[发明专利]一种用于盾构隧道背面土体扰动的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于盾构隧道背面土体扰动的装置。适用于盾构隧道变形后的纠正和盾构隧道不均匀沉降或水平位移后的纠偏。

背景技术

盾构隧道广泛应用于城市市政与交通等地下工程中，在建设与运营过程中，受地质条件、施工因素及周边环境变化等影响，盾构隧道会产生横“鸭蛋形”变形、纵向不均匀沉降或不均匀水平位移等问题，从而出现盾构管片开裂、盾构隧道渗漏水等病害，这些均为盾构隧道结构安全和地铁安全运营带来隐患，若不及时治理将严重影响工程安全和地铁运营安全。为了解决此类问题，目前常采用对土体进行注浆加固或在盾构隧道内侧钢环加固，前者会对盾构隧道结构受力带来更不利影响，后者施工难度大且费用高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：鉴于上述问题，本发明提出一种用于盾构隧道背面土体扰动的装置，旨在利用高压水通过本装置产生旋转水流对土体进行切割，并利用扰动后土体内外土水的压力差，使土水在装置中心孔中排出；此外，该装置除了能进行掏排土和水之外，还应该能够利用该装置外接测量系统及对扰动土体进行注浆加固。

本发明所采用的技术方案是：用于盾构隧道背面土体扰动的装置，其特征在于：所述装置由配件Ⅰ和配件Ⅱ通过三个夹角均等的螺栓连接而成；

配件Ⅰ为短圆管体，其配合端的端面上开有通水道并在管体的管壁上开有2～8个喷水口，喷水口与径向成60°角；

配件Ⅱ为内外直径与配件Ⅰ一致的长圆管体，配件Ⅱ的配合端设有两个止水O型圈，配件Ⅱ的管壁中设置三个夹角均布的进水孔并与配件Ⅰ的通水道连通，配件Ⅱ中部外壁设有皮囊，皮囊通过径向的止水皮囊加压通道与止水皮囊加压孔连通，水皮囊加压孔和进水孔的连接口均位于配合端的另一端；

配件Ⅰ与配件Ⅱ的中心为沿轴向贯通的掏排土水孔，开在两个配件上的掏排土水孔直径相同。

所述配件Ⅰ外径70～110mm，壁厚15～20mm，喷水口直径10～12mm，通水道为一圆环槽，槽深1～2mm，用于与配件Ⅱ连接的三个螺栓孔以120°夹角均布。

所述配件Ⅱ上开有与配件Ⅰ的三个螺栓孔相对应的三个盲孔，孔深10～15mm。

本发明的有益效果是：本发明是利用高压水通过本装置产生高速旋转水流对土体进行切割扰动，并利用扰动后土体内外土水的压力差，土水从装置的中心孔中排出；本装置不仅能堵排土和水、能用高压水对管片背面一定范围内土体进行扰动、进行掏排土和水、还能对扰动土体进行注浆加固等。本发明简单、实用、经济、安全，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例配件Ⅰ的立剖图(B-B剖)。

图2是本发明实施例配件Ⅰ的横剖图(A-A剖)。

图3是本发明实施例配件Ⅱ的立剖图(E-E剖)。

图4是本发明实施例配件Ⅱ配合端的横剖图(C-C剖)。

图5是本发明实施例配件Ⅱ中部的横剖图(D-D剖)。

图6是本发明的安装示意图。

具体实施方式

本实施例用于盾构隧道背面土体扰动的装置由配件Ⅰ和配件Ⅱ通过三个夹角成120°的螺栓连接成一个圆柱状整体。

如图1、图2所示，配件Ⅰ为短圆管体1-1，配件Ⅰ外径70～110mm，内径不小于40mm，壁厚不小于15mm。在短圆管体1-1配合端的端面上开有通水道3，通水道3为一圆环槽，槽深1mm，通水道外侧的管壁上开有8个直径不小于10mm的喷水口2，喷水口与径向约成60°角。在通水道3底部设有三个螺栓孔4-1，用于与配件Ⅱ连接，三个螺栓孔的夹角互为120°。

如图3、4、5所示，配件Ⅱ为内外直径与配件Ⅰ一致的长圆管体1-2，配件Ⅱ的配合端设有两个止水O型圈7，用于配件Ⅰ与配件Ⅱ连接后的止水。配件Ⅱ的管壁中设置3个夹角均布的进水孔6并与配件Ⅰ的通水道3相连通，用于进入高压水扰动土体。配件Ⅱ中部外壁设有皮囊8，皮囊8通过径向的止水皮囊加压通道10与止水皮囊加压孔9连通，止水皮囊加压孔9(用于对皮囊加压)和进水孔6(用于连接高压水系统)的连接口均位于配合端的另一端。皮囊8的作用是使本装置与盾构隧道管片11固定，并封堵土体12和水(见图6)。

配件Ⅱ上开有三个盲孔4-2，与配件Ⅰ的三个螺栓孔4-1相对应，孔深不小于10mm，通过螺栓将配件Ⅰ与配件Ⅱ连接。

如图6所示，配件Ⅰ与配件Ⅱ装配而成的装置，安装在盾构隧道管片11上，装置的中心为沿轴向贯通的掏排土水孔5(开在两个配件上的掏排土水孔5的直径相同)，高压水经本装置进入管片11背面一定范围内的土体12扰动、扰动后的土水从掏排土水孔5排出，必要时也可利用掏排土水孔5进行掏土、或连接测量系统对扰动后的土水压力进行实时监控、或连接注浆系统对扰动后的土体注浆加固。