一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法及装置

本发明属于空间注浆加固，尤其涉及一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法及装置。

背景技术：

1、城市道路地下岩土体在频繁交通荷载及地下管线渗漏水冲刷等各种荷载的长期耦合作用下，路基层间会逐步产生分层沉降变形；并且城市隧道施工的环境复杂，经常会遇到下穿既有建筑物或地上地下同步施工的情况，为了降低两者公共环境的相互影响，现如今常用的技术是对其路面基底、隧道顶部进行注浆加固，用于对隧道顶部进行加固，保证隧道施工的安全进行。

2、但是如今随着城市的发展既有建筑物密集，多层地下隧道成为主流设计，道路上方和隧道两侧的建筑物受隧道施工影响严重并且隧道顶部和道路下方常会存有一定厚度的土层。此环境下的隧道施工严重影响上方道路和两侧既有建筑物的使用安全。当上方道路与地下隧道同时遇到施工时，为提高施工效率常采用同步施工的方案，施工安全性要求大大提高。因此，有必要提供一种新型注浆施工工艺，以解决上述背景中提及的地上地下同步施工方案安全性问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法及装置。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置，所述装置包括：行进系统、注浆系统、方向调节系统；

4、所述行进系统包括发动机、主动轴、履带，所述发动机连接主动轴，所述主动轴被履带包裹；

5、所述方向调节系统用于前端钻头的方向调节，所述注浆系统用于对所需注浆加固范围的钻孔注浆，所述方向调节系统和所述注浆系统为组合结构，所述组合结构包括：连接臂，连接杆，旋转限制板一，活动杆，液压杆一，旋转限制板二，液压杆三，侧边块，液压杆二，四角对接块，液压杆四，连接件，钻头，注浆导管；

6、所述连接臂的末端通过转杆铰接有旋转限制板一，所述旋转限制板一的外壁下通过转杆铰接有活动杆，所述旋转限制板一的外壁上通过转杆铰接有液压杆一，所述活动杆的底端与液压杆一的底端均通过转杆铰接有旋转限制板二，所述旋转限制板二的前端铰接有液压杆三，所述液压杆三的顶端通过转杆铰接有侧边块，侧边块的一侧铰接有液压杆二，所述液压杆二的驱动杆通过转杆铰接有四角对接块，所述四角对接块的内上侧铰接有液压杆四，所述液压杆四的驱动杆通过转杆铰接有连接件，所述钻头底座安装有钻头，所述钻头的尾部连接有注浆导管。

7、进一步地，所述注浆装置实现与地面90度垂直钻孔注浆，所述注浆装置实现超短半径的水平导向钻孔注浆，所述超短半径为5米。

8、进一步地，所述钻头内部设有空心管，所述注浆系统利用所述钻头钻孔，所述注浆系统利用所述钻头注浆。

9、一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，所述注浆方法采用上述的注浆装置，所述注浆方法包括以下步骤：

10、s1确定所需注浆加固范围空间，根据所述加固范围空间确定垂直灌注面和水平灌注面位置，所述垂直灌注面和所述水平灌注面相交连接；

11、s2布设开孔点位及角度，在地面布设所述注浆装置，根据所述垂直灌注面和水平灌注面布设所述开孔点位及角度，所述角度为钻孔方向和钻孔面的夹角；

12、s3灌注所述垂直灌注面，所述注浆装置垂直钻孔至所述加固范围空间，对所述加固范围空间两侧垂直注浆，垂直注浆完毕后封堵注浆孔，进行注浆养护；

13、s4灌注所述水平灌注面，所述注浆装置水平定向钻孔至所述加固范围空间的顶部，对所述顶部与道路底部夹层空间进行水平注浆，注浆完毕后封堵注浆孔，进行注浆养护，所述水平灌注面与所述垂直灌注面相交连接；

14、s5注浆效果探查，探查所述加固范围空间周围形成的“包袱”状加固层，所述水平灌注面与所述垂直灌注面灌注完整，所述水平灌注面与所述垂直灌注面相交连接处连接可靠，所述“包袱”状为垂直灌注面与水平灌注面连接构成的对下面的隧道形成了包裹状。

15、进一步地，s1所述垂直灌注面距离所述加固范围空间的距离为1-5米，所述水平灌注面距离所述加固范围空间的距离为0-2米。

16、进一步地，s3所述垂直钻孔完成后，在钻孔内安装注浆套管及注浆阀管，再向所述加固范围空间两侧注入注浆材料进行加固。

17、进一步地，s4所述水平定向钻孔完成后，在钻孔内安装注浆软套管及注浆阀管，再向所述加固范围空间上方地层区域注入注浆材料进行加固。

18、进一步地，所需注浆材料包括隧道中废弃泥浆组分。

19、进一步地，所述注浆材料包括水泥、废弃泥浆、水玻璃、固化剂，所述注浆材料中水胶质量比为0.45～0.65：1，所述注浆材料中粉灰质量比1.25～2.5：1，固化剂掺量质量比为5％～15％、水玻璃质量比为45.5～49.5％，所述固化剂由脲酶和土壤固化剂按质量比1：2组成。

20、进一步地，注浆过程中的注浆压力应该控制在0.5～2.0mpa。

21、有益效果：

22、(1)本发明提供一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，注浆后实现对加固范围空间形成“包袱”状包裹性加固，保护地上道路及隧道两侧近距离既有建筑物的安全及隧道施工的安全性，本注浆方法不仅简化了施工进程，也实现了更好的加固效果；而且本发明的注浆浆液采了用原位注浆固化技术，不仅实现工程固原位回用无害化处理，而且实现了绿色施工。

23、(2)本发明提供一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置，该装置通过“注浆系统”和“方向调节系统”的设置，以及“连接臂，连接杆，旋转限制板一，活动杆，液压杆一，旋转限制板二，液压杆三，侧边块，液压杆二，四角对接块，液压杆四，连接件，钻头，注浆导管”等构件的组装连接，使得该装置能够实现垂直注浆和超短半径的水平注浆，解决的现有注浆水平不能近距离实现水平导向钻的技术难题，城市既有建筑物密集远距离水平钻孔注浆的施工工艺有很大的限制。

技术特征：

1.一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置，其特征在于，所述装置包括：行进系统、注浆系统、方向调节系统；

2.根据权利要求1所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置，其特征在于，所述注浆装置实现与地面90度垂直钻孔注浆，所述注浆装置实现超短半径的水平导向钻孔注浆，所述超短半径为5米。

3.根据权利要求2所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置，其特征在于，所述钻头内部设有空心管，所述注浆系统利用所述钻头钻孔，所述注浆系统利用所述钻头注浆。

4.一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，所述注浆方法采用权利要求1-3任一项所述的注浆装置，所述注浆方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，s1所述垂直灌注面距离所述加固范围空间的距离为1-5米，所述水平灌注面距离所述加固范围空间的距离为0-2米。

6.根据权利要求5所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，s3所述垂直钻孔完成后，在钻孔内安装注浆套管及注浆阀管，再向所述加固范围空间两侧注入注浆材料进行加固。

7.根据权利要求6所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，s4所述水平定向钻孔完成后，在钻孔内安装注浆软套管及注浆阀管，再向所述加固范围空间上方地层区域注入注浆材料进行加固。

8.根据权利要求7所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，所需注浆材料包括隧道中废弃泥浆组分。

9.根据权利要求8所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，所述注浆材料包括水泥、废弃泥浆、水玻璃、固化剂，所述注浆材料中水胶质量比为0.45～0.65：1，所述注浆材料中粉灰质量比1.25～2.5：1，固化剂掺量质量比为5％～15％、水玻璃质量比为45.5～49.5％，所述固化剂由脲酶和土壤固化剂按质量比1：2组成。

10.根据权利要求9所述一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆方法，其特征在于，注浆过程中的注浆压力应该控制在0.5～2.0mpa。

技术总结
本发明公开了一种地下非开挖超短半径梯度包袱注浆装置及注浆方法，属于地下空间注浆加固技术领域，所述装置包括：行进系统、注浆系统、方向调节系统；行进系统包括发动机、主动轴、履带，发动机连接主动轴，主动轴被履带包裹，该装置可实现与地面90度垂直钻孔注浆和超短半径的水平导向钻孔注浆，其应用范围更加广泛，实用性更强，采用该注浆装置先后通过确定所需注浆加固范围空间、布设开孔点位及角度、灌注所述垂直灌注面、灌注所述水平灌注面、注浆效果探查等步骤，注浆后实现对加固范围空间形成“包袱”状包裹性加固，保护地上道路及隧道两侧近距离既有建筑物的安全及隧道施工的安全性，不仅简化了施工进程，也实现了更好的加固效果。

技术研发人员：吕祥锋,李参天
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11