[发明专利]土石混合体地层注浆加固装置及注浆加固方法

说明书

本发明公开了一种土石混合体地层注浆加固装置及注浆加固方法，注浆加固装置包括袖阀管系统、堵孔环系统及注浆内管。注浆加固方法包括：进行地质雷达探测，在土石混合体地层加工出钻孔，将注浆段袖阀管和非注浆段袖阀管连接后，下放到钻孔内，将堵孔环系统安装于非注浆段袖阀管和钻孔之间的间隙内实现封孔，通过注浆内管进入注浆段袖阀管内实现对注浆段的分段注浆，注浆完成后取出堵孔环系统，填充非注浆段袖阀管与钻孔之间的孔隙。本发明采用的注浆加固装置及注浆加固方法，在土石混合体地层中浆液利用率高、扩散半径大及胶结效果明显，同时具有环保节约和结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及隧道地层注浆加固技术领域，具体涉及一种土石混合体地层注浆加固装置及注浆加固方法。

背景技术

我国西部地区地形地貌复杂，主要以高原、丘陵和山脉为主，由于地形地貌限制，早期城市建设时多采用开山填谷的方法，导致地下形成大面积深厚状土石混合体回填区。随着城市地下空间的开发与利用，由于土石混合体胶结能力弱、稳定性和抗渗性差，当隧道施工穿过土石混合体地层时往往会引起洞室大变形、不均匀沉降、坍塌及渗水等问题。

全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简称TBM)在土石混合体地层等复合地质条件中具有施工工期短、掘进效率高和安全性强的优势，已成为国内外隧道施工的首要选择。为保证施工及机械安全，在隧道掘进前必须对土石混合体地层围岩进行注浆加固，使洞周岩土体形成一个环形的承载圈，保证隧道围岩稳定性，并提高其抗渗性能。其中袖阀管注浆工法具有能较好地控制注浆范围和注浆压力、可进行重复注浆、发生冒浆与串浆的可能性很小等特点，因此得到较广泛应用。

但是采用传统的袖阀管注浆方法和浆液配比对土石混合体地层进行加固会导致注入的浆液流失量大，扩散半径较小，胶结弱而无法满足TBM掘进施工的要求，其主要原因分为四个方面：

一是土石混合体地层由粒径从几厘米到数米不等的岩石块体与各类土体组成，块石粒径较大且分布极不均匀，容易形成大量空隙，而普通水泥浆液凝结时间长且流动性大导致浆液流失；

二是隧道埋深较深，且只需对TBM掘进部分进行注浆加固，在没有采取套壳料进行封孔的情况下，实际注浆段上部大量的钻孔空隙减小了注浆压力；

三是注浆内管较短，造成浆液在袖阀管内堆积，短时间无法出浆且容易冒浆，对于凝结时间短的浆液则会导致堵管；

四是袖阀管上的出浆口多采用空心出浆口或聚氯乙烯材质实心出浆孔，对于空心出浆口，管外杂质会通过空心出浆口进入管内而在注浆前堵塞袖阀管；对于聚氯乙烯材质实心出浆孔，对注浆压力变化不敏感，出浆条件困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种土石混合体地层注浆加固装置及注浆加固方法，提高浆液利用率和改善注浆扩散效果，以此保证TBM掘进施工的质量和安全。

一种土石混合体地层注浆加固装置，包括：

袖阀管系统，包括注浆段袖阀管、非注浆段袖阀管及分段板，所述注浆段袖阀管和所述非注浆段袖阀管连接，所述注浆段袖阀管设有出浆口，所述注浆段袖阀管和所述非注浆段袖阀管的接口位置设有封孔套，所述分段板套设于所述注浆段袖阀管外；

堵孔环系统，可拆卸地安装于所述非注浆段袖阀管和钻孔之间的间隙内，所述堵孔环系统包括连接筋、封堵环及连接板，所述封堵环套设于所述非注浆段袖阀管外，所述连接筋穿设于多个所述封堵环内，所述连接筋的两端均安装所述连接板；及

注浆内管，穿过所述非注浆段袖阀管插入到所述注浆段袖阀管内，所述注浆内管位于所述注浆段袖阀管内的端部设有密封套。

在其中一个实施例中，所述注浆段袖阀管包括多个橡胶圈，多个所述橡胶圈连接拼接出所述注浆段袖阀管，所述橡胶圈上设有切缝用于形成所述出浆口。