盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统。同步充填系统包括：地面自动搅拌供料系统，布置在地面上，通过输送管路与搅拌罐车连通；搅拌罐车，放置于井下的隧道运输板车上；混凝土回填泵，放置于井下的隧道运输板车上，混凝土回填泵与两道混凝土回填管路一端连通，两道混凝土回填管路另一端与管片抓举孔连通；冲洗系统，包括两道冲洗管路，两道冲洗管路一端与搅拌罐车连通，另一端用于充填完成后与两道混凝土回填管路另一端对应连通，以冲刷混凝土回填管路并将冲洗液回流至搅拌罐车。本实用新型专利技术解决了目前盾构、TBM在硬岩地层中掘进无法及时充填管片与围岩之间空隙的难题，保障了盾构、TBM隧道的施工质量及安全。量及安全。量及安全。

【技术实现步骤摘要】
盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统


[0001]本技术涉及隧道工程
，具体涉及盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统。

技术介绍

[0002]盾构或TBM(Tunnel Boring Machine，全断面隧道掘进机)在城市地铁隧道和水利工程施工中应用广泛，它集掘进、支护、出渣等为一体，施工速度快、安全性高。盾构、TBM开挖完成后，须在盾尾位置同步拼装预制管片。预制管片与围岩存在一定的空隙，如不及时充填围岩与管片之间的空隙，可能会导致管片不稳定、姿态与设计轴线偏差较大、错台、破损和渗漏水等问题。此外，若围岩完整性差，可能会发生掉块，导致地层损失、地面沉降超限甚至发生地面坍塌灾害。
[0003]现有技术中，对岩石地层管片与围岩的空隙充填，盾构一般采取在管片抓举孔补浆的方式，TBM则采用吹填豆砾石+回填灌浆的方法，由于浆液均具有很强的流动性，容易流至盾尾内部，甚至沿盾壳外部流动至刀盘部位。如果浆液流至盾尾内部，会造成额外清理工作，如果浆液流动至刀盘部位，可能造成刀盘卡死。此外，豆砾石呈碎散颗粒状，表面较光滑，因此也易流动到盾体部位，对正常施工造成影响。
[0004]为防止豆砾石、浆液等流动到盾壳外侧甚至开挖面，现有技术中一般将豆砾石吹填滞后拼装环3～5环左右，豆砾石易堵塞在管片和围岩的腰部位置，导致豆砾石充填量不足，空隙填充不饱满。回填灌浆一般滞后拼装环十几环甚至几十环。在下坡段掘进时，豆砾石吹填及回填灌浆的滞后环数会更多，成型管片质量无法保障，施工安全难以控制。
[0005]现有技术中，豆砾石和浆液分别吹填或注入到管片壁后，豆砾石与浆液无法充分混合，部分位置可能存在空洞，强度和隔水能力降低，地铁后期运营过程中，可能会发生管片移动导致轨道变形，或者隧道出水大影响地铁正常营运。
[0006]现有回填灌浆技术一般采用一台注浆泵对单侧灌注浆液，该方法会导致管片两侧受力不均，引发管片位移，可能会导致管片错台、破损及成型管片姿态超限。
[0007]另外，回填灌浆时一般通过观察附近管片抓举孔是否有浆液渗出来判断浆液灌注是否饱满，回填灌浆量无法准确判定。
[0008]回填灌浆完成后，对浆液输送管路的冲洗液一般选择直接注入管片壁后或排放至隧道内，如果注入管片壁后，将影响充填浆液质量，如果排放至隧道内，将给隧道清理带来压力。

技术实现思路

[0009]鉴于现有技术的不足，本技术的主要目的是提供一种盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，以解决现有技术中无法在盾构、TBM施工中进行同步回填灌浆，管片壁后灌浆滞后带来的成型管片质量问题及地面沉降问题。
[0010]本技术的技术方案如下：
[0011]本技术首先提供一种盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，包括：地面自动搅拌供料系统，布置在盾构、TBM施工地面上，通过输送管路与搅拌罐车连通，用于将混凝土输送至搅拌罐车内；搅拌罐车，放置于井下的隧道运输板车上，用于接收来自所述地面自动搅拌供料系统经所述输送管路输送的混凝土，并送至混凝土回填泵；混凝土回填泵，放置于井下的隧道运输板车上，所述混凝土回填泵与两道混凝土回填管路一端连通，两道混凝土回填管路另一端与管片抓举孔连通；以及冲洗系统，包括冲洗管路，冲洗管路的其中一端与所述搅拌罐车连通，另一端在充填完成后与两道所述混凝土回填管路另一端对应连通，以冲刷所述混凝土回填管路并将冲洗液回流至搅拌罐车内。
[0012]在一些实施例中，所述搅拌罐车为锂电池动力搅拌罐车。
[0013]在一些实施例中，所述锂电池动力搅拌罐车远离所述混凝土回填泵一侧连接有动力装置，包括液压传动系统、电机驱动系统和快充锂电池，所述锂电池动力搅拌罐车与液压传动系统连接，所述液压传动系统与电机驱动系统连接，所述电机驱动系统与快充锂电池连接。
[0014]在一些实施例中，还包括实时称重系统，所述实时称重系统包括称重装置、井下计算机和地面计算机，所述称重装置放置在所述隧道运输板车上承载所述搅拌罐车并与下方的井下计算机通信连接，所述井下计算机与地面计算机通信连接。
[0015]在一些实施例中，所述混凝土回填泵由两台小体积回填泵组成，并列放置于隧道运输板车上，在靠近所述搅拌罐车的一侧，两台小体积回填泵共用一个进料口，并且两台小体积回填泵各有一个出料口，两个出料口分别与一道混凝土回填管路连通。
[0016]在一些实施例中，两道所述混凝土回填管路均分为两段，前段为回填硬管，回填硬管与回填泵出料口连通，后段为回填软管，所述回填软管末端通过设置Y型三通与两灌注软管连通，所述灌注软管与管片抓举孔连通。
[0017]在一些实施例中，所述冲洗管路的其中一端与所述搅拌罐车的罐车进料口连通，另一端设置Y型三通，用于充填完成后与所述灌注软管连通。
[0018]在一些实施例中，所述隧道运输板车为电瓶板车。
[0019]在一些实施例中，还包括一耐磨止浆板，所述耐磨止浆板安装在盾构、TBM尾部。
[0020]本技术相对于现有技术的有益效果是：本技术提供了盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，该混凝土同步充填系统解决了目前盾构、TBM在硬岩地层中掘进无法及时充填管片与围岩之间空隙、管片壁后灌浆滞后的难题以及管片壁后灌浆滞后带来的成型管片质量问题及地面沉降问题，保障了盾构、TBM隧道的施工质量及安全。具体而言，至少具有如下实际效果：
[0021]本技术在地面自动搅拌供料系统内提前充分均匀拌制混凝土，并通过输送管路输送至搅拌罐车内，通过充填混凝土，保障了管片壁后充填料质量。
[0022]本技术通过在管片与围岩间隙填充混凝土可实现管片脱出盾尾2环内进行混凝土回填，保证管片壁后充填质量。
[0023]本技术利用锂电池动力搅拌罐车能够避免混凝土在隧道内运送过程中提前凝固，搅拌罐车运输过程中通过锂电池提供搅拌动力，避免对洞内密闭环境造成空气污染，搅拌罐车至施工位置后，搅拌和给料采用隧道内盾构、TBM施工电力系统，同时对锂电池进行快速充电。
[0024]本技术通过设置实时称重系统实现对混凝土灌注量的实时称量，称量数据传输至井下计算机，井下计算机将数据传输至地面计算机，地面监控人员通过地面计算机分析混凝土灌注量可实现对混凝土灌注密实程度的实时掌控，避免无法准确判定回填灌浆量。
[0025]本技术可实现对管片周向四个方位同时灌注混凝土，避免单方位灌注对管片产生扰动引发位移。
[0026]本技术通过设置冲洗系统及时冲洗管路，并将冲洗液回流至搅拌罐车内，并通过隧道运输板车将冲洗液运送到盾构、TBM始发井，在始发井进行废水处理，可有效解决管路凝固以及冲洗液无处排放的问题。
[0027]本技术通过设置耐磨止浆板可有效将混凝土阻绝在盾尾后方，提高同步充填效果及施工安全性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，其特征在于，包括：地面自动搅拌供料系统(1)，布置在盾构、TBM施工地面上，通过输送管路(2)与搅拌罐车(3)连通，用于将混凝土输送至搅拌罐车(3)内；搅拌罐车(3)，放置于井下的隧道运输板车(4)上，用于接收来自所述地面自动搅拌供料系统(1)经所述输送管路(2)输送的混凝土，并送至混凝土回填泵(6)；混凝土回填泵(6)，放置于井下的隧道运输板车(4)上，所述混凝土回填泵(6)与两道混凝土回填管路(7)一端连通，两道混凝土回填管路(7)另一端与管片抓举孔(9)连通；以及冲洗系统，包括冲洗管路(11)，冲洗管路(11)的其中一端与所述搅拌罐车(3)连通，另一端在充填完成后与所述混凝土回填管路(7)另一端对应连通，以冲刷所述混凝土回填管路(7)并将冲洗液回流至搅拌罐车(3)内。2.根据权利要求1所述的盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，其特征在于，所述搅拌罐车(3)为锂电池动力搅拌罐车。3.根据权利要求2所述的盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，其特征在于，所述锂电池动力搅拌罐车远离所述混凝土回填泵(6)一侧连接有动力装置，包括液压传动系统(14)、电机驱动系统(15)和快充锂电池(16)，所述锂电池动力搅拌罐车与液压传动系统(14)连接，所述液压传动系统(14)与电机驱动系统(15)连接，所述电机驱动系统(15)与快充锂电池(16)连接。4.根据权利要求1所述的盾构、TBM施工隧道管片壁后混凝土同步充填系统，其特征在于，还包括实时称重系统(8)，所述实时称重系统(8)包括称重装置(801)、井下计算机(802)和地面计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继增，江玉生，刘成龙，叶守杰，杨星，王华兵，
申请(专利权)人：青岛地铁集团有限公司，
类型：新型
国别省市：