一种高压水环境下盾构防渗装置及其防渗方法与流程

本发明涉及隧道盾构防渗，更具体地说，本发明涉及一种高压水环境下盾构防渗装置及其防渗方法。

背景技术：

1、盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法，采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井。

2、在高压水环境下进行隧道施工过程时，如对某电力蓄水库的隧道挖掘，由于其地表为蓄水库，储水量大，该地质的岩石层中存在分布不均的长条形岩石缝，在隧道的始端建造竖井后，地表水会通过岩石缝渗入隧道竖井内，当多条岩石缝汇聚成一条渗水通道向隧道竖井内渗水时，会导致在隧道竖井内形成高压水柱，影响隧道的下一步施工。

3、由于地下水会通过透水岩石层的岩石缝渗入隧道竖井内，现有技术在建造隧道竖井时，采用灌浆方式封堵岩石缝，通过先在透水岩石层区域均匀向前钻多个孔道，再将注浆管放入孔道内，采用高压泵机向注浆管内通入具有流动性和胶凝性的防渗浆液（如按一定配比要求混合聚氨酯的混凝土），一边通过注浆管高压注入防渗浆液，一边抽出注浆管，使防渗浆液从孔道流动至岩石缝内胶结硬化成整体，达到防渗的工程目的。

4、将上述多条岩石缝汇聚成一条渗水通道作为树状渗水通道，上述孔道作为主流通道，主流通道外侧连通多个由岩石缝形成的支流通道，当出现两个支流通道上下相对时（类似“十”字形通道），采用现有技术的灌浆方式，由于防渗浆液具有流动性且受重力影响，防渗浆液流向下方支流通道的量比流向上方支流通道的量多，导致上方支流通道的防渗浆液量达到要求后，下方支流通道的防渗浆液量超过设定量（如支流通道内注入防渗浆液的设计量为硬化后长度在30cm，当上方支流通道的防渗浆液硬化后长度在30cm时，下方支流通道的防渗浆液硬化后长度达到了60cm），因此，遇到孔道与上下相对的两个岩石缝连通的情况时，采用现有技术的灌浆方式进行防渗，会使防渗浆液注入不均匀，防渗浆液注入过少会导致防渗强度低，注入过多会造成浪费。

技术实现思路

1、本发明提供的一种高压水环境下盾构防渗装置及其防渗方法，所要解决的问题是：现有的高压水环境下盾构防渗装置，遇到孔道与上下相对的两个岩石缝连通的情况时，会使防渗浆液注入不均匀。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压水环境下盾构防渗装置，包括孔道，孔道的底部和顶部分别设有下支流通道和上支流通道，孔道的内部设有注浆管机构，注浆管机构包括主注浆管，主注浆管的输出端安装有注浆头构件一，通过高压泵机向主注浆管的内部泵入防渗浆液；注浆头构件一包括注浆筒，注浆筒的底部和顶部分别开设有下注浆口和上注浆口，主注浆管内部的防渗浆液通过下注浆口和上注浆口排出；注浆头构件一上安装有脱离机构一，脱离机构一用于控制上注浆口的开通和封闭，上注浆口封闭时，主注浆管内部的防渗浆液通过下注浆口排出。

3、在一个优选的实施方式中，脱离机构一包括直线驱动器，直线驱动器的输出端固定连接有隔断组件一，隔断组件一覆盖在上注浆口的内侧。

4、在一个优选的实施方式中，注浆筒的一端固定设有导流筒，且导流筒远离注浆筒的一端内壁呈弧形设置，导流筒用于引导防渗浆液进入注浆筒的内部。

5、在一个优选的实施方式中，主注浆管上安装有支流检测机构，且支流检测机构对应下注浆口和上注浆口设置两组，支流检测机构用于检测下支流通道和上支流通道的位置。

6、在一个优选的实施方式中，支流检测机构包括压力传感器，压力传感器的检测端设有压力检测块，压力检测块对应压力传感器的一端固定设有压力传递块，且压力传递块与压力传感器的检测端固定连接。

7、在一个优选的实施方式中，压力传感器的外周套设有固定架，压力传递块贯穿于固定架的内部，压力检测块远离压力传感器的一端转动连接有主滚轮，压力检测块的两侧均转动连接有辅助滚轮。

8、在一个优选的实施方式中，主注浆管的输出端安装有副注浆管，副注浆管远离主注浆管的一端固定安装有注浆头构件二，注浆头构件二与注浆头构件一的结构相同，主注浆管与注浆头构件二之间通过注浆头构件一连通。

9、在一个优选的实施方式中，主注浆管上安装有头部检测机构，头部检测机构用于检测主注浆管头部环境，头部检测机构包括活动杆，活动杆的一端安装有气压检测传感器，主注浆管内部开设有安装室，安装室的厚壁内安装有驱动组件，且驱动组件与活动杆之间传动连接，安装室的厚壁内还开设有杆槽，活动杆活动设于杆槽内部。

10、在一个优选的实施方式中，隔断组件一远离直线驱动器的一端固定连接有连接盒，连接盒远离隔断组件一的一端活动设有连接杆，连接杆远离连接盒的一端固定设有隔断组件二，且隔断组件二活动设于注浆头构件二的内部，连接盒的内部固定安装有驱动电机一，驱动电机一与连接杆之间连接有棘轮连接件，连接杆与连接盒之间连接有星形连接件。

11、在一个优选的实施方式中，主注浆管与副注浆管之间设有脱离机构二，脱离机构二包括定位杆，定位杆的两端分别与主注浆管和副注浆管活动连接，脱离机构二还包括驱动电机二，且驱动电机二固定安装于主注浆管的内部，驱动电机二的输出端固定连接有锁定柱，副注浆管对应锁定柱的位置开设有分离槽，锁定柱远离驱动电机二的一端转动设于分离槽的内部。

12、本发明还提供了一种高压水环境下盾构防渗装置的防渗方法，具体包括如下步骤：

13、s1：在隧道的始端建造竖井，竖井内壁为透水岩石层；

14、s2：采用钻孔设备在透水岩石层区域均匀向前钻多个孔道；

15、s3：采用推进设备将注浆管机构推入孔道内部；

16、s4：采用高压泵机向注浆管机构内通入防渗浆液，注入时向外抽出注浆管机构，将防渗浆液注入下支流通道、上支流通道及其余连通的支流通道内。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明通过先注下部的下支流通道，再注上部的上支流通道，保证下支流通道和上支流通道内部注入防渗浆液的量均匀，避免防渗浆液注入过少导致防渗强度低，同时避免防渗浆液注入过多造成浪费。

19、本发明通过压力传感器检测到压力减小并上传数据至控制端，根据上传数据控制主注浆管的抽回距离，使下注浆口和上注浆口分别移动至下支流通道和上支流通道的位置，此时进行上一步实施例注入防渗浆液的施工，解决如何确定孔道在某位置连通下支流通道和上支流通道形成“十”字通道的问题。

技术特征：

1.一种高压水环境下盾构防渗装置，包括开设在透水岩石层（a）内的孔道（1），所述孔道（1）的底部和顶部分别设有下支流通道（a1）和上支流通道（a2），其特征在于：所述孔道（1）的内部设有注浆管机构（2），所述注浆管机构（2）包括主注浆管（3），所述主注浆管（3）的输出端安装有注浆头构件一（4），通过高压泵机向所述主注浆管（3）的内部泵入防渗浆液；

2.根据权利要求1所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述脱离机构一（7）包括直线驱动器（71），所述直线驱动器（71）的输出端固定连接有隔断组件一（72），所述隔断组件一（72）覆盖在上注浆口（43）的内侧，所述注浆筒（41）的一端固定设有导流筒（44），且导流筒（44）远离注浆筒（41）的一端内壁呈弧形设置，所述导流筒（44）用于引导防渗浆液进入注浆筒（41）的内部。

3.根据权利要求2所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述主注浆管（3）上安装有支流检测机构（5），且支流检测机构（5）对应下注浆口（42）和上注浆口（43）设置两组，所述支流检测机构（5）用于检测下支流通道（a1）和上支流通道（a2）的位置。

4.根据权利要求3所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述支流检测机构（5）包括压力传感器（51），所述压力传感器（51）的检测端设有压力检测块（52），所述压力检测块（52）对应压力传感器（51）的一端固定设有压力传递块（53），且压力传递块（53）与压力传感器（51）的检测端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述压力传感器（51）的外周套设有固定架，所述压力传递块（53）贯穿于固定架的内部，所述压力检测块（52）远离压力传感器（51）的一端转动连接有主滚轮（54），所述压力检测块（52）的两侧均转动连接有辅助滚轮（55）。

6.根据权利要求5所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述主注浆管（3）的输出端安装有副注浆管（6），所述副注浆管（6）远离主注浆管（3）的一端固定安装有注浆头构件二（61），所述注浆头构件二（61）与注浆头构件一（4）的结构相同，所述主注浆管（3）与注浆头构件二（61）之间通过注浆头构件一（4）连通。

7.根据权利要求6所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述主注浆管（3）上安装有头部检测机构（8），所述头部检测机构（8）用于检测主注浆管（3）头部环境，所述头部检测机构（8）包括活动杆（81），所述活动杆（81）的一端安装有气压检测传感器（82），所述主注浆管（3）内部开设有安装室（83），所述安装室（83）的厚壁内安装有驱动组件（84），且驱动组件（84）与活动杆（81）之间传动连接，所述安装室（83）的厚壁内还开设有杆槽（85），所述活动杆（81）活动设于杆槽（85）内部。

8.根据权利要求7所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述隔断组件一（72）远离直线驱动器（71）的一端固定连接有连接盒（73），所述连接盒（73）远离隔断组件一（72）的一端活动设有连接杆（74），所述连接杆（74）远离连接盒（73）的一端固定设有隔断组件二（75），且隔断组件二（75）活动设于注浆头构件二（61）的内部，所述连接盒（73）的内部固定安装有驱动电机一（76），所述驱动电机一（76）与连接杆（74）之间连接有棘轮连接件（741），所述连接杆（74）与连接盒（73）之间连接有星形连接件（731）。

9.根据权利要求8所述的一种高压水环境下盾构防渗装置，其特征在于：所述主注浆管（3）与副注浆管（6）之间设有脱离机构二（9），所述脱离机构二（9）包括定位杆（91），所述定位杆（91）的两端分别与主注浆管（3）和副注浆管（6）活动连接，所述脱离机构二（9）还包括驱动电机二（92），且驱动电机二（92）固定安装于主注浆管（3）的内部，所述驱动电机二（92）的输出端固定连接有锁定柱（93），所述副注浆管（6）对应锁定柱（93）的位置开设有分离槽（62），所述锁定柱（93）远离驱动电机二（92）的一端转动设于分离槽（62）的内部。

10.一种高压水环境下盾构防渗装置的防渗方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种高压水环境下盾构防渗装置及其防渗方法，具体涉及隧道盾构防渗领域，高压水环境下盾构防渗装置包括孔道，孔道的底部和顶部分别设有下支流通道和上支流通道，孔道的内部设有注浆管机构，注浆管机构包括主注浆管，主注浆管的输出端安装有注浆头构件一，通过高压泵机向主注浆管的内部泵入防渗浆液；注浆头构件一包括注浆筒，注浆筒的底部和顶部分别开设有下注浆口和上注浆口，主注浆管内部的防渗浆液通过下注浆口和上注浆口排出。本发明通过先注下部的下支流通道，再注上部的上支流通道，保证下支流通道和上支流通道内部注入防渗浆液的量均匀，避免防渗浆液注入过少导致防渗强度低，同时避免防渗浆液注入过多造成浪费。技术研发人员：龙海平,詹涛,周飞,陈登开,谢丽辉,何瑜钦,张晗秋,周标,凌涛,李钎,鲁新,张升,王虎志,彭程,安方信,张道兵,张佳华,张标受保护的技术使用者：中铁五局集团第一工程有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23