盾构施工超前注浆方法与流程

892 编辑：中冶有色技术网来源：中铁建华南建设有限公司

2023-10-18 14:04:48

本发明涉及盾构施工工艺技术领域，特别是涉及一种盾构施工超前注浆方法。

背景技术：

城市轨道交通作为一种电能驱动、快捷便利的公共出行方式受到了众多城市的欢迎，也极大满足了居民的生活需要，在国家政策的推动下，我国城市轨道交通取得了巨大发展。截至2020年底，中国有56个城市在建线路总长度达到7438.5公里，在建线路279条(段)(含部分2020年当年仍有建设说展和投资额发生的新投运项目)，同比增长10.4％。在7438.5公里的在建线路中，地下线5632.8公里，占比81.6％。这里所说的地下线主要指代地铁线路。对于城市轨道交通地下线来说多采用盾构法进行施工，也即借助盾构机在地底下进行掘进以形成线路通道。

在进行隧道掘进施工过程中，当遇到松散、空洞地层时，一般采用注浆加固方式消除松散、空洞这类缺陷地层的影响。目前较为常用的注浆加固方式一般有两种，即采用不同定量配比的两种混合流质体，将两种流质体通过二重管端头的液体混合器充分混合后再注入缺陷地层中。例如，对于松散地层，一般采用ab混合液进行注浆加固；对于富水砂卵石层，则采用ab混合液+ac混合液进行注浆以达到制水和地层加固的目的。然而，这些现有的注浆加固方法的效果不佳，无法根据不同缺陷地层的情况满足加固要求，适用性差，存在潜在安全隐患。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种盾构施工超前注浆方法，旨在解决现有技术注浆加固效果不佳，无法适用不同缺陷情况地层的加固需要的问题。

本申请提供一种盾构施工超前注浆方法，其包括如下步骤：

搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上；

对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔；

开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理；

采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束；

退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理。

采用本方案的盾构施工超前注浆方法进行施工时，首先在靠近缺陷地层的施工场地位置搭设施工作业平台，并将钻机安装到施工作业平台上，以此置备好钻孔条件；之后操作钻机对缺陷地层进行加工以形成注浆孔；紧接着开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对注浆孔进行注浆加固处理，并通过定量定压相结合的方式控制注浆作业结束后，推出钻杆，对注浆孔的孔口进行封堵处理，至此完成对隧道内缺陷部位的注浆加固作业。相较于现有技术而言，本方案由于采用了双液变量注浆工艺以及定量定压结合控制注浆方法，可以灵活适应具有不同情况的缺陷部位的注浆加固需要，适用性好，保证注浆效果好。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤之前，还包括步骤：在推进油缸撑靴上安装手拉葫芦，操作手拉葫芦将钻机牵拉至拼装机上进行预固定。

在其中一个实施例中，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤中，将钻机的钻杆的水平仰角调整为7°～11°。

在其中一个实施例中，在所述对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔的步骤中，钻杆采用间歇式钻进施工方法对注浆孔加工，同时采用至少一根水管对注浆孔进行注水。

在其中一个实施例中，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，首先将注浆管插入注浆孔底部，用清水清洗注浆管，之后开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业。

在其中一个实施例中，在所述开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业的步骤中，具体是将水泥浆和水玻璃溶液按照1:1的体积比在注浆机中混合制成双液浆。

在其中一个实施例中，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，对注浆管采用边后退边注浆的运动。

在其中一个实施例中，提升钻杆的速度设置为0.3m～0.4m/步，注浆压力设置为2.0mp～3.5mpa。

在其中一个实施例中，在所述采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束的步骤中，定量方法是当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，而压力仍然不上升时，可采取注入磷酸浆液封口的措施结束注浆孔的注浆作业；定压方法是注浆过程中，注浆压力会逐渐上升，而注浆流量会逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力值后，吸浆量很少或不吸浆时，可结束注浆孔的注浆作业。

在其中一个实施例中，在所述退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理的步骤中，采用磷酸溶液与水玻璃溶液按照1:1配置混合均匀浇注到注浆孔孔口完成封孔作业；其中，水玻璃溶液的配合比为水/水玻璃＝1:1，磷酸溶液的配合比为水/磷酸＝1:10。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所述的盾构施工超前注浆方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，为本申请一实施例展示的一种盾构施工超前注浆方法，其包括如下步骤：

s100：搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上。

在一些实施例中，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤之前，还包括步骤：在推进油缸撑靴上安装手拉葫芦，操作手拉葫芦将钻机牵拉至拼装机上进行预固定。由于钻机通常体积较大，且重量很大，单靠工人徒手搬抬至施工作业点位，会耗费大量的体力劳动，且需要多人协作，作业成本过高，同时若操作不慎，还容易造成钻机在搬运途中高坠，将工作人员砸伤的安全事故。

针对于此，通过事先安装手拉葫芦，工作人员操作手拉葫芦很容易就可以将钻机吊装至施工作业平台上，省时省力，安全可靠，利于大幅提高施工效率。

搭设施工作业平台时，一般采用长6m、直径为或钢管脚手架，采用扣件式连接的方式进行组装固定。脚手架下部直接置于管片上。

脚手架搭设完成后，在上面铺设若干块走道板，并用钢丝绑扎固定，安装平台临边护栏。如此利于保证工作人员在施工作业平台上工作和行走安全。

进一步地，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤中，将钻机的钻杆的水平仰角调整为7°～11°。较佳地，将钻杆工作时水平仰角设计为9度(与预留孔一致)，如此可保证钻杆能顺利穿过盾体上的预留孔，并据此确定搭设的施工作业平台的具体高度。

s200：对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔。

在一些实施例中，在所述对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔的步骤中，钻杆采用间歇式钻进施工方法对注浆孔加工，同时采用至少一根水管对注浆孔进行注水。

间歇式钻进施工具体是指进给一段距离后，停止一小段间歇时间，之后再进给一段距离，循环往复。这样有助于提高钻杆对注浆孔孔壁的钻削质量，同时避免钻杆钻进速度过高，导致受力过大而发生崩断和摩擦过热。

在钻制注浆孔的同时，采用至少一根水管对注浆孔注水，一方面可以防止碎屑堵塞钻杆，另一方面可通过水冷方式对钻杆降温，避免钻杆摩擦过热，保证钻杆使用寿命。

可选地，每根钻杆的长度约为2m。在钻孔过程中，可根据超前注浆加固范围，采用对应长度的钻杆。

s300：开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理。

在一些实施例中，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，首先将注浆管插入注浆孔底部，用清水清洗注浆管，之后开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业。

将注浆管插入至注浆孔的底部，利于保证浆液有效填充注满整个注浆孔，避免孔洞、裂缝等注浆缺陷形成。用清水清洗注浆管，利于将管内杂质清洗干净，避免造成注浆管堵塞或者影响注浆顺畅度。

具体而言，在所述开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业的步骤中，具体是将水泥浆和水玻璃溶液按照1:1的体积比在注浆机中混合制成双液浆。采用水泥浆和水玻璃溶液形成的双液浆，不仅可以满足富水砂卵石层的止水需要，同时还可以满足对松散、软弱地层的凝结加固需要，从而可适用于不同缺陷情况的地层加固要求。

在一些实施例中，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，对注浆管采用边后退边注浆的运动。采用注浆管边后退(也即朝注浆孔的孔口方向退移)边注浆的方式工作，利于浆液填充满整个注浆孔，保证注入注浆孔内的浆液密实，与孔壁的岩层结合性好。

例如，提升钻杆的速度设置为0.3m～0.4m/步，注浆压力设置为2.0mp～3.5mpa。在该钻杆速度下，可保证高效钻削成孔，同时防止旋杆受力过大而崩断。在该注浆压力下，能够防止由于注浆压力过大，导致浆液进入开挖仓或裹住盾体。原则上注浆压力应根据地层进行估算，以使注浆压力值大小合适。

s400：采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束。

在一些实施例中，在所述采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束的步骤中，定量方法是当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，而压力仍然不上升时，可采取注入磷酸浆液封口的措施结束注浆孔的注浆作业；定压方法是注浆过程中，注浆压力会逐渐上升，而注浆流量会逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力值后，吸浆量很少或不吸浆时，可结束注浆孔的注浆作业。

注浆机包括储浆容器和注浆泵，注浆泵将储浆容器内的混合浆液通过注浆管注入注浆孔。

启动注浆泵前先旋转压力调节旋钮将油压调在要求的油压刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当压力达到预定值时，关闭进浆球阀，再打开泄浆阀泄压。注浆泵流量大小通过调整注浆机溢流阀来进行控制，当地层吸浆量小时，可调节注浆机溢流阀，减小注浆机的流量，避免压力上升过快。

注浆过程中应严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或浆液从掌子面、注浆孔口溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。

通过变换水泥浆浓度调整双液浆的凝胶时间，可以改变浆液的渗透能力，达到控制注浆量的目的。为保证胶凝时间的准确，须经常进行测试，每变换一次浓度或配比时，需要取样实配，并测定其凝胶时间；同时在泄浆口接混合液，测定实注双液浆的凝胶时间，避免异常情况发生。

s500：退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理。

在一些实施例中，在所述退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理的步骤中，采用磷酸溶液与水玻璃溶液按照1:1配置混合均匀浇注到注浆孔孔口完成封孔作业；其中，水玻璃溶液的配合比为水/水玻璃＝1:1，磷酸溶液的配合比为水/磷酸＝1:10。如此，可以将注浆孔的孔口封堵密实且牢固，保证对缺陷地层加固质量。

综上，实施上述实施例的基础上将具有如下有益效果：采用本方案的盾构施工超前注浆方法进行施工时，首先在靠近缺陷地层的施工场地位置搭设施工作业平台，并将钻机安装到施工作业平台上，以此置备好钻孔条件；之后操作钻机对缺陷地层进行加工以形成注浆孔；紧接着开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对注浆孔进行注浆加固处理，并通过定量定压相结合的方式控制注浆作业结束后，推出钻杆，对注浆孔的孔口进行封堵处理，至此完成对隧道内缺陷部位的注浆加固作业。相较于现有技术而言，本方案由于采用了双液变量注浆工艺以及定量定压结合控制注浆方法，可以灵活适应具有不同情况的缺陷部位的注浆加固需要，适用性好，保证注浆效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

技术特征：

1.一种盾构施工超前注浆方法，其特征在于，包括如下步骤：

搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上；

对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔；

开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理；

采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束；

退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理。

2.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤之前，还包括步骤：在推进油缸撑靴上安装手拉葫芦，操作手拉葫芦将钻机牵拉至拼装机上进行预固定。

3.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上的步骤中，将钻机的钻杆的水平仰角调整为7°～11°。

4.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔的步骤中，钻杆采用间歇式钻进施工方法对注浆孔加工，同时采用至少一根水管对注浆孔进行注水。

5.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，首先将注浆管插入注浆孔底部，用清水清洗注浆管，之后开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业。

6.根据权利要求5所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述开启双液变量注浆机，以使注浆管对注浆孔进行注浆作业的步骤中，具体是将水泥浆和水玻璃溶液按照1:1的体积比在注浆机中混合制成双液浆。

7.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理的步骤中，对注浆管采用边后退边注浆的运动。

8.根据权利要求7所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，提升钻杆的速度设置为0.3m～0.4m/步，注浆压力设置为2.0mp～3.5mpa。

9.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束的步骤中，定量方法是当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，而压力仍然不上升时，可采取注入磷酸浆液封口的措施结束注浆孔的注浆作业；定压方法是注浆过程中，注浆压力会逐渐上升，而注浆流量会逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力值后，吸浆量很少或不吸浆时，可结束注浆孔的注浆作业。

10.根据权利要求1所述的盾构施工超前注浆方法，其特征在于，在所述退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理的步骤中，采用磷酸溶液与水玻璃溶液按照1:1配置混合均匀浇注到注浆孔孔口完成封孔作业；其中，水玻璃溶液的配合比为水/水玻璃＝1:1，磷酸溶液的配合比为水/磷酸＝1:10。

技术总结

本发明涉及一种盾构施工超前注浆方法，其包括如下步骤：搭设施工作业平台，将钻机安装至所述施工作业平台上；对缺陷地层进行钻孔处理以形成注浆孔；开启注浆机，采用双液变量注浆工艺对所述注浆孔进行注浆加固处理；采用定量定压相结合的方式控制注浆作业结束；退出钻杆，对所述注浆孔的孔口进行封堵处理。相较于现有技术而言，本方案由于采用了双液变量注浆工艺以及定量定压结合控制注浆方法，可以灵活适应具有不同情况的缺陷部位的注浆加固需要，适用性好，保证注浆效果好。

技术研发人员：叶华;杨祥;熊少飞;冯浩;王斌;苏磊

受保护的技术使用者：中铁建华南建设有限公司

技术研发日：2021.05.24

技术公布日：2021.08.10

声明：

“盾构施工超前注浆方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)