[发明专利]一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置和施工方法

说明书

本发明公开一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置和施工方法，注浆装置包括盾构机刀盘、注浆系统、密封装置、监测系统和盾构机计算机；注浆系统包括钻注双用管、注浆软管、双管钻机和注浆泵。本发明采取的钻注一体和同时注膨润土的技术措施，有效防止地层泥沙堵塞注浆孔和减少地层扰动，无需先钻孔作业再注浆作业，从而大幅度提高施工效率和减少对周围环境破坏；在盾构机读取土压力值和水位值后，给出注浆压力和注浆压力值，并给出水位异常值时及时应急方案的技术方案工作原理清晰、智能化高、可靠性高。本发明采用短钻管和智能化技术，很大程度上解决了隧道的空间狭小性和地下工程的隐蔽性问题，保证了盾构施工的高效性和安全性。

技术领域

本发明涉及地下建筑工程技术领域中的施工装置，具体地，一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置和施工方法。

背景技术

盾构法具有施工安全性高、地面交通干扰少、周围环境影响小等特点，是隧道工程主要施工方式。在淤泥质土层等软弱地层中进行盾构法施工时，由于土体强度低、流动性强、触变性大等原因，会对盾构掘进的轴线控制等施工过程产生不利影响，易引发地层变形、破坏周围环境等。针对上述不良影响，传统方法一般采用地面注浆加固技术。但当遇到隧道埋深较深、地下施工条件较为复杂或地面不具备施工条件等情况时，需采用地下注浆加固技术。因此，对盾构前方的软弱地层进行有效的地下加固是确保盾构安全施工的重要工作之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201520021521.5，专利公开号为：CN204492746U，专利名称为：一种多功能信息化注浆装置，该专利自述为：“一种多功能信息化注浆装置，包括至少两条注浆管和一条与各注浆管并联的进料管，通过控制各个注浆管和进料管的通断及进料管的进料材料，实现单液注浆、双液注浆、压注骨料、单液-骨料混合注浆或双液-骨料混合注浆”。该专利自述的单液注浆使用方法为“采用两台单液注浆泵，注浆泵和四通管之间由注浆管和球形截止阀连接，且料桶中不添加骨料”，其双液注浆使用方法为“采用一台双液注浆泵或两台单液注浆泵，两条运移不同浆液的注浆管通过球形截止阀连接到四通管上，且料桶中不添加骨料”，其单液- 骨料混合注浆使用方法为“通过进料管和进料球阀向料桶中添加细骨料或粗骨料，两条注浆管分别连接一台注浆泵，或拆撤一条注浆管而其相应的球形截止阀作为备用泄压阀”，其双液-骨料混合注浆使用方法为“通过进料管和进料球阀向料桶中添加细骨料或粗骨料，注浆泵选用一台双液泵或两台单液泵，两条运移不同浆液的注浆管通过球形截止阀连接到四通管上”，在“注浆过程中时刻记录注浆压力和单位注浆量，结合工注浆法评价标准判断注浆效果”。该专利中所述注浆装置虽然实现了多种浆液混合注浆工艺，但是无法根据现场情况自动转换注浆工艺；且该专利所述注浆装置须在钻孔作业完成后才可进行注浆作业，施工效率相对较低。该专利所述注浆装置根据经验确定注浆压力，故该专利所述注浆装置需要提前设定注浆方式和注浆压力，注浆施工经验化，可靠性较低、存在隐患，并且作业繁琐。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，提供一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置，该装置改变了以往注浆作业须在钻孔作业之后进行的传统作业方式，采用新型钻注双用管实现钻孔注浆同步作业，并通过在管内设置单向阀，确保地层注浆压力满足要求，且防止出现浆液回流等情况。此外，该装置设置注浆压力、转换注浆工艺等流程均利用智能控制系统实现自动化操作，有效保证注浆加固作业安全高效地进行。

为实现以上目的，本发明提供一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置，包括：盾构机刀盘、注浆系统、密封装置、监测系统和盾构机计算机；

所述注浆系统包括钻注双用管、注浆软管、双管钻机和注浆泵，其中：

所述钻注双用管架设在盾构机刀盘上，包括钻头、第一注浆管、第一单向阀、第二注浆管和第二单向阀，其中钻头设置在第一注浆管的顶端，第二注浆管套设在第一注浆管内，且第一单向阀设置在第一注浆管内，第二单向阀设置在第二注浆管内；所述第一注浆管由多根首尾连接的钻管组成，所述第一注浆管用于向地层注射第一浆液；所述第二注浆管也由多根首尾连接的钻管组成，所述第二注浆管用于向地层注射第二浆液；