[发明专利]一种隧道穿越饱和砂土的预加固装置及方法

说明书

一种隧道穿越饱和砂土的预加固装置及方法，属于隧道施工技术领域。本发明主要包括五个部分：运输控制装置(1)、注浆装置(2)、管道系统(3)、排水装置(4)、智能监测控制系统(5)。本发明采用排水诱导与驱替注浆装置和方法，对饱和砂土区域隧道围岩区进行注浆，达到加固隧道围岩的效果。

技术领域

本发明涉及一种隧道穿越饱和砂土地段的隧道围岩加固装置及施工方法，主要解决了饱和砂土地段隧道施工的技术问题，属于隧道施工技术领域。

背景技术

饱和砂土强度较低，隧道开挖时土体自稳能力极差，当地下水丰富和施工机械扰动等产生液化，掌子面岩体失稳，无法承担自身荷载而发生塌陷，造成工程事故。隧道穿越饱和砂土地地段时，需要对被穿越区域进行预加固处理，实现堵水和加固，使围岩拥有一定的承载能力和自稳能力，保证土体开挖后不会坍塌。

隧道超前预加固注浆可以有效填筑砂土之间的空隙，待浆液达到一定强度时，可以将饱和砂土中的砂粒粘结在一起，在饱和砂土中可以形成强度较大的围岩加固区域，确保隧道穿越饱和砂土区域拥有稳定的围岩和止水作用。在隧道预加固时通常采用注浆加固方法主要是基于扩散理论，动水注浆理论，压密注浆扩散理论和劈裂注浆扩散理论的钻孔注浆法和袖阀管注浆方法等，在注浆装置上运输与安装往往比较费时费力，在工艺上注浆的方向不确定，浆液在土体中随意扩散，土体中加固区域的形状与施工要求的形状差异较大，注浆效果不理想。

本发明为饱和砂土中隧道开挖提供了新的工程预加固处理方案，对隧道穿越饱和砂土地层时进行预加固和封闭止水，保证隧道施工正常进行。

发明内容

本发明一种隧道穿越饱和砂土的预加固装置及方法是根据诱导和驱替原理，通过在砂土地层中定向排水诱导，在饱和砂土层中形成驱替通道，用具有可注性的水泥浆沿负压诱导通道驱替饱和砂土层中的地下水，充填并滞留在饱和砂土地层中，与砂土一起形成理想的注浆浆液凝固体，加固软土地层和封闭地下水流动通道，对隧道进行超前预加固。

本发明主要包括五个部分：运输控制装置(1)、注浆装置(2)、管道系统(3)、排水装置(4)、智能监测控制系统(5)。

运输控制装置(1)包括注浆装置的控制室(1.1)和主车身(1.2)；控制室(1.1)中除了基本的车辆操作设备外还包括报警装置、控制装置和显示屏。

注浆装置(2)主要包括浆液储存箱(2.1)、注浆泵(2.2)、钢支架(2.3)、注浆压力控制箱(2.4)、注浆导管(2.5)、出浆管(2.6)、压力传感器(2.7)、搅拌机(2.8)和注浆量测定表(2.9)；

管道系统(3)主要包括注浆管(3.1)、排水管(3.2)、第一接头(3.4.1)、第二接头(3.4.2)、第一阀门(3.5.1)、第一阀门(3.5.1)；

排水装置(4)包括抽水泵(4.1)、排水导管(4.2)、排水压力控制箱(4.3)透明塑料管(4.4)、排水量测定表(4.5)；

智能监测控制系统(5)包括注浆压力表(5.1)、排水压力表(5.2)、智能压力控制装置(5.3)。

控制室(1.1)中的报警、控制装置与智能监测控制系统(5)相互独立。

控制室(1.1)与注浆装置(2)由主车身(1.2)搭载。

浆液储存箱(2.1)经由注浆泵(2.2)与注浆压力控制箱(2.4)利用注浆导管(2.5)连接，出浆管(2.6)安装于注浆压力控制箱(2.4)的出浆口。

注浆泵(2.2)利用钢支架(2.3)与主车身(1.2)连接。

注浆压力控制箱(2.4)内的压力传感器(2.7)通过导线连接到控制室(1.1)中的报警装置和显示屏。

搅拌机(2.8)安置于浆液存储箱(2.1)的顶部，利用导线与控制室(1.1)中控制装置连接。