[发明专利]富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置及方法

说明书

一种富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置及方法，其装置的特点为：试验箱的前壁透明；试验箱底部的左侧固定有模拟管片的垫块，垫块与试验箱的左侧壁紧贴；垫块外罩有模拟盾构机外壳的盾壳；推动杆的右端与盾壳右侧板连接，左端穿过垫块并穿出试验箱的左侧壁；盾壳顶板中部埋有注浆管，注浆管与泵浆设备连接；盾壳上表面的右侧搭接有水平挡板；试验箱的顶部有盖板，试验箱的左右侧壁上安装有进水管和排水管。该装置能模拟出不同地层、不同水压等富水条件下，盾构隧道的同步注浆过程，并得出相应的同步注浆质量，并能对富水地层隧道同步注浆中浆料的扩散及稀释、分散过程进行观察；为富水地层盾构隧道的同步注浆的研究、设计与施工，提供试验依据。

技术领域

本发明涉及一种富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置及方法。

背景技术

在地铁隧道建设工程中，盾构工法因其高效、安全、环保、对地面交通影响小等优点得到了广泛运用。在盾构隧道的掘进过程中，管片在盾构机的盾尾，拼接形成管片环，随着盾构机的推进，管片环会脱离盾尾进入土体；由于盾构机的开挖直径(盾构机机壳直径)大于管片环的外径，脱离盾尾的管片(环)和土体之间会出现环状的厚度达10-18cm的盾构间隙；需要在盾构机推进过程中，不间断地从盾尾直接向后壁注浆，以填充盾构间隙。盾构机的推进速度与注浆速度要匹配，推进一环就必须同时完成一环的注浆，故叫同步注浆。盾构同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙，使管片与管片外的隧道土层紧密结合，以保证盾构隧道的结构稳固、可靠。

当地铁隧道穿过水底或有水库、湖泊及暗渠的山体等高水压(高水头)的富水地层时，富水地层中的高水压地下水会严重影响盾构同步注浆的质量：1、注入环形间隙的浆料，会被地下水冲散，出现跑浆、漏浆现象，水泥砂浆不能硬化形成固结体，管片与管片外的隧道土层不能紧密结合，同步注浆的目的难以实现；2、地下水进入浆料，对浆料产生稀释作用，使浆液水胶比、胶砂比等基础配比被改变，导致胶凝时间延长，形成的固结体强度低、稳定性差，同步注浆的效果差。为了保证富水地层盾构隧道同步注浆的质量，使盾构隧道的结构稳固、可靠；必须通过试验得出不同土层、不同富水环境下，不同浆料的同步注浆质量，进一步通过试验发现隧道同步注浆中浆料的扩散及被水稀释、分散的过程与规律，进而发现不同浆料、不同富水环境、不同土层与同步注浆质量的关系及规律，进而为富水地层盾构隧道的同步注浆研究、设计与施工，提供试验依据。但目前尚无针对富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置，亟待开发出一种可用于富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置及方法。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置，该装置能模拟出不同地层、不同水压等富水条件下，盾构隧道的同步注浆过程，进而得出不同土层、不同水压等富水环境下，不同浆料的同步注浆质量的试验数据，并能对富水地层隧道同步注浆中浆料的扩散及被水稀释、分散的过程进行观察；进而发现不同浆料、不同富水环境、不同土层与同步注浆质量的关系及规律；为富水地层盾构隧道的同步注浆的研究、设计与施工，提供试验依据，以保证富水地层盾构隧道的结构稳固、可靠。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种富水地层盾构隧道同步注浆的试验装置，其特征在于：

试验箱的前壁为透明的有机玻璃板；试验箱底部的左侧固定有用以模拟盾构隧道管片的长方体状的垫块，垫块与试验箱的左侧壁紧贴；垫块外罩有与其形状适配的、用以模拟盾构机外壳的盾壳；

所述的盾壳右侧板的中部与推动杆的右端连接；推动杆的左端通过垫块中部的通孔，并穿出试验箱的左侧壁；盾壳顶板中部埋有注浆管，注浆管的出浆口位于盾壳顶板的左侧面上，注浆管的进浆口穿过试验箱的右侧壁与泵浆设备连接；

所述的盾壳上表面的右侧搭接有水平挡板，水平挡板的右端固定在试验箱的右侧壁上，且水平挡板的底面固定有止水橡胶垫；

所述的试验箱的顶部螺栓连接有盖板，试验箱的左侧壁的中上部安装有带阀门和流速计的进水管，进水管的左端与泵水设备连接；试验箱右侧壁的中上部安装有带阀门的排水管，排水管上设有流速计。