[发明专利]一种土压平衡盾构同步注泥构造及施工辅助系统

说明书

一种土压平衡盾构同步注泥构造及施工辅助系统，以有效避免同步注浆浆液经盾体外侧向土舱内流失，极大降低同步注浆量，从而降低施工成本。盾体包括依序设置的刀盘、土舱、前盾、中盾、盾尾，盾尾之后的管片与盾构开挖面之间的空隙内同步注浆形成同步注浆填充层。所述中盾设置环向间隔的注泥口，通过注泥口向盾体与隧道开挖面之间的盾外空隙内注入塑性泥浆，向塑性泥浆向前盾、盾尾的盾外空隙扩散，且密实填充盾外空隙形成塑性泥浆填充层，阻止同步注浆流入土舱内。

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工，特别涉及一种土压平衡盾构同步注泥构造及施工辅助系统。

背景技术

在土压平衡盾构施工过程中，随着盾构机刀盘开挖前方土体向前掘进，盾尾随着盾构机开移，管片外表面与开挖面形成一定的空隙，此时盾构设计采用同步注浆时时填充饱满，以确保开挖面的稳定和控制地表沉降。同步浆液一般由水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水、外加剂等材料组成，由于设备及管路限制同步浆液处于流动状态，一般初凝时间6小时，终凝时间30小时左右。

受现有土压平衡盾构设计和同步注浆设备影响，土压平衡盾构施工过程中存在以下几方面的不足：一是现有盾构机为防止盾体卡死一般盾体采用前大后小的设计，盾构开挖面直径大于前盾直径约30mm。在软岩地质条件下，土舱保压和盾尾同步注浆压力无法影响到盾体中间，随着盾构机的推进盾体上方土体下移填充开挖面与盾体之间的空隙，进而造成地表沉降(参照图1)；二是开挖面有一定自成拱的地层条件下，为防止盾构刀盘及土舱结泥饼，盾构机一般采用气压或半敞开式掘进，同步注浆由于处于流动状态，不可避免地沿着盾体向土舱内流动，从而造成同步浆液的大量流失。尤其是在盾构下坡掘进段，同步浆液流失量更大(现阶段同步注浆量要求是理论方量的1.2～1.8倍)，盾构开挖面与管片外径空隙填充不饱满(参照图2)，现阶段主要采用在盾尾后几环位置进行二次补充注浆，但也很难确保空隙填充饱满；三是同步浆液流至盾体周围，停止时间长会造成同步浆液将盾体包裹，导致盾构掘进姿态难以控制等问题；四是盾构开挖面与管片外径空隙填充不饱满，土体渗水填充此空隙并经盾体向土舱内汇集，进而造成盾构掘进喷涌等问题，虽然现阶段都采用盾尾后间隔一定距离整圈管片外侧注水泥、水玻璃双液浆进行封水，但效果不理想。

上述土压平衡盾构施工过程中的四点不足主要是由于盾构设计和同步浆液的特点，盾体与开挖面之间存在一定的空隙，导致地表沉降、同步浆浆液流失等问题。只要找到一种有效办法，随着盾构机推进，将一种非常粘稠不凝固浆液同步注入盾体与开挖面之间的空隙，将同步浆液与土舱隔离就可以解决该难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种土压平衡盾构同步注泥构造，以有效避免同步注浆浆液经盾体外侧向土舱内流失，极大降低同步注浆量，从而降低施工成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种土压平衡盾构同步注泥构造，盾体包括依序设置的刀盘、土舱、前盾、中盾、盾尾，盾尾之后的管片与盾构开挖面之间的空隙内同步注浆形成同步注浆填充层，其特征是：所述中盾设置环向间隔的注泥口，通过注泥口向盾体与隧道开挖面之间的盾外空隙内注入塑性泥浆，向塑性泥浆向前盾、盾尾的盾外空隙扩散，且密实填充盾外空隙形成塑性泥浆填充层，阻止同步注浆流入土舱内。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种土压平衡盾构同步注泥构造的施工辅助系统，其特征是：包括搅拌机和粘土输送泵，连接搅拌机输出端与粘土输送泵输入端的管道上设置第一截止阀，粘土输送泵的输出端与高压注浆管道的输入端相连接，高压注浆管道的输出端与注泥口相连接。