养护室进行相应龄期的养护；
[0015]D2、测试D1步的相应养护期的混凝土试样的抗压强度，得到待测浆料相应龄期的水下混凝土抗压强度；
[0016]E、排出内水箱和外水箱内的水，重复B步和D1步的操作，得到待测浆料相应龄期的陆上混凝土试样的抗压强度；
[0017]F、将D2步测得的水下混凝土抗压强度与E步测得的陆上混凝土抗压强度相比，得到待测浆料的水陆强度比。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]一、本专利技术的同步注浆浆料是由注浆设备通过水平导管从内水箱的下部水平注入试样模具中，再由下向上堆叠、漫延，并同步驱替内水箱内的水。浆料的运移路线及料
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水相互作用情况与实际的富水地层盾构隧道同步注浆的工况接近，使用该装置的试验数据能更准确、可靠反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能。进而为富水地层盾构隧道同步注浆的浆料设计、生产与使用，提供了更准确、完善的试验依据。
[0020]二、本专利技术的试验装置结构简单，试验操作方便快捷。注入的浆料精确可控，漫入外水箱的水的体积也精确可控、重复性好；测出的外水箱的水的PH值和浊度数据精确可靠。从而能更准确的反映富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能，并能通过PH值和浊度数据的分析，得出浆料的水陆强度比与浆料的成分及配比的关系，进而为浆料的配比设计提供更准确、可靠的依据。
[0021]三、本专利技术的装置既可以应用于双液浆浆料(此时两个浆料分别从“Y”型进浆管的两个进浆口进入)，也可用于单液浆浆料(此时浆料可以只从“Y”型进浆管的一个进浆口进入，也可以同时从两个进浆口进入)；其适用范围广。
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的装置在注浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置，其特征在于：内水箱(1)置于外水箱(3)中，内水箱(1)内放置有上部开口的试样模具(2)；所述的内水箱(1)下部的注浆孔与水平导管(4)的注浆口相连，水平导管(4)的进浆口穿过外水箱(3)后与注浆设备(5)的出浆口相连；注浆设备(5)的进浆口与带双进浆口的“Y”字型进浆管相连；所述的水平导管(4)上还设有阀门(6)。2.一种使用权利要求1所述的富水地层盾构隧道同步注浆浆料性能的试验装置，进行同步注浆浆料性能试验的方法是：A、关闭水平导管(4)上的阀门(6)，向内水箱(1)内注水，使水面高度等于内水箱(1)高度减去1/3
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1/2倍水平导管(4)底部高度；以模拟富水地层盾构隧道掘进时，盾尾间隙形成并被水充填的过程；B、将待测的单浆液浆料或双浆液浆料通过“Y”字型进浆管灌入注浆设备(5)中，灌入的浆料的体积等于内水箱(1)内水平导管(4)底部所在高度的体积；开启水平导管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任跃勤，聂华，吴宗林，张伯夷，石军，杨锋，罗宁，张成勇，黄钞，杨军，周建辉，赵志迁，周航，王士民，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：