一种盾构同步注浆试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术涉及盾构工程技术领域，特别是一种盾构同步注浆试验系统及试验方法，包括土箱，在土箱内依次嵌设有同步注浆环和管节；在靠近前洞门的位置设有管节承载台，在管节承载台的外侧设有反力架，在反力架上设有顶进油缸，在同步注浆环的一端设有分流器；在前洞门处设有推进油缸，推进油缸带动同步注浆环前移，在管节和透明土之间形成建筑间隙，分流器可以将进浆液分配至同步注浆环上的各注浆点位，进一步注入建筑间隙，实现了对盾构同步注浆过程的模拟。利用该试验装置可以研究同步注浆参数优化控制方法和注浆过程中不同类型浆液的流动轨迹、凝固时间，以及注浆点位、注浆参数对浆液流动轨迹和凝固时间的影响，明确管片上浮产生机理和控制措施。理和控制措施。理和控制措施。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构同步注浆试验系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，特别是一种盾构同步注浆试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]盾尾同步注浆与盾构掘进同时进行，用于填充管片外壁与开挖土体之间的空隙，注浆压力和注浆量是同步注浆的两个重要控制参数。对于超大直径泥水盾构施工，管片脱出盾构机盾尾以后，由于注浆浆液尚未完全凝固，成环管片处于浆液包裹中，在浆液浮力、盾构推力等联合作用下，容易产生管片结构上浮的问题。管片上浮会导致管片间错台甚至破坏管片连接结构，影响隧道施工质量。目前对同步注浆参数及管片上浮机理多采用理论计算或数值模拟的方式进行研究，难以全面考虑管片所处的实际环境、受到的复杂作用力的影响。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术具体采用以下技术方案。
[0004]设计一种盾构同步注浆试验系统包括土箱，在所述土箱的前、后两端分别开设有圆形的前洞门和后洞门，在所述土箱内设有同步注浆环，所述同步注浆环的一端固定在前洞门处，另一端延伸出后洞门并设有分流器；在所述前洞门的外侧设有固定环，在所述同步注浆环内嵌设有管节，所述管节的一端通过固定环设在前洞门上，另一端插装在同步注浆环内部；在所述固定环上设有支撑板，在所述支撑板上设有推进油缸，所述推进油缸的一端穿设在同步注浆环内，且其伸缩端与安装分流器的同步注浆环一端相连；在靠近前洞门的位置设有管节承载台，在所述管节承载台的外侧设有反力架，在所述反力架上设有顶进油缸，在所述顶进油缸的伸缩端连接有顶板。
[0005]优选的，在所述土箱内的底部靠近前洞门处设有弧形板，在所述后洞门的下方两侧分别设有导轨，所述同步注浆环的一端滑动支撑在弧形板上，另一端通过支撑架滑动设在导轨内。
[0006]优选的，所述分流器包括设在同步注浆环一端的壳体、设在壳体上的进浆口、沿同步注浆环圆周分布的多个三通阀，在所述同步注浆环上设有多个注浆点位，所述注浆点位与管节的内部连通，所述三通阀的一个进口通过注浆管与壳体相连，两个出口通过出浆管连通至同步注浆环上的注浆点位处。
[0007]优选的，所述管节包括多节首尾相连的管段，在相邻的两节管段之间设有弹性垫，并通过连接螺栓连接固定，在每节管段的内壁上沿其圆周方向均匀分布有多个压力传感器。
[0008]优选的，在所述土箱的顶部和侧壁上分别设有透明观察窗。
[0009]优选的，在所述土箱的顶部设有取样口。
[0010]还包括一种盾构同步注浆试验系统的实验方法，具体包括以下步骤：
S1：在土箱内填满透明土并密封箱体；S2：在进浆口处连接注浆泵，根据实验要求调节三通阀的出口以选定注浆点位；S3：控制推进油缸以设定速度伸出，带动同步注浆环前移，同时以给定的压力和流量注入浆液，注浆量、注浆压力根据推进油缸位移量由控制系统协同控制；S4：持续采集压力传感器的数据，观察并记录浆液扩散情况；S5：将同步注浆环推进到限定位置后停止注浆，并通过取样口取样以检验注浆效果。
[0011]本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术通过在土箱的顶部后两侧分别设透明观察窗，并填充透明土、装填透明土，可以便于观察浆液扩散情况。
[0012]2.本专利技术通过顶推油缸驱动同步注浆环前、后移动，在管节和透明土之间形成建筑间隙，从而实现对盾构同步注浆过程的模拟；同时通过控制推进速度、注浆压力、注浆量，观察注浆效果，可以研究注浆参数之间的关系，获取最优注浆参数；3.本专利技术通过在相邻的两个管段之间设弹性垫，并通过连接螺栓将相邻的管段连接，使弹性垫压缩，从而使组成的性管节具备一定的柔性，可在浆液浮力作用下产生上浮，实现对管片上浮过程的模拟；并且管节采用可拆分段式结构，可以根据具体需求增加或减少管段数量，调整柔性管节的总长度，提高使用灵活性。
[0013]4.本专利技术通过分流器和三通阀将浆液分配至同步注浆环上的各注浆点位，并通过可独立控制的三通阀来切换调整注浆点位，将浆液注入建筑间隙内，可以实现研究注浆点位对浆液流动轨迹和扩散过程的影响。
附图说明
[0014]图1是本专利技术结构的整体结构示意图；图2是本专利技术中土箱的结构示意图；图3是本专利技术中管节的结构示意图；图4是本专利技术中分流器的结构示意图；图中标号为：1土箱，1
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1前洞门，1
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2后洞门，1
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3观察窗，1
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4取样口，1
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5弧形板，2管节，2
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1管段，2
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2弹性垫，2
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3连接螺栓，2
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4压力传感器，3同步注浆环，4分流器，4
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1进浆口，4
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2壳体，4
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3注浆管，4
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4三通阀，4
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5出浆口，5固定环，6支撑板，7推进油缸，8管节承载台，9反力架，10顶进油缸，11顶板，12导轨。
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]实施例1一种盾构同步注浆试验系统，如图1至图4所示，包括土箱1，在土箱1的前、后两端分别开设有圆形的前洞门1
‑
1和后洞门1
‑
2，在土箱1内设有同步注浆环3，同步注浆环3用于模拟同步注浆过程中盾尾的前移和浆液的注入；同步注浆环3的一端固定在前洞门1
‑
1处，另一端延伸出后洞门1
‑
2并设有分流器4，分流器4包括设在同步注浆环3一端的壳体4
‑
2、设
在壳体4
‑
2上的进浆口4
‑
1、沿同步注浆环3圆周分布的多个三通阀4
‑
4，且每个三通阀4
‑
4可独立控制，用于切换注浆点位，实现不同注浆点位的组合，在同步注浆环3上设有多个注浆点位，注浆点位与管节2的内部连通，三通阀4
‑
4的一个进口通过注浆管4
‑
3与壳体4
‑
2相连，两个出口通过出浆管4
‑
5连通至同步注浆环3上的注浆点位处。通过进浆口4
‑
1将浆液注入壳体4
‑
2后，并通过注浆管4
‑
3和三通阀4
‑
4的两个出口从出浆管4
‑
5分配至同步注浆环3上的各注浆点位，进而使输送的浆液注入建筑间隙。
[0017]在前洞门1
‑
1的外侧设有固定环5，在同步注浆环3内嵌设有管节2，且两者之间密封设置，具体的可以在同步注浆环3尾部的内壁上开设嵌设槽，在嵌设槽内嵌设密封圈以实现密封作用，用以防止浆液泄漏，管节2的一端通过固定环5设在前洞门1
‑
1上，另一端插装在同步注浆环3内部，用于模拟拼装后的管片环。
[0018]管节2包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构同步注浆试验系统，包括土箱（1），在所述土箱（1）的前、后两端分别开设有圆形的前洞门（1
‑
1）和后洞门（1
‑
2），其特征在于，在所述土箱（1）内设有同步注浆环（3），所述同步注浆环（3）的一端固定在前洞门（1
‑
1）处，另一端延伸出后洞门（1
‑
2）并设有分流器（4）；在所述前洞门（1
‑
1）的外侧设有固定环（5），在所述同步注浆环（3）内嵌设有管节（2），所述管节（2）的一端通过固定环（5）设在前洞门（1
‑
1）上，另一端插装在同步注浆环（3）内部；在所述固定环（5）上设有支撑板（6），在所述支撑板（6）上设有推进油缸（7），所述推进油缸（7）的一端穿设在同步注浆环（3）内，且其伸缩端与安装分流器（4）的同步注浆环（3）一端相连；在靠近前洞门（1
‑
1）的位置设有管节承载台（8），在所述管节承载台（8）的外侧设有反力架（9），在所述反力架（9）上设有顶进油缸（10），在所述顶进油缸（10）的伸缩端连接有顶板（11）。2.如权利要求1所述的盾构同步注浆试验系统，其特征在于：在所述土箱（1）内的底部靠近前洞门（1
‑
1）处设有弧形板（1
‑
5），在所述后洞门（1
‑
2）的下方两侧分别设有导轨（12），所述同步注浆环（3）的一端滑动支撑在弧形板（1
‑
5）上，另一端通过支撑架滑动设在导轨（12）内。3.如权利要求1或2所述的盾构同步注浆试验系统，其特征在于：所述分流器（4）包括设在同步注浆环（3）一端的壳体（4
‑
2）、设在壳体（4
‑
2）上的进浆口（4
‑
1）、沿同步注浆环（3）圆周分布的多个三...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞祥，赵旭，盛永清，夏站辉，曾垂刚，张辽，李凤远，张合沛，张迪，周建军，张亚林，徐克洋，陈俊伟，颜金泽，梅晓海，丁海玲，杨振兴，王凯，秦银平，江南，龚豪博，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：