本發(fā)明涉及隧道施工，尤其涉及一種一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在隧道施工領(lǐng)域，尤其是tbm(全斷面隧道掘進(jìn)機(jī))隧道施工中，壁后注漿技術(shù)至關(guān)重要。壁后注漿主要用于填充隧道壁后的空隙，增強(qiáng)隧道的穩(wěn)定性，防止地下水滲入等。常見的注漿方式是先吹填豆礫石，再通過注漿形成壓注混凝土，但這種方式存在嚴(yán)重的串漿問題。漿液容易從設(shè)計(jì)的注漿區(qū)域擴(kuò)散到不該填充的區(qū)域，導(dǎo)致注漿不均勻，影響止?jié){效果，同時(shí)造成漿液浪費(fèi)和施工不穩(wěn)定。在嚴(yán)重情況下，漿液可能進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部，增加清理難度，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞和工期延誤。

2、目前，為解決注漿過程中的串漿問題，通常采用在注漿區(qū)域設(shè)置止?jié){環(huán)的方式。傳統(tǒng)止?jié){環(huán)設(shè)計(jì)依賴多個(gè)止?jié){管片，每個(gè)管片上預(yù)留注漿孔，通過這些孔進(jìn)行注漿。然而，由于管片之間連接可能不嚴(yán)密，難以形成完整密閉效果，仍然存在注漿不均勻或串漿現(xiàn)象。此外，還出現(xiàn)了氣囊圍堵結(jié)合高性能自密實(shí)混凝土回填的方案，通過氣囊在管片與圍巖之間形成獨(dú)立空間以提高回填密實(shí)度。但該技術(shù)存在設(shè)備要求高、施工工序復(fù)雜、施工效率較低等問題，且氣囊往往無法均勻展開，進(jìn)一步影響回填效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種適用于tbm隧道施工中的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)及方法，通過一體化膜袋設(shè)計(jì)和傘骨式支撐裝置，形成穩(wěn)定的注漿空間，有效解決傳統(tǒng)止?jié){環(huán)存在的注漿不均勻、串漿以及施工效率低等問題，顯著提高壁后回填密實(shí)度及施工效率，適應(yīng)不同地質(zhì)條件的隧道施工需求，降低施工成本，提升隧道施工質(zhì)量和安全性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、一種一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，包括：止?jié){環(huán)、支撐裝置和鎖緊裝置；所述止?jié){環(huán)包括膜袋和套管，所述膜袋布置在隧道管片的外側(cè)，所述套管內(nèi)端與膜袋連通，外端穿過管片；所述支撐裝置包括推進(jìn)桿、套筒、傘骨和支撐桿，所述套筒安裝在套管內(nèi)，所述推進(jìn)桿插接在套筒內(nèi)，所述傘骨一端與套筒鉸接，另一端與支撐桿鉸接，所述支撐桿端部與推進(jìn)桿鉸接，用于抵在膜袋上；所述鎖緊裝置包括鎖緊環(huán)和鎖緊桿，所述鎖緊環(huán)螺紋安裝在套筒上，所述鎖緊桿的端部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在鎖緊環(huán)的外壁上，鎖緊桿能夠相對(duì)鎖緊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而卡在管片上。

4、可選的，所述傘骨和支撐桿均設(shè)置有多根，且分別沿套筒和推進(jìn)桿呈圓周陣列方式布置，所述支撐桿與推進(jìn)桿的外端鉸接，所述傘骨的兩端分別與套筒的外端和支撐桿的中部鉸接。

5、可選的，所述支撐桿為弧形結(jié)構(gòu)，所述弧形結(jié)構(gòu)的圓心位于推進(jìn)桿方向，弧形結(jié)構(gòu)的輪廓與隧道內(nèi)壁相匹配。

6、可選的，所述推進(jìn)桿的外壁上設(shè)置有連續(xù)的單向傾斜齒狀結(jié)構(gòu)，所述套筒內(nèi)側(cè)有多個(gè)齒狀結(jié)構(gòu)，與推進(jìn)桿上的齒狀結(jié)構(gòu)相互嚙合，通過推動(dòng)套筒在推進(jìn)桿上向圍巖方向移動(dòng)，打開傘骨支撐結(jié)構(gòu)。

7、可選的，所述鎖緊桿沿鎖緊環(huán)周向布置有多個(gè)，鎖緊桿收回時(shí)，尺寸小于套管的直徑，鎖緊桿打開時(shí)，尺寸大于套管的直徑。

8、可選的，所述鎖緊環(huán)的外壁上設(shè)置有開口槽，所述開口槽貫通鎖緊環(huán)的底側(cè)，但不貫通鎖緊環(huán)的頂部，開口槽中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述鎖緊桿的內(nèi)端開設(shè)有通孔，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述轉(zhuǎn)軸上。

9、可選的，還包括擰緊裝置，所述鎖緊環(huán)采用六角螺母，所述擰緊裝置包括轉(zhuǎn)筒和手柄，所述轉(zhuǎn)筒具有與六角螺母相匹配的內(nèi)孔，所述手柄安裝在所述轉(zhuǎn)筒的端部。

10、可選的，還包括推環(huán)，所述推環(huán)套接在轉(zhuǎn)筒上，用于推動(dòng)鎖緊桿并將鎖緊桿打開。

11、可選的，還包括限位裝置，所述限位裝置包括限位環(huán)和密封墊圈，所述限位環(huán)螺紋安裝在所述套管上，且位于管片的內(nèi)側(cè)，所述密封墊圈套在套管上，且位于管片和限位環(huán)之間。

12、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種如上所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)的施工方法，包括以下步驟：

13、在管片拼裝時(shí)將膜袋固定于管片外側(cè)，將膜袋上的套管插入管片吊裝孔；

14、將支撐裝置通過套管插入膜袋，操作推進(jìn)桿頂緊膜袋至圍巖表面，推動(dòng)套筒沿推進(jìn)桿向圍巖方向移動(dòng)以展開支撐桿形成多點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，收攏鎖緊桿，將鎖緊環(huán)安裝在套筒上，鎖緊環(huán)穿過套筒后，打開鎖緊桿，鎖緊環(huán)沿套筒向管片方向移動(dòng)直到鎖緊桿卡在管片上；

15、通過套管向膜袋內(nèi)灌注混凝土，待混凝土凝固后在相鄰膜袋間形成密封空間，在密封空間內(nèi)進(jìn)行豆礫石吹填及注漿作業(yè)。

16、本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

17、1、該止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)中，膜袋布置在隧道管片外側(cè)，起到容納漿液和形成密封空間的作用。套管內(nèi)端與膜袋連通，外端穿過管片，作為漿液進(jìn)入膜袋的通道。支撐裝置中的推進(jìn)桿、套筒、傘骨和支撐桿相互配合，通過鉸接的方式實(shí)現(xiàn)支撐桿對(duì)膜袋的支撐，使膜袋能夠穩(wěn)定地抵在圍巖上。鎖緊裝置的鎖緊環(huán)和鎖緊桿相互配合，鎖緊環(huán)螺紋安裝在套筒上，鎖緊桿可以轉(zhuǎn)動(dòng)并卡在管片上，從而將整個(gè)裝置固定在管片上，保證施工過程中的穩(wěn)定性。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過一體化膜袋設(shè)計(jì)與傘骨式支撐裝置的結(jié)合，構(gòu)建完整密閉的注漿空間，抑制串漿現(xiàn)象；利用膜袋內(nèi)自密實(shí)混凝土與傘骨支撐的協(xié)同作用，提升止?jié){環(huán)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗壓性能。

18、2、本發(fā)明采用膜袋設(shè)計(jì)，在膜袋內(nèi)設(shè)置多個(gè)連通的注漿通道(套管)，保證漿液在膜袋內(nèi)均勻擴(kuò)散，有效避免傳統(tǒng)分隔式設(shè)計(jì)中因膜袋間連通性不足導(dǎo)致的串漿和滲漏問題，顯著提升止?jié){環(huán)的密閉性能和注漿效果。

19、3、支撐裝置通過套管插入并展開，利用支撐桿提供多點(diǎn)支撐，不僅確保膜袋在注漿過程中保持形狀穩(wěn)定，還可以與注入的自密實(shí)混凝土共同形成類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，顯著提升止?jié){環(huán)的整體承載能力和耐久性。

20、4、通過標(biāo)準(zhǔn)化的套管、柔性密封墊圈及限位環(huán)設(shè)計(jì)，膜袋安裝快速便捷。支撐裝置的可折疊結(jié)構(gòu)方便運(yùn)輸和組裝，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了施工操作流程，顯著提高施工效率，降低人力與時(shí)間成本。

21、5、通過膜袋與支撐桿的結(jié)合，本發(fā)明減少了傳統(tǒng)工藝中的多步操作和材料浪費(fèi)，同時(shí)提高注漿密實(shí)度和止?jié){環(huán)的耐用性，從而降低工程總成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的有機(jī)結(jié)合。

22、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，包括：止?jié){環(huán)、支撐裝置和鎖緊裝置；

2.如權(quán)利要求1所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述傘骨和支撐桿均設(shè)置有多根，且分別沿套筒和推進(jìn)桿呈圓周陣列方式布置，所述支撐桿與推進(jìn)桿的外端鉸接，所述傘骨的兩端分別與套筒的外端和支撐桿的中部鉸接。

3.如權(quán)利要求1所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐桿為弧形結(jié)構(gòu)，所述弧形結(jié)構(gòu)的圓心位于推進(jìn)桿方向，弧形結(jié)構(gòu)的輪廓與隧道內(nèi)壁相匹配。

4.如權(quán)利要求1所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述推進(jìn)桿的外壁上設(shè)置有連續(xù)的單向傾斜齒狀結(jié)構(gòu)，所述套筒內(nèi)側(cè)有多個(gè)齒狀結(jié)構(gòu)，與推進(jìn)桿上的齒狀結(jié)構(gòu)相互嚙合，通過推動(dòng)套筒在推進(jìn)桿上向圍巖方向移動(dòng)，打開傘骨支撐結(jié)構(gòu)。

5.如權(quán)利要求1所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊桿沿鎖緊環(huán)周向布置有多個(gè)，鎖緊桿收回時(shí)，尺寸小于套管的直徑，鎖緊桿打開時(shí)，尺寸大于套管的直徑。

6.如權(quán)利要求5所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖緊環(huán)的外壁上設(shè)置有開口槽，所述開口槽貫通鎖緊環(huán)的底側(cè)，但不貫通鎖緊環(huán)的頂部，開口槽中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述鎖緊桿的內(nèi)端開設(shè)有通孔，轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述轉(zhuǎn)軸上。

7.如權(quán)利要求6所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括擰緊裝置，所述鎖緊環(huán)采用六角螺母，所述擰緊裝置包括轉(zhuǎn)筒和手柄，所述轉(zhuǎn)筒具有與六角螺母相匹配的內(nèi)孔，所述手柄安裝在所述轉(zhuǎn)筒的端部。

8.如權(quán)利要求7所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括推環(huán)，所述推環(huán)套接在轉(zhuǎn)筒上，用于推動(dòng)鎖緊桿并將鎖緊桿打開。

9.如權(quán)利要求1所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括限位裝置，所述限位裝置包括限位環(huán)和密封墊圈，所述限位環(huán)螺紋安裝在所述套管上，且位于管片的內(nèi)側(cè)，所述密封墊圈套在套管上，且位于管片和限位環(huán)之間。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一體式連通膜袋止?jié){環(huán)施工系統(tǒng)及方法。施工系統(tǒng)包括止?jié){環(huán)、支撐裝置和鎖緊裝置；止?jié){環(huán)包括膜袋和套管，膜袋布置在隧道管片的外側(cè)，套管內(nèi)端與膜袋連通，外端穿過管片；支撐裝置包括推進(jìn)桿、套筒、傘骨和支撐桿，套筒安裝在套管內(nèi)，推進(jìn)桿插接在套筒內(nèi)，傘骨一端與套筒鉸接，另一端與支撐桿鉸接，支撐桿端部與推進(jìn)桿鉸接；鎖緊裝置包括鎖緊環(huán)和鎖緊桿，鎖緊環(huán)螺紋安裝在套筒上，鎖緊桿的端部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在鎖緊環(huán)的外壁上。通過本發(fā)明解決了注漿不均勻、串漿以及施工效率低等問題，顯著提高壁后回填密實(shí)度及施工效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張慶松,邵長(zhǎng)志,劉鋒,翟彬,湯昊天,劉衍凱,陳新,許庚,趙世超,董艷濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15