盾构法隧道同步双液注浆用的浆液拌制方法与流程

1.本发明属于a浆液拌制技术领域，具体涉及一种盾构法隧道同步双液注浆用的浆液拌制方法。


背景技术：

2.在盾构掘进过程中，由于盾构的刀盘的外径要大于衬砌管片的外径，而且盾壳具有一定的厚度，此外开挖过程中存在超挖等现象，在盾尾脱离管片之后，管片与地层之间会出现环形间隙，在实际盾构隧道工程中通常采用同步注浆技术对盾尾间隙进行填充。目前盾构隧道施工中常用的注浆浆液大致可以分为两种，即单液浆注浆材料和双液浆注浆材料。双液浆是将a、b浆液由两根管道泵送，在盾尾注浆孔混合并注入盾尾间隙中。a浆液为水泥基材料，b浆液通常是水玻璃类材料作为硬化剂。实际盾构隧道工程中，适当调整双液液的配比，可以使结石体具备较高的早期强度，从而对盾尾进行有效地充填，控制地表沉降。因此，双液浆常应用于隧道盾构施工的富水环境、软土层的同步注浆及常规盾构施工的二次注浆。
3.目前，传统a浆液（即a浆液）的拌和、运输施工技术主要是：a浆液在地面搅拌站进行拌和生产，采用砂浆车运输浆液至隧道内进行注浆，其中a浆液的拌和运输过程，需要盾构法隧道始发工作井至地面的明挖段已施工完成，且a浆液在地面拌和站拌和完成后，通过道路运输（水平运输）进入隧道，才能进行后续注浆，容易存在以下缺陷：1、拌和好的a浆液管道运输距离长，随盾构机的掘进，存在施工工效不高、管道故障率高的问题，并且由于管道长距离运输容易降低水泥基材料的均质性；2、若始发工作井至地面的明挖段未施工，运送a浆液的砂浆车无法通过已有道路进入隧道，则拌和好的a浆液需要通过盾构始发工作井上下垂直运输进入隧道，施工量大，成本高。
4.因此，需要设计一种能够在盾构法隧道内随车移动，并用于同步双液注浆的浆液制-注一体化方法。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的盾构法隧道同步双液注浆用的浆液拌制方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种盾构法隧道同步双液注浆用的浆液拌制方法，其步骤如下：s1、设备安装在盾构机增设一节台车，根据该台车的空间合理布局，设计拌制系统中的a浆液搅拌单元和a浆液的粉料供应单元的设备尺寸，并分别安装至该台车上；s2、拌制a浆液首先向用于搅拌膨润土液的搅拌罐中加入清水和膨润土，使得膨润土与清水进行
混合搅拌，以制成膨润土液；其次在用于搅拌a浆液的搅拌罐中加入稳定剂、清水、膨润土液、及水泥粉进行混合搅拌，以制成a浆液；s3、混合a、b浆液将a、b浆液根据设定的配合比进行混合搅拌，使得浆液在进入地层前达到胶凝状态。
7.优选地，在s2中，拌制好的膨润土液和a浆液分别通过具有搅拌功能的储浆罐存储。这样设置，在投入使用前，保持膨润土液和a浆液处于搅拌状态，防止沉淀，保证膨润土液和a浆液的均质性。
8.优选地，拌制方法采用的拌制系统具有手动模式、半自动模式、及全自动模式。这样设置，手动模式便于施工人员进行设备调试，清洗等其他操作；半自动模式和全自动模式可供施工人员根据需要选择操作，灵活度高。
9.根据本发明的一个具体实施和优选方面，拌制系统位于盾构隧道内，且与盾构机同步移动，拌制系统包括与盾构机同步连接的尾部台车；设置在尾部台车上的a浆液搅拌单元和a浆液的粉料供应单元；清水供应单元；b浆液供应单元；及将a、b浆液混合的混合单元。
10.优选地，尾部台车包括承载平台、安装在承载平台上的车架，其中粉料供应单元安装在车架的顶部，a浆液搅拌单元安装在承载平台上。这样设置，在狭窄的隧道空间内合理布局，提高空间的利用率，实现拌制系统能够随车同行，提高施工效率。
11.具体的，粉料供应单元包括膨润土罐、水泥粉罐、集尘罐、稳定剂罐、及多个粉料输送部件，其中膨润土罐和水泥粉罐均为卧式储存罐，并可供盾构机掘进11~13环所需的注浆量。这样设置，储量设计合理，满足施工需求。
12.优选地，集尘罐设置在膨润土罐和水泥粉罐之间，并分别通过管道连通至膨润土罐和水泥粉罐内腔的顶部。这样设置，提高集尘罐对水泥粉罐和膨润土罐的集尘效果。
13.优选地，a浆液搅拌单元包括用于拌制膨润土液的第一搅拌罐、及与第一搅拌罐相连通并用于拌制a浆液的第二搅拌罐，其中膨润土罐通过对应的粉料输送部件连通至第一搅拌罐中，且拌制好的膨润土液输送至第二搅拌罐中，水泥粉罐通过对应的粉料输送部件连通至第二搅拌罐中。
14.具体的，第一搅拌罐为高速搅拌罐，a浆液搅拌单元还包括与第一搅拌罐相连通的第三搅拌罐，其中第三搅拌罐为低速搅拌罐，并用于膨润土液的预拌作业；第二搅拌罐为高速搅拌罐，a浆液搅拌单元还包括与第二搅拌罐相连通的第四搅拌罐，其中第四搅拌罐为低速搅拌罐，并用于a浆液的预拌作业；第二搅拌罐和第四搅拌罐构成一组a浆液搅拌组，a浆液搅拌组有两组并分别设置在尾部台车的相对两侧。这样设置，膨润土液和a浆液搅拌完成后，可以通过低速搅拌罐进行储存和预拌，避免发生沉淀，便于保持膨润土液和a浆液的均质性；同时，两组a浆液搅拌组同时工作，能够进一步增加造浆能力，且不影响车辆的行驶。
15.此外，清水供应单元包括清水罐、清水泵、及用于清水罐液位侦测和补水的监测模块，其中清水罐通过清水泵分别向第一搅拌罐和第二搅拌罐泵送清水。
16.由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明通过增设一节盾构机台车，并将a浆液的制浆设备跟随盾构机同步移动，实现a浆液短距离的运输，减少a浆液在与b浆液混合前的性能损耗，保证注浆质量；同时，大大
减少了管道的施工量，降低劳动强度和施工成本，有效提高施工效率。
附图说明
17.图1为本发明盾构法隧道内同步双液注浆用的浆液拌制系统的结构示意图；图2为图1中的左视示意图（不含第一搅拌罐）；图3为图1中粉料供应单元的俯视示意图；图4为图1中第一搅拌罐的放大示意图；图5为图1中第二搅拌罐的放大示意图；其中：1、尾部台车；10、承载平台；11、车架；2、粉料供应单元；20、膨润土罐；21、水泥粉罐；j、支撑架；22、粉料输送部件；23、集尘罐；3、a浆液搅拌单元；31、第一搅拌罐；32、第二搅拌罐；33、第三搅拌罐；34、第四搅拌罐；35、操作室。
具体实施方式
18.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术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技术。但是本技术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技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
19.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。
20.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。在本技术的描述中，“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。
21.在本技术中，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技术中的具体含义。
22.在本技术中，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。
23.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。
24.如图1所示，本实施例的盾构法隧道内同步双液注浆用的浆液拌制系统，位于盾构隧道内并与盾构机同步移动，且拌制系统包括与盾构机同步连接的尾部台车1；设置在尾部台车1上的a浆液搅拌单元3和a浆液的粉料供应单元3；b浆液供应单元；及将a、b浆液混合的混合单元。
25.具体的，尾部台车1包括承载平台10和安装在承载平台10上的车架11，其中车架11由h型钢及钢板拼接而成，且车架11与承载平台10之间形成截面为方形的作业区。
26.粉料供应单元2包括膨润土罐20、水泥粉罐21、稳定剂罐、粉料输送部件22、及集尘罐23。
27.具体的，膨润土罐20采用容积为23m
3 的卧式储存罐，水泥粉罐21采用容积为80m
3 的卧式储存罐，可供盾构机掘进12环。这样设置，储量合理，满足施工需求。
28.膨润土罐20和水泥粉罐21沿着尾部台车1长度方向并排间隔分布，并通过支撑架j安装在车架11顶部的中心，且膨润土罐20和水泥粉罐21分别自底部形成有出料口。
29.结合图2和图3所示，膨润土罐20设置有一个，水泥粉罐21设置有两个且沿着承载平台10宽度方向并排设置。
30.本例中，集尘罐23设置在膨润土罐20和水泥粉罐21之间，并用于水泥及膨润土入料产生的粉尘收集。这样设置，减少加料时的粉尘溢出，提高施工环境质量；同时收集的粉料可以分离使用，减少浪费，降低成本。
31.具体的，集尘罐23有两个并沿着承载平台10宽度方向并排设置，且每个集尘罐23通过管道分别连通至膨润土罐20和水泥粉罐21内腔的顶部。这样设置，提高集尘罐对水泥粉罐和膨润土罐的集尘效果。
32.同时，每个集尘罐23的容积为6m
³
。
33.本例中，稳定剂罐有两个，其中每个稳定剂罐的容积为0.5m
³
。
34.本例中，每个粉料输送部件22采用螺旋输送机，并对应设置在膨润土罐20和水泥粉罐21底部的出料口处。
35.本例中，a浆液搅拌单元3包括用于拌制膨润土液的第一搅拌罐31、及与第一搅拌罐31相连通并用于拌制a浆液的第二搅拌罐32，其中膨润土罐20通过对应的粉料输送部件22连通至第一搅拌罐31中，且拌制好的膨润土液自第一搅拌罐31输送至第二搅拌罐32中，水泥粉罐21和稳定剂罐通过对应的粉料输送部件22连通至第二搅拌罐32中。
36.具体的，第一搅拌罐31和第二搅拌罐32安装在承载平台10上，并对应位于膨润土罐20和水泥粉罐21的下方。这样设置，在狭窄的隧道空间内合理布局，提高空间的利用率，实现拌制系统能够随车同行，提高施工效率。
37.结合图4所示，第一搅拌罐31采用容积为1.2m
³
的高速搅拌罐，本实施例还包括设置在第一搅拌罐31下方并与第一搅拌罐31相连通的第三搅拌罐23，其中第三搅拌罐23采用容积为3.2m
³
的低速搅拌罐，并用于膨润土液的预拌作业。这样设置，膨润土液搅拌完成后，通过低速搅拌罐进行储存和预拌，避免发生沉淀，便于保持膨润土液的均质性。
38.结合图5所示，第二搅拌罐32采用容积为1.2m
³
的高速搅拌罐，本实施例还包括设置在第二搅拌罐32下方并与第二搅拌罐32相连通的第四搅拌罐24，其中第四搅拌罐24采用容积为3.2m
³
的低速搅拌罐，并用于a浆液的预拌作业。这样设置，a浆液搅拌完成后，通过低速搅拌罐进行储存和预拌，避免发生沉淀，便于保持a浆液的均质性，保证注浆时a浆液的性能。
39.特别地，第二搅拌罐32和第四搅拌罐24构成一组a浆液搅拌组，其中a浆液搅拌组有两组并分别设置在承载平台10的相对两侧。这样设置，进一步增加制浆能力，且不影响车辆的行驶。
40.本例中，本实施例还包括用于提供第一搅拌罐31和第二搅拌罐32造浆用水的清水供应单元，清水供应单元包括清水罐、清水泵、及用于清水罐液位侦测和补水的监测模块，其中清水罐通过清水泵分别向第一搅拌罐和第二搅拌罐泵送清水。
41.具体的，清水供应单元的自动供水量需达到1000l/min。
42.同时，a浆液搅拌单元3还包括操作室35，其中操作室35有两个并设置在承载平台10的相对两侧，且两个操作室35与两组a浆液搅拌组一一对应衔接，其主要功能为进行制浆工作时，通过面板操作实现膨润土液的制作、膨润土液的转移、稳定剂与水混合搅拌后与膨润土液的混合、及水泥粉料与混合料的混合等，完成制浆作业。
43.具体的，每个操作室35主要由电源箱、砂浆操作面板、泵操作面板、a浆液供应面板所组成，两个稳定剂罐分别放置在两个操作室35内。
44.本例中，b浆液供应单元包括设置在尾部台车1上的30m
³
的b浆液储存罐、及用于泵送b浆液的软管泵。
45.当然，b浆液储存罐也可以设置在地面，并通过软管泵向地下储存槽泵送b浆液。
46.此外，混合单元设置在盾尾，a浆液和b浆液根据设定好的配合比在盾尾进行混合，使得混合浆液在进入地层前达到胶凝状态。
47.综上，本实施例的实施过程如下：1、根据尾部台车1的空间设计膨润土罐20和水泥粉罐21的尺寸，并进行合理布局和安装；2、拌制膨润土液，首先清水泵将清水泵送至第一搅拌罐31中，其次粉料输送部件22将膨润土自膨润土罐20输送至第一搅拌罐31中，启动第一搅拌罐31进行充分搅拌并制作成膨润土液，拌制而成的膨润土液送入第三搅拌罐23中进行预拌作业；3、拌制a浆液，首先操作室35控制稳定剂自稳定剂罐输入第二搅拌罐32中，其次清水泵将清水泵送至第二搅拌罐32中，启动第二搅拌罐32进行高速混合搅拌后，将膨润土液自第三搅拌罐23通过输送泵输送至第二搅拌罐32中进行混合搅拌，最后粉料输送部件22将水泥粉送入第二搅拌罐32进行充分搅拌并制作成a浆液，此时将a浆液输入第四搅拌罐24中，即完成制浆作业，且拌制而成的a浆液通过软管泵进行输送储存，且随着盾构机的运动，a浆液与b浆液在盾尾混合，并同步进行注浆作业。
48.综上，本实施具有以下优势：1、通过在盾构机增设一节台车，并随着盾构机同步运动，实现a浆液短距离的运输并实施同步注浆，因此可以不通过砂浆车进行a浆液从地面到盾构机的输送，这样一来，降低施工风险、减少材料运输交叉作业，减少a浆液的性能损耗，保证注浆质量；
2、大大减少了运输管道的施工量，降低劳动强度和施工成本，有效提高施工效率；3、无需建设地面拌制站，减少了施工占地用量，灵活适用不同的施工环境。
49.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。