一种超前注浆设备及超前注浆方法技术

本发明专利技术公开了一种超前注浆设备及超前注浆方法，其技术方案要点在于超前注浆方法，具体步骤为在盾构机上设置超前注浆孔；借助管片拼装机和超前注浆设备的俯仰气缸调整超前钻机的钻杆，使其插入超前注浆孔中；控制超前钻机钻孔至盾构机刀盘前，并进行注浆作业；钻孔过程中，时刻观察旋转压力、推进力、冲击压力等参数的变化，发现异常现象应立即停机检查；控制超前钻机的钻杆退出当前超前注浆孔，更换超前注浆孔，直至超前钻机在所有超前注浆孔中均完成超前注浆作业。本发明专利技术将旋转压力、推进力、冲击压力参数的变化，作为现场控制人员评判钻杆工作状态的依据，降低了超前注浆作业对现场控制人员专业素质的要求，助力盾构施工快速推进。进。进。

【技术实现步骤摘要】
一种超前注浆设备及超前注浆方法


[0001]本专利技术涉及盾构施工超前注浆
，更具体的说，它涉及一种超前注浆设备及超前注浆方法。

技术介绍

[0002]近年来来运用盾构法施工进行开挖的隧道日益增多，盾构机在通过破碎地层或对预防沉降要求较高的地段时，需要对地层进行超前注浆。超前注浆是指工程开挖前，通过超前钻机钻孔至盾构机刀盘前，随后将浆液通过超前钻机钻好的孔洞填充至围岩裂隙，利用浆液把围岩周围的各种弱面充实、重新胶结起来，达到堵塞水流、加固围岩的目的，能够有效改善围岩的物理力学性能，提高围岩整体性和自承能力、降低支护成本、提高支护效果。
[0003]中国专利CN207999258U，公开了一种盾构机搭载式可移动超前钻机，其包括超前钻机和钻机梁，钻机梁设置在盾构机的拼装机搭梁与后配套拖车之间，所述超前钻机通过转动机构活动设置在钻机梁上，所述转动机构包括与钻机梁滑动连接的环形齿圈，环形齿圈上设置有用于驱动超前钻机沿环形齿圈转动的转座，环形齿圈与钻机梁之间通过滑动机构相连，钻机梁上设置有用于驱动滑动机构沿盾构机的轴向方向伸缩的驱动机构。
[0004]在大直径盾构机设备中，沿盾构机盾体的圆周方向会布置若干个超前注浆孔。专利中的超前钻机安装在转动机构上，通过转座的驱动可以实现超前钻机在圆周方向的转动，通过电动俯仰液压缸的伸缩运动可以实现超前钻机的俯仰运动，在顶紧螺栓的作用下超前电机还可以实现水平方向的摆动，因此再配合滑动机构的拉伸作用后超前钻机可以实现前后移动、俯仰运动及水平调向功能，能够方便可靠地与超前注浆孔相对应，进行超前地层加固工作。
[0005]但通过上述专利进行超前注浆的钻孔作业时，地层内情况复杂，超前钻机的钻杆随时有可能断裂在地层中，影响超前注浆钻孔作业的顺利进行。目前钻杆的钻进控制对现场控制人员的个人经验依赖较大，对现场控制人员的专业素质要求较高，不利于盾构施工快速推进。因此本专利技术旨在于提供一种超前注浆设备及配套的超前注浆方法，在超前注浆钻孔作业期间帮助现场控制人员评判钻杆工作状态，降低超前注浆作业对现场控制人员专业素质的要求，助力盾构施工快速推进。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超前注浆设备及超前注浆方法，将旋转压力、推进力、冲击压力参数的变化，作为现场控制人员评判钻杆工作状态的依据，降低了超前注浆作业对现场控制人员专业素质的要求，助力盾构施工快速推进。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种超前注浆设备，包括底座、俯仰气缸和超前钻机，超前钻机铰接在底座上，俯仰气缸的缸体和活塞杆分别与底座和超前钻机铰接，还包括检测装置，所述检测装置安装在超前钻机的液压阀组上，其用于检测超前钻机的工作油压并输出实时旋转压力、推进力和冲击压力；所述旋转压力工作范围为100～
200bar，所述推进力工作范围为30～140bar，所述冲击压力工作范围为90～140bar。
[0008]本专利技术进一步设置为：还包括注浆压力检测装置，所述注浆压力检测装置安装在所述超前钻机的气水撬装系统上，其用于检测注浆压力；所述注浆压力在0～40bar内。
[0009]一种超前注浆方法，采用前述超前注浆设备，其具体步骤如下：
[0010]S1、在盾构机中盾盾壳上沿其圆周方向设置多个外圈超前注浆孔，所述外圈超前注浆孔靠近前盾的一端向背离盾构机轴线的一侧倾斜；同时在盾构机的盾体压力隔板上绕其轴线布置多个内圈超前注浆孔，所述内圈超前注浆孔的轴线与盾构机的轴线平行；
[0011]S2、将超前注浆设备安装到管片拼装机上，通过管片拼装机的转动调整超前注浆设备的周向位置，通过改变俯仰气缸的伸缩长度调整超前钻机的俯仰角位置，使超前钻机的钻杆插入任一外圈超前注浆孔或内圈超前注浆孔中；
[0012]S3、控制超前钻机钻孔至盾构机刀盘前，并进行注浆作业；钻孔过程中，时刻观察参数变化，发现异常现象应立即停机检查；所述参数包括旋转压力、推进力、冲击压力、注浆压力、润滑油液位、空气压力；
[0013]S4、控制超前钻机的钻杆退出当前外圈超前注浆孔或内圈超前注浆孔，并插入另一外圈超前注浆孔或内圈超前注浆孔重复步骤S3直至超前钻机在所有外圈超前注浆孔和内圈超前注浆孔中均完成超前注浆作业。
[0014]本专利技术进一步设置为：步骤S3中，当超前钻机钻孔至盾构机刀盘前3～5m处，注浆作业向地层内填充的物质为膨润土与水混合制成的泥浆；当超前钻机钻孔至盾构机刀盘前10～15m处，注浆作业向地层内填充的物质为水泥
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水玻璃双液浆。
[0015]本专利技术进一步设置为：步骤S4中钻杆退出当前外圈超前注浆孔或内圈超前注浆孔的过程中，注浆压力达到设计要求时停止注浆，注浆压力快速下降或达未到设计要求时继续注浆。
[0016]本专利技术进一步设置为：所述膨润土为钙基膨润土。
[0017]本专利技术进一步设置为：泥浆中膨润土与水的配比为8:1。
[0018]本专利技术进一步设置为：所述水泥
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水玻璃双液浆中的水泥为硅酸盐水泥P
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O42.5R。
[0019]本专利技术进一步设置为：所述水泥
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水玻璃双液浆由水玻璃液和水泥浆以体积比1：1的配比混合制成，其中水泥浆中水泥与水的质量配比为1:1.5，水玻璃液中水玻璃与水的体积配比为1:2。
[0020]本专利技术进一步设置为：所述水玻璃的波美度为40。
[0021]综上所述，本专利技术相比于现有技术具有以下有益效果：本专利技术将旋转压力、推进力、冲击压力参数的变化，作为现场控制人员评判钻杆工作状态的依据，降低了超前注浆作业对现场控制人员专业素质的要求，助力盾构施工快速推进。
附图说明
[0022]图1为实施例中一种超前注浆设备的结构示意图；
[0023]图2为实施例中外圈超前注浆孔和内圈超前注浆孔的分布示意图。
[0024]图中：1、底座；2、俯仰气缸；3、超前钻机；4、盾构机；5、外圈超前注浆孔；6、内圈超前注浆孔。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图说明对本专利技术的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本专利技术的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术的保护范围。
[0026]需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]实施例
[0028]如图1所示，为本专利技术较佳实施例中，一种超前注浆设备的基本结构，包括底座1、俯仰气缸2和超前钻机3，超前钻机3铰接在底座1上，俯仰气缸2的缸体和活塞杆分别与底座1和超前钻机3铰接，还包括检测装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超前注浆设备，包括底座(1)、俯仰气缸(2)和超前钻机(3)，超前钻机(3)铰接在底座(1)上，俯仰气缸(2)的缸体和活塞杆分别与底座(1)和超前钻机(3)铰接，其特征在于：还包括检测装置，所述检测装置安装在超前钻机(3)的液压阀组上，其用于检测超前钻机(3)的工作油压并输出实时旋转压力、推进力和冲击压力；所述旋转压力工作范围为100～200bar，所述推进力工作范围为30～140bar，所述冲击压力工作范围为90～140bar。2.根据权利要求1所述的一种超前注浆设备，其特征在于：还包括注浆压力检测装置，所述注浆压力检测装置安装在所述超前钻机(3)的气水撬装系统上，其用于检测注浆压力；所述注浆压力在0～40bar内。3.一种超前注浆方法，其特征在于，采用如权利要求1
‑
2任一所述的超前注浆设备，其具体步骤如下：S1、在盾构机(4)中盾盾壳上沿其圆周方向设置多个外圈超前注浆孔(5)，所述外圈超前注浆孔(5)靠近前盾的一端向背离盾构机(4)轴线的一侧倾斜；同时在盾构机(4)的盾体压力隔板上绕其轴线布置多个内圈超前注浆孔(6)，所述内圈超前注浆孔(6)的轴线与盾构机(4)的轴线平行；S2、将超前注浆设备安装到管片拼装机上，通过管片拼装机的转动调整超前注浆设备的周向位置，通过改变俯仰气缸(2)的伸缩长度调整超前钻机(3)的俯仰角位置，使超前钻机(3)的钻杆插入任一外圈超前注浆孔(5)或内圈超前注浆孔(6)中；S3、控制超前钻机(3)钻孔至盾构机(4)刀盘前，并进行注浆作业；钻孔过程中，时刻观察参数变化，发现异常现象应立即停机检查；所述参数包括旋转压力、推进力、冲击压力、注浆压力、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振华，杨学营，董建树，周凯，白晓锋，王少勇，徐海龙，杨顺保，金旺元，赵宏伟，牛少侠，林永鹏，龚杨，张捷泓，吴琛，兰天，罗肖，曾彪，王海波，伊鹏，杨壮，宁鑫，周思沅，张志良，彭显，王子豪，
申请(专利权)人：中铁三局集团广东建设工程有限公司中铁三局集团深圳建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：