CN101476469A - 双液同步注浆清洗切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双液同步注浆清洗切换装置，其包括注浆主管路、出口管、切换阀芯、清洗油缸和清洗水管，注浆主管路包括用以通入双浆液的混合管和与之相连的依次首尾衔接的若干浆管，出口管为浆液的出口，其管壁上开设有通孔，该通孔与若干浆管的出口端相连通，切换阀芯滑动配合地设置于出口管的管腔内，其管壁上开设有多个出水孔，该出水孔随着切换阀芯的轴向滑动能够被阻断或者接通出口管的通孔，清洗油缸连接并推动所述切换阀芯在出口管的管腔内滑动，清洗水管最终与切换阀芯的出水孔相通。本发明实现了双液浆的自动混合，避免了浆液凝固堵塞管路的情况，并且能够实现自动切换，及时对管路进行自动清洗，适用于盾构法中的同步注浆施工。

Description

双液同步注浆清洗切换装置

技术领域：

本发明涉及盾构法隧道施工的设备，特别涉及一种属于隧道施工机械领域的双液同步注浆清洗切换装置。

背景技术：

随着城市建设的发展，地铁、地下排管工程不断增加，隧道盾构法开挖凭借自身的优势逐渐成为城市地下施工的主要手段。盾构推进过程中盾尾脱离管片后，管片的背面会出现超挖的空隙，若不及时回填该空隙，势必将造成地层变形，进而对邻近的地下构造物产生破坏性影响：如建筑物的基础倾斜开裂、地下的各种管道发生裂口或断裂、地表路面坍陷、交通中断等。通常把及时向盾尾脱离后管片背面的空隙中填充固结性浆液的工序称为同步注浆，它是盾构工法中必不可少的一道施工工序，其利用注浆泵等设备，通过安装在盾构机尾部的注浆管将浆液注入管片脱离盾尾后背面的空隙中。同步注浆不仅对抑制地层沉降有效，而且对防止管片接缝和尾隙的渗水更有效。同步注浆能够使管片和土体形成稳定的整体，因此可防止压气工法中管片的漏气现象；在小曲率半径施工时，同步注浆能够防止管片向圆周外侧的移动、变形和变压，所以同步注浆在盾构法施工中是极为重要的一环。从同步注浆的浆液组成来看，可以分成单液和双液，而双液注浆比单液注浆凝结快，有利于尽早发挥浆液的功效，而且浆液不易流失。双液同步注浆的浆液是由A液和B液组成的，A液含有水泥、膨润土、稳定液和水，B液含有水玻璃。A液和B液在注入前进行混合，混合后凝结的时间一般控制在7～15秒，由于时间很短，因此双液混合点应尽量靠近盾尾浆液的出口处，同时浆液管路及设备须及时进行清洗，否则容易造成堵塞。

目前国外的盾构机制造厂家，如德国海瑞克盾构采用的是人工手动高压水清洗方式，因而无法自动及时地实施清洗作业；而日本盾构具有同步注浆清洗切换装置，但该装置无双液自动混合功能，实施双液注浆时容易堵塞，而且该装置体积较大不便于安装。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有盾构机中同步注浆清洗切换装置的不足和缺陷，提供一种双液同步注浆清洗切换装置，实现双液浆的自动混合，避免浆液凝固堵塞管路的情况，并且能够实现自动切换及时进行管路清洗。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种双液同步注浆清洗切换装置，安装于盾构外包管内，其包括有注浆主管路、出口管、切换阀芯、清洗油缸和清洗水管；所述注浆主管路包括有用以通入A、B双浆液的混合管和与之相连的依次首尾衔接的若干浆管，该混合管包括混合主管、B液注入管和B液接入管，所述混合主管的进口用以通入A液，其出口连接于所述若干浆管的入口端，所述B液接入管一端的入口用于通入B液，另一端伸入混合主管的管腔中且连通位于该管腔中的B液注入管，该B液注入管的管壁上开设有多个孔口，并套置有一特制橡胶管以包裹住该孔口；所述出口管为浆液的出口，其管壁上开设有通孔，该通孔与若干浆管的出口端相连通；所述切换阀芯为半通式管件，其一端为不通的盲端，另一端为开口端，该切换阀芯滑动配合地设置于出口管的管腔内，其管壁上开设有多个与其内腔相通的出水孔，该出水孔随着切换阀芯的轴向滑动能够被阻断或者接通出口管的通孔；所述清洗油缸与注浆主管路并行排列，其连接并推动所述切换阀芯在出口管的管腔内滑动；所述清洗水管用以通入清洗水，其最终与切换阀芯的出水孔相通。

本发明所述的双液同步注浆清洗切换装置，其清洗油缸包括有油缸主体、连接筒和过渡套；该油缸主体包括有油缸筒、两导向套、活塞杆和两液压油管；所述油缸筒通过连接筒与过渡套的一端连接，该过渡套的另一端与出口管相接；所述两导向套分别固定在油缸筒的两端，所述活塞杆为中空管件，其穿置于两导向套中并沿轴向在油缸筒内运动，该活塞杆的一端与切换阀芯的开口端相接以带动切换阀芯在出口管的管腔内滑动，其另一端与清洗水管的出水端相接，以使清洗水管依次通过活塞杆管腔、切换阀芯内腔与所述出水孔相通；所述两液压油管分别接入油缸筒的两端，其用于通入液压油以推动所述活塞杆轴向运动。所述的双液同步注浆清洗切换装置还包括有支撑机构和限位装置；该支撑机构包括定位套、连接挡块、支撑架和防护罩，所述注浆主管路、清洗油缸和清洗水管通过定位套及连接挡块固定于支撑架上，该支撑架固定于用于罩护注浆主管路、清洗油缸和清洗水管的防护罩内；该限位装置包括限位开关安装板、限位开关和挡块，该限位开关安装板连接并固定于所述防护罩上，该限位开关固定在限位开关安装板上，所述挡块固定在清洗水管上以触发该限位开关。所述双液同步注浆清洗切换装置的若干浆管采用嵌套和螺纹形式连接。

与现有的同步注浆清洗切换装置相比较，本发明所述双液同步注浆清洗切换装置具有突出的实质性特点和显著的进步，其设置有能够同时输入双浆液的混合管，实现了双液浆在混合管出浆口位置的自动混合，因而延后了双液浆在注浆管路中混合的时间点，保证了浆液在凝固前压出管路，避免发生浆液提前凝固而堵塞管路的情况；此外，本发明还具有设置于出口管内的切换阀芯，通过清洗油缸的带动进行注浆口与清洗口的切换，从而实现注浆与清洗功能的自动切换，及时进行管路的自动清洗，既达到了注浆的同步性，又实现了清洗的及时性，既有效地控制了土层沉降量又降低了管路堵塞率，同时还大大降低了工人的劳动强度、改善了施工环境，实现了文明施工；另外，所述双液同步注浆清洗切换装置的扁平狭长形结构还具有结构紧凑的优点，便于在盾构机空间有限的外包管内安装。总之，本发明所述双液同步注浆清洗切换装置具有双液自动混合、注浆与清洗自动切换的功能，能够避免管路的堵塞和实现管路的及时自动清洗。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明进行清洗时的状态示意图。

图3为本发明进行注浆时的状态示意图。

图中：

001——孔口  1——B液接入管  2——B液注入管   3——混合主管4——特制橡胶管  5、6、7、8——浆管  9——出口管   91——通孔10——清洗水管  11——活塞杆     12——油缸筒    13——导向套14——液压油管  15——切换阀芯   151——出水孔   16——连接筒17——过渡套  18——定位套  19——连接挡块  20——限位开关安装板21——挡块    22——限位开关   23——支撑架        24——防护罩

具体实施方式：

现结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

首先请参阅图1本发明的结构示意图，图示双液同步注浆清洗切换装置整体为扁平狭长形结构，安装于盾构机的外包管内，其包括有注浆主管路、出口管9、切换阀芯15、清洗油缸、清洗水管10、支撑机构和限位装置。

所述注浆主管路包括有位于浆液入口的混合管和与之连接的若干浆管。该若干浆管为输送浆液的主要管路，其采用分段式结构，浆管数量根据盾构机的具体情况来确定。本实施例中该浆管共包括四根：浆管5、6、7和8，它们依次首尾衔接，各浆管间的连接采用活络式嵌套连接和螺纹联接两种形式以方便拆装，连接处设置有多道密封圈以保证整条管路的密封性。合理的分段及连接形式不仅保证了注浆主管路的结构强度，而且也满足了在狭小空间内分段拆卸修理和清洗管路的需要。所述混合管用以通入组成双浆液的A液和B液，其一端为浆液的输入口，另一端与上述若干浆管相连接。该混合管包括混合主管3、B液注入管2和B液接入管1。该混合主管3的进口用以通入A液，其出口连接于所述若干浆管的入口端，即浆管5的入口端；所述B液接入管1位于混合主管3的外侧，其一端的入口用于通入B液，另一端伸入混合主管3的管腔中且连通B液注入管2；该B液注入管2位于混合主管3的管腔中，其管壁上开设有多个孔口001，以便由B液接入管1流入的B液注入混合主管3。在B液注入管2开设孔口001的管壁处套置有一特制橡胶管4以包裹住该孔口001，以形成只能出不能进的单向阀门套；该特制橡胶管4的作用是只允许B液注入管2中的B液向外流至混合主管3中，而防止混合主管3中的A液和B液回流至B液注入管2，此外利用其本身的弹性反复张缩，以进行多次注浆。

所述出口管9为混合浆液的出口，用以向盾尾脱离后管片背面的空隙中填充浆液，其管壁上开设有通孔91，该通孔91与若干浆管的出口端，即浆管8的出口端相连接，从而使浆液能够由浆管8中注入出口管9。

所述切换阀芯15为半通式管件，其一端为不通的盲端，另一端为开口端。该切换阀芯15设置于出口管9的管腔内，其外周面与出口管9的管腔内壁形成滑动配合以便在出口管9内滑动，在切换阀芯15的管壁上开设有多个与其内腔相通的出水孔151，以形成清洗水的通道。随着切换阀芯15在出口管9管腔内的轴向滑动，当切换阀芯15移至通孔91的后侧时，该出水孔151被出口管9的管壁所阻断，清洗水无法流出；当切换阀芯15移至前侧，使出水孔151与通孔91相对应时，该出水孔151就接通出口管9的通孔91，使清洗水由切换阀芯15的内腔流向浆管8。

所述清洗油缸与注浆主管路并行排列，其连接并推动所述切换阀芯15在出口管9的管腔内滑动。所述清洗油缸包括有油缸主体、连接筒16和过渡套17。该油缸主体包括有油缸筒12、两导向套13、活塞杆11和两液压油管14；所述油缸筒12的一端与连接筒16连接，通过连接筒16再与过渡套17的一端连接，该过渡套17的另一端与出口管9相接；所述两导向套13分别固定在油缸筒12的两端，所述活塞杆11为中空管件，其中间具有一贯通全长的管腔，该活塞杆11穿置于两导向套13中并沿轴向能够在油缸筒12内运动，其一端与切换阀芯15的开口端相接以带动切换阀芯15在出口管9的管腔内滑动，其另一端与清洗水管9的出水端相接；所述两液压油管14分别接入油缸筒12的前后两端，其用于通入液压油以驱动所述活塞杆11进行轴向运动。

所述清洗水管10与清洗油缸连接，其进水端用以通入清洗水，出水端与活塞杆11相接，从而该清洗水管10的管道依次通过活塞杆11的管腔、切换阀芯15的内腔最终与所述出水孔151相通，以形成清洗水的通道。

所述支撑机构用以支撑注浆主管路、清洗油缸和清洗水管10，其包括定位套18、连接挡块19、支撑架23和防护罩24。所述注浆主管路、清洗油缸和清洗水管10通过定位套18及连接挡块19固定于支撑架23上，该支撑架23固定于防护罩24内，该防护罩24用于罩护注浆主管路、清洗油缸和清洗水管10。

所述限位装置用以控制清洗油缸的行程，其包括限位开关安装板20、限位开关22和挡块21。该限位开关安装板20连接并固定于所述防护罩24上，该限位开关22包括前后两个行程触头，其固定在限位开关安装板20上，所述挡块21固定在清洗水管10上以触发该限位开关22。

下面结合附图说明本发明所述双液同步注浆清洗切换装置的工作过程：

请参阅图2本发明清洗状态的示意图。液压油O自液压油管14进入油缸筒12的后端，其推动活塞杆11向前进行轴向运动，并进而带动切换阀芯15移向出口管9的浆液出口；与此同时，清洗水管10同步向前，其上的挡块21碰到限位开关22的前行程触头，以使液压油O停止输入，活塞杆11滑动到位，此时切换阀芯15停止动作，其前面的盲端部堵住出口管9的浆液出口，管壁上的出水孔151恰好连通出口管9的通孔91和浆管8，从而完成装置向清洗功能的切换；由清洗水管10进水端输入的清洗水W依次通过清洗水管10、活塞杆11的管腔、切换阀芯15的内腔、出水孔151和通孔91，进入浆管8并对浆管8、7、6和5进行清洗，最后由混合管的混合主管3排出，及时完成对注浆管路的清洗。

再请参阅图3本发明的注浆状态示意图。液压油O自液压油管14进入油缸筒12的前端，其推动活塞杆11向后进行轴向运动，并进而带动切换阀芯15回缩；与此同时，清洗水管10同步向后，其上的挡块21碰到限位开关22的后行程触头，以使液压油O停止输入，活塞杆11滑动到位，此时切换阀芯15停止动作，其前面的盲端部退至出口管9的通孔91之后，管壁上的出水孔151被出口管9的管壁堵住，同时出口管9的浆液出口通过通孔91与浆管8连通，因而切换阀芯15将清洗管路与注浆管路隔断，从而完成装置向注浆功能的切换；双浆液的A液由混合主管3的进口输入，同时B液由B液接入管1输入，并且再通过B液注入管2上的孔口001注入混合主管3，由于特制橡胶管4的单向阀门套作用，B液只能向外流至混合管3中，而混合主管3中的A液和B液无法回流至B液注入管2；利用特制橡胶管4本身的弹性反复张缩，B液能够多次注入混合主管3，并且在混合主管3的出口处与A液混合进而输入浆管5，混合后的双浆液依次流过浆管5、6、7和8并在其中进一步充分混合，最后在凝固之前通过通孔91、出口管9，由出口管9的浆液出口排出以完成注浆工作。

注浆完成后，所述双液同步注浆清洗切换装置能够重复图2所示的过程，再次完成该装置由注浆向清洗功能的切换，以及时进行管路的清洗。

综上所述，本发明所述的双液同步注浆清洗切换装置实现了双液浆的自动混合，避免了浆液凝固堵塞管路的情况，并且能够实现自动切换，及时对管路进行自动清洗，适用于盾构法中的同步注浆施工。

Claims (5)

1、一种双液同步注浆清洗切换装置，安装于盾构外包管内，其特征在于：所述装置包括有注浆主管路、出口管、切换阀芯、清洗油缸和清洗水管；所述注浆主管路包括有用以通入A、B双浆液的混合管和与之相连的依次首尾衔接的若干浆管，该混合管包括混合主管、B液注入管和B液接入管，所述混合主管的进口用以通入A液，其出口连接于所述若干浆管的入口端，所述B液接入管一端的入口用于通入B液，另一端伸入混合主管的管腔中且连通位于该管腔中的B液注入管，该B液注入管的管壁上开设有多个孔口，并套置有一特制橡胶管以包裹住该孔口；所述出口管为浆液的出口，其管壁上开设有通孔，该通孔与若干浆管的出口端相连通；所述切换阀芯为半通式管件，其一端为不通的盲端，另一端为开口端，该切换阀芯滑动配合地设置于出口管的管腔内，其管壁上开设有多个与其内腔相通的出水孔，该出水孔随着切换阀芯的轴向滑动能够被阻断或者接通出口管的通孔；所述清洗油缸与注浆主管路并行排列，其连接并推动所述切换阀芯在出口管的管腔内滑动；所述清洗水管用以通入清洗水，其最终与切换阀芯的出水孔相通。

2、根据权利要求1所述的双液同步注浆清洗切换装置，其特征在于：所述清洗油缸包括有油缸主体、连接筒和过渡套；该油缸主体包括有油缸筒、两导向套、活塞杆和两液压油管；所述油缸筒通过连接筒与过渡套的一端连接，该过渡套的另一端与出口管相接；所述两导向套分别固定在油缸筒的两端，所述活塞杆为中空管件，其穿置于两导向套中并沿轴向在油缸筒内运动，该活塞杆的一端与切换阀芯的开口端相接以带动切换阀芯在出口管的管腔内滑动，其另一端与清洗水管的出水端相接，以使清洗水管依次通过活塞杆管腔、切换阀芯内腔与所述出水孔相通；所述两液压油管分别接入油缸筒的两端，其用于通入液压油以推动所述活塞杆轴向运动。

3、根据权利要求1或2所述的双液同步注浆清洗切换装置，其特征在于：所述装置还包括有支撑机构；该支撑机构包括定位套、连接挡块、支撑架和防护罩；所述注浆主管路、清洗油缸和清洗水管通过定位套及连接挡块固定于支撑架上，该支撑架固定于用于罩护注浆主管路、清洗油缸和清洗水管的防护罩内。

4、根据权利要求3所述的双液同步注浆清洗切换装置，其特征在于：所述装置还包括有限位装置；该限位装置包括限位开关安装板、限位开关和挡块，该限位开关安装板连接并固定于所述防护罩上，该限位开关固定在限位开关安装板上，所述挡块固定在清洗水管上以触发该限位开关。

5、根据权利要求3所述的双液同步注浆清洗切换装置，其特征在于：所述若干浆管采用嵌套和螺纹形式连接。

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