注浆封底系统和竖井施工工艺的制作方法

本发明涉及竖井施工，尤其涉及一种注浆封底系统和竖井施工工艺。

背景技术：

1、注浆封底是机械法向下施工主隧道内盲井的关键性步骤，尤其在高水压地层，掘进机掘进至指定位置，若井底存在水土压力，此时掘进机回退出竖井，泥水仓的泥浆将进入到新建的竖井内，井底水压较大的情况下甚至会蔓延到主隧道内，井底地层高压水携渣外涌，井底水土压力失去平衡，大量的泥土流失会导致主隧道结构失稳，坍塌，后果不堪设想。

2、注浆封底是实现井底泥水压力和新建竖井内部空间隔离的重要手段，通过泥浆管路向泥水仓内注入混凝土，基于混凝土水下灌注的原理和工艺，实现井底注浆。待混凝土凝固后，与留在井底的外盾体和管节形成一个整体，将外部泥土与暗井、主隧道内部的空间隔离开，在主机回退和撤场的过程中保证暗井和主隧道结构稳定。

3、现有技术中用于注浆封底的系统多为单独设置的注浆管道，以及与注浆管道相配合的整套注浆系统，单独设置的注浆管道以及相配套的注浆系统将会占用大量的井下空间，在井底内部空间有限的情况下较难实现井底的封堵；且在掘进完成后需要进行注浆系统的安装和调试，因此现有的注浆系统已经不能够满足高效施工的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种注浆封底系统和竖井施工工艺，掘进时的泥渣出浆过程和封底时的注浆过程共用一套循环管道，能够在狭小空间内实现注浆封底作业，安全性和经济性较高。

2、一方面，本发明提供一种注浆封底系统，其包括：

3、第一管道，一端设在掘进机的刀盘处所形成的泥水仓内；

4、第二管道，一端设在所述泥水仓内；

5、第一旁通管道，连接在所述第一管道上，所述第一旁通管道用于向所述第一管道内输入封底浆液；

6、第二旁通管道，连接在所述第二管道上，所述第二旁通管道上设有稳压装置，所述稳压装置用于在注浆封底过程中稳定所述泥水仓内的压力；

7、在所述掘进机处于掘进作业状态下，所述第一管道、所述泥水仓和所述第二管道连通，以形成用于将所述泥水仓内的泥渣混合物对外输送的渣土输送回路；

8、在所述掘进机处于封底作业状态下，所述第一旁通管道和所述第二旁通管道分别通过至少部分所述第一管道和至少部分所述第二管道与所述泥水仓连通。

9、本发明所述的注浆封底系统，第一旁通管道的设置，使得掘进过程中的泥水循环出渣和封底过程中的注浆循环封底共用部分第一管道和部分第二管道，进而形成能够在不同状态下进行切换的双循环系统，避免了单独设置相应的注浆封底系统，提高设备的集成度和自动化程度，提高了施工效率，完善了注浆封底施工工艺。

10、本发明所述的注浆封底系统，第二旁通管道上设置有稳压装置，利用稳压装置内的空气作为缓冲泥水仓内压力的介质，提高了注浆封底的安全性。

11、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管道为进浆管道，所述第二管道为排浆管道；或者，所述第一管道为排浆管道，所述第二管道为进浆管道。

12、在本实施方式中，可以根据实际需要或者空间要求，将用于泵入封底浆液的第一旁通管道与进浆管道或者排浆管道相连，而将用于稳定泥水仓内压力的第二旁通管道与另一管道相连。

13、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述稳压装置包括设置在第二旁通管道上的稳压罐和空气压缩机，在所述第二旁通管道与所述第二管道相连通的状态下，所述稳压罐与所述泥水仓相连通以稳定所述泥水仓内的气压。

14、在本实施方式中，利用稳压罐内的空气作为缓冲泥水仓内压力的介质，空气压缩机作为稳压罐的气源，能够向稳压罐内通入压缩空气，进而使得稳压罐形成一个稳定的压力源。

15、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述空气压缩机与所述泥水仓之间连接有补气管道。

16、在本实施方式中，空气压缩机能够在泥水仓内压力不足的情况下直接通过补气管道向泥水仓内通入空气，以快速补充泥水仓内的压力，保证封底作业过程的顺利进行。

17、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述稳压罐上设置有放气阀，所述稳压装置还包括气压控制单元，所述放气阀和所述空气压缩机均与所述气压控制单元电连接；

18、在所述泥水仓内压力小于设定阈值的状态下，所述气压控制单元控制所述空气压缩机开启；

19、在所述泥水仓内压力大于设定阈值的状态下，所述气压控制单元控制所述放气阀开启。

20、在本实施方式，通过气体控制单元对稳压罐内的压力进行实时控制，将稳压罐内的压力稳定在一定的阈值范围内，保证封底过程中的安全。

21、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述注浆封底系统还包括泥水分离站，所述第一管道的另一端和所述第二管道的另一端均与所述泥水分离站相连。

22、在本实施方式中，泥水分离站能够分离出泥渣混合物中固体渣土，同时经过过滤后产生的泥浆重新送入进浆管道内，进而实现渣土输送回路中输送介质的循环利用，减少了竖井掘进过程中水资源的使用。

23、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管道与所述第二管道之间连接有第三管道。

24、在本实施方式中，第三管道能够实现第一管道与第二管道相连通，进而在第一管道、第二管道和第三管道之间形成泥浆循环回路，在掘进作业之前对管道内部的泥浆的流量进行调整，使第一管道和第二管道内的泥浆能够保持在一个合适的范围内。

25、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管道、所述第二管道、和所述第一旁通管道上均设有输送泵。

26、在本实施方式中，输送泵能够为第一管道和第二管道内流体的流动提供动力，同时能够为第一旁通管道内封底浆液的流动提供动力。

27、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一旁通管道与所述第一管道相连的一端设有第一开关阀，所述第二旁通管道与所述第二管道相连的一端设有第二开关阀。

28、在本实施方式中，第一开关阀和第二开关阀能够分别控制第一旁通管道和第二旁通管道的导通和关断，进而控制第一管道与第一旁通管道的连通状态，第二管道与第二旁通管道的连通状态。

29、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述补气管道上设有第三开关阀。

30、在本实施方式中，第三开关阀能够控制补气管道的导通和关断。

31、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第三管道上设有第四开关阀。

32、在本实施方式中，第四开关阀能够控制第三管道的导通和关断。

33、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管道上的所述输送泵的输出端和所述第二管道上的所述输送泵的输出端均设有开关阀。

34、在本实施方式中，第一管道和第二管道上设置开关阀能够控制第一管道和第二管道的导通和关断。

35、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第二旁通管道上还设有泥浆罐，所述泥浆罐位于所述稳压罐和所述第二管道之间。

36、在本实施方式中，泥浆罐能够避免泥浆进入稳压罐，造成稳压罐上的元器件的损坏。

37、另一方面，本发明还提供一种竖井施工工艺，其采用如上所述的注浆封底系统实施，所述竖井施工工艺包括封底过程，所述封底过程包括以下步骤：

38、步骤s1：掘进机开挖至指定位置后，停止掘进；

39、步骤s2：关闭第一管道和第二管道，开启第一旁通管道和第二旁通管道使之分别与第一管道和第二管道相连通；

40、步骤s3：缓慢提升掘进机，同时通过第一旁通管道和第一管道向井底泵送封底浆液；

41、步骤s4：当掘进机提升至指定高度后，停止泵送封底浆液；

42、步骤s5：回收掘进机，完成竖井的封底过程。

43、本发明所述的竖井施工工艺，在封底过程中，直接采用第一管道(进浆管道或者排浆管道)作为封底浆液灌注管道，通过第一旁通管道向第一管道内泵入封底浆液，进而实现井底的封堵作业，无需单独设置相应的注浆封底系统，提高设备的集成度和自动化程度，提高了施工效率，完善了注浆封底施工工艺。

44、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述第一管道与所述第二管道之间连接有第三管道；

45、所述封底过程还包括以下步骤：

46、步骤s11：在关闭第一管道和第二管道之前，打开第三管道以连通第一管道和第二管道，向第一管道或第二管道内泵入泥浆以对第一管道和第二管道进行清洗，清洗后关闭第三管道；

47、步骤s41：在停止泵入封底浆液后，向第一旁通管道内泵入清水以对第一旁通管道和第一管道进行清洗。

48、在本实施方式中，在泵入封底浆液之前和完成泵入封底浆液之后，均对相应的管道进行清洗作业，进而避免了第一管道、第二管道和第一旁通管道发生堵塞。

49、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述竖井施工工艺还包括在所述封底过程之前的掘进过程，所述掘进过程包括以下步骤：

50、步骤s01：将掘进机移动至指定掘进位置并连接第一管道、第二管道、第三管道、第一旁通管道和第二旁通管道；

51、步骤s02：开启第一管道、第二管道和第三管道并泵入泥浆，同时调节管道内泥水环流的流量至合适范围；

52、步骤s03：关闭第三管道，开启掘进机向下开挖，第一管道、泥水仓和第二管道之间形成渣土输送回路向外输送泥渣混合物，直至掘进机下挖至指定位置完成掘进过程。

53、在本实施方式中，在进行封底过程之前，还需要完成掘进过程，通过掘进过程形成一个完整的竖井，掘进过程和封底过程组成一个相对完整的竖井施工工艺。