[实用新型]适用于掘进机法隧道预制衬砌管片结构的背后注浆装置

说明书

适用于掘进机法隧道预制衬砌管片结构的背后注浆装置，以优化注浆装置的结构，有效提高注浆装置的安装和使用的便利性，确保管片背后回填注浆的及时性、可靠性和隧道管片拼装质量。在吊装孔预埋件的延长段外壁两侧固定设置连接头，且于连接头内间隔设置穿过延长段外壁与其内腔相连通的过滤孔。环向注浆管包括位于环向两端的L形两通管和位于吊装孔预埋件与L形两通管之间的弧形注浆管节段，吊装孔预埋件两侧的弧形注浆管节段的一端与连接头插接，相邻两弧形注浆管节段、L形两通管与相邻弧形注浆管节段通过三通接头的环向端口形成插接连接；所述出浆管插接安装在各弧形注浆管节段、L形两通管的径向端口上。

技术领域

本实用新型专利涉及隧道工程，特别涉及一种适用于掘进机法隧道预制衬砌管片结构的背后注浆装置。

背景技术

隧道掘进机工法包含适用于岩石地层的TBM和适用于软土的盾构 (shield)。岩石隧道掘进机(TBM)前期广泛应用于水工、铁路隧道，随着城市轨道交通工程的蓬勃发展，TBM工法在岩质地区城市轨道交通区间隧道的使用也越来越多；受制于城市轨道交通特殊的周边环境和复杂的地质条件，一般选用护盾式TBM施工，例如重庆地铁选用单护盾TBM、青岛地铁和深圳地铁选用双护盾式TBM。盾构(shield)广泛使用于城市轨道交通、公路交通、铁路隧道工程中，尤其是在软土地层、土岩结合的轨道交通隧道工程使用的比例在90％以上。对TBM法隧道而言，可选用单层衬砌结构、下部仰拱预制块与上部模筑衬砌结构、管片衬砌结构等；因管片衬砌结构具有地质适应性强、安全性高、施工快速等优点，其一般都作为首选。对盾构隧道而言，一般均采用管片衬砌结构。

隧道掘进机施工过程中，预制管片衬砌环结构需在盾尾内拼装完成后再推出盾尾，因此掘进机的开挖直径略大于预制管片衬砌环结构的外径。为防止掘进机施工对周围环境造成较大影响和确保隧道成型质量，需尽快将管片衬砌环与地层之间的空隙填充密实。

对盾构隧道而言目前的做法是，首先采用同步注浆措施，即在预制管片衬砌环结构拼装完成并推出盾尾时，通过盾构机上设置的盾尾注浆口对该空隙加注惰性浆液进行填充；其次采用二次注浆措施，即在盾构隧道衬砌环结构拼装完成一段时间后，通过在生成管片衬砌块预制时预埋在预制管片结构上的吊装兼注浆孔进行二次注浆。

对护盾式TBM而言，由于其无盾尾密封装置，在隧道管片脱出盾尾、吹填豆砾石后，不能及时进行回填注浆；目前常规的做法是在距离盾尾一定的距离(通常为10～15环管片)通过管片注浆孔施作水泥-水玻璃止浆环，然后再对两止浆环间的管片背面进行回填注浆。

由于受盾构机盾尾注浆口数量和布置等客观条件的限制，同步注浆材料只能尽可能多的填充管片衬砌环与地层之间的空隙，管片衬砌环背后必然会出现“注浆空洞”和“块状注浆区域”，因此二次注浆就成了填充以上“注浆空洞”和改善以上“块状注浆区域”的必需；对TBM隧道而言，尚未完成注浆的管片在外荷载的影响下，极易造成管片错台及隧道椭圆度超标和隧道管片漏水严重。预制管片注浆孔数量有限(通常每块预制管片上布置一个注浆孔，特殊情况也不超过三个)，且注浆孔均为点状分布，因此很难从根本上解决盾构隧道管片衬砌环背后“注浆空洞”和“块状注浆区域”，同时难以确保TBM隧道止浆环的成环质量，造成管片背后回填注浆的及时性、可靠性得不到保证。

解决以上技术难题有两个思路，一是针对盾构机进行改进，尽可能多的增加盾尾注浆口数量并优化其布置，对TBM增设盾尾密封装置；二是改进预制管片衬砌背后地层注浆装置。由于前者与机械设备及工法本身等关系密切且牵涉面广，改进难度大。因此，对预制管片衬砌背后地层注浆装置进行改进不失为一种可行的技术措施。