CN101812994B - 同步注浆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道掘进机同步注浆系统。目的是可以实现在本地和在远程不同情况的控制注浆的开启，控制注浆时间，注浆压力。为实现上述发明目的，一种同步注浆系统，由注入控料部分、注浆机构、清洗机构和阀块组构成，所述的注入控制部分包括注浆控制柜、同步注浆控制箱和阀块控制箱，所述的注浆机构包括A浆注入设备，所述A浆注入设备包括A浆进管，A浆搅拌箱；A浆注入泵；A浆注入泵通过管道与阀块组连接，阀块组分出至少两个注入管道与注入口连接；所述清洗机构包括清水箱，清洗泵；所述清水箱通过管道与清洗泵连接，清洗泵通过管道与注入管道连接，连接处设有回流阀；所述阀块控制箱用于控制阀块组的各个阀门打开与关闭，进而控制注浆与清洗。

Description

同步注浆系统

技术领域

本发明涉及一种隧道掘进机的辅助机构，特别涉及一种隧道掘进机同步注浆系统。

背景技术

隧道掘进机也就是盾构机，它利用液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。

当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。

盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型。

在掘进隧道时，由于开挖面和管片之间还有存有距离，会了防止由于该距离给路面，或是路面上的建筑造成影响，在开挖时就需要将距离填满，以保证路面上不受影响，该过程被称为同步注浆，现在有技术的同步注浆，大多是人工注浆，其注浆速度慢，注浆压力过大，或是压力不够。有些表面上看来是填充了，可是实际上离实际压力还有一定的差距，有些则注入压力过大，使得浆液浪费。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种同步注浆系统，它可以实现在本地和在远程不同情况的控制注浆的开启，控制注浆时间，注浆压力。

为实现上述发明目的，本发明是这样实现的，一种同步注浆系统整体是由注入控制部分、注浆机构、清洗机构和阀块组构成；控制部分是由注浆控制柜、同步注浆控制箱和阀块控制箱，所述注浆控制主要用于启动搅拌箱内的搅拌机，启动注浆的注入泵，控制清水箱的供水和停水，同时用于实现远程操作和近处操作的转换；该控制柜独立于其他部件，是总的控制关节，重要的作用是当远程制失灵时，可以实现本地的人工注入方式，进而避免不必要的停工。所述的注浆机构包括一A浆注入设备；所述A浆注入设备包括A浆进管，A浆搅拌箱，A浆注入泵；所述A浆进管与A浆搅拌箱连接，A浆搅拌箱通过管道与A浆注入泵连接，A浆注入泵通过管道与阀块组连接，阀块组再通过管道注入口连接；该注浆机构是本系统中机械部分的核心机构，所有的电器部分的基础，从A浆进管到A浆搅拌箱现到A浆注入泵，再到阀块组，最后到注入口，是本注入注浆系统注入路径。在上述搅拌箱和A浆注入泵上均设有传感设备，通过盾构机的PLC程序与主机进行数据交流，进而处理生产数据，供同步注浆操作盘使用，所述的同步注浆操作盘用于显示注入信息，设置注入参数，报警显示，显示维修和保养数据，远程操作时，操作员只在同步注浆操作盘按相提示或是根据相关常识进行操作便能完成注浆全过程。

所述清洗机构包括清水箱，清洗泵；所述清水箱通过管道连到搅拌箱与同步注浆泵之间，清洗泵能过管道直接连到注入口。

所述的阀块组通过阀块组控制箱进行电控制，阀块组则通过plc将信息传递给操作盘，用于显示阀块组各个参数。

对上述作进一步的改进，所述的注浆机构包括一B浆注入设备；

所述B浆注入设备包括B浆进管，B浆搅拌箱，B浆注入泵；所述B浆进管与B浆搅拌箱连接，B浆搅拌箱通过管道与B浆注入泵连接，B浆注入泵通过管道与阀块组中的阀连接，阀块组中阀再通管道与注入口连接。在实际应用中，盾构机常会碰到不同的土层，土质，由到不同的土质对注浆有不同的要求，为了适应不同的土质，因此该方案提供了B浆注入，用于适应不同的土质。

对上述技术方案作进一步的细化，在所述的A浆搅拌箱内设有搅拌器和超声波传感器，所述的超声波传感器可以用测定搅拌箱内的液位高低；所述的b浆搅拌箱内设有液位探测器，水平位仪表和控制开关。所述的A浆注入泵和B浆注入泵上均连接有电磁流量计，电触点压力表。

所述的清水箱通过管道连接到搅拌箱与A浆注入泵之间的管道上，在上述两个管道上分别设有上水阀和流料阀。以此来控制是清洗还是注浆，从而达到清洗和注浆的双重目的。

为了更一步的对排出物的管理，所述的清洗机构还包括一个排水搅拌箱，所述的排水搅拌箱通过管道分别A浆进管、A浆注入泵的出浆管，A浆的注入管相连接，且连接管道上均设有控制阀；所述的排水搅拌箱通过一排水管排出。这样将所有的排出物结中到排水搅拌箱内，将排水搅拌箱内残留物进行搅拌后再排出箱外，用于再利用或是直接排出。

所述操作盘显示注入信息可以显示注入过程中所有的信息。

所述操作盘设置的注入参数包括：盾构外径、管片外径、管片长度、A液注入比率、B液注入比率、注浆开始行程、洗净A液的时间、洗净B液的时间，自动注浆流量下限，再注浆开始行程，复位行程。

所述的警报显示可以显示具体部件名称，与之对应的故障和解决方法。

在操作盘上进上述操作，既方便又快捷，且一切都在程序的操作范围内，从操作到显示，到报警，再到提示，最后到排除故障，在一个操作盘上完成，条理清晰，操作方便。

附图说明

图1为本发明的结构流程图。

图2为操作盘的显示画面。

具体实用方式

为了更加清楚的把本专利的结构讲清楚，下面结合附图对本发明作进一步的解释。

如图所示，一种同步注浆系统，由注入控制部分1、注浆机构2、清洗机构3和阀块组4构成，所述的注入控制部分包括注浆控制柜11、同步注浆控制箱12和阀块控制箱13，所述的注浆机构包括A浆注入设备21，该装置包括A浆进管211，A浆搅拌箱212，A浆注入泵213；所述A浆进管211与A浆搅拌箱212连接，A浆搅拌箱212通过管道与A浆注入泵213连接，A浆注入泵213通过管道与阀块组4连接，阀块组4再通过管道与注入口5连接；这样A浆便形成了由制料到注入的全过程。

注浆完成后难免要对设备的保养，特别是注入浆料的管道，搅拌箱的清洗。所述清洗机构3包括清水箱31，清洗泵32；所述清水箱31内装有清水，通过管道清洗泵32连接，清洗泵32再通过管道连接到注入口5，在与注入口连接处设有控制阀，所述的清洗机构还包括一个排水搅拌箱，所述的排水搅拌箱通过管道分别与A浆进管211、A浆注入泵的出浆管213，A浆的注入管211连相连接，且连接管道上均设有控制阀；所述的排水搅拌箱33通过一排水管34排出。需要清洗时，关闭注入口，打开连接A浆注入泵管道上的相应阀体，则清水在清水泵的压力下，从注入口反流到A浆注入泵前，并在此接到排水搅拌箱33内，搅拌后排水搅拌箱由排出管34排水。所述的清水箱通过管道连接到搅拌箱与A浆注入泵之间的管道上，在上述两个管道上分别设有上水阀和流料阀。当需要注浆时关闭上水阀，打开流料阀，A浆注入泵直接从搅拌箱内吸取A浆；当需要清洗A浆注入泵时，则关闭流料阀，打开上水阀，A浆注入泵直接从清水箱内吸取清水用于清洗A浆注入泵。

所述注浆控制柜用手启动搅拌箱内的搅拌机，启动注浆的注入泵，控制清水箱的供水和停水，同时用于实现远程操作和近处操作的转换；所述同步注浆控制箱内置有同步注浆操作盘，所述操作盘用于显示注入信息，设置注入参数，报警显示，显示维修和保养数据；所述阀块控制箱用于控制阀块组的各个阀门打开与关闭，进而控制注浆与清洗；在所述的注浆机构部的各部件上均设有传感设备，所述传感设备通过盾构机的PLC程序与主机进行数据交流，进而处理生产数据，供同步注浆操作盘使用。

盾构机在工作中，考虑到不同的土质，对注浆的要求是不同的，只提供一种浆是不够的，因此我们在加入了B浆注入设备22，它包括B浆进管221，B浆搅拌箱223，B浆注入泵224；B浆进管221与B浆搅拌箱223连接，B浆搅拌箱223通过管道与B浆注入泵224连接，B浆注入泵224通过管道与阀块组4中的阀连接，阀块组中阀再通管道与注入口5连接。这样当遇到不同的土层时，可以根据需要将B浆料配合A浆一起注入，这样可以有效的保证注浆的质量，同时保证了整个工程的质量。

为了更加精确的控制注入量，防止注入浆料的过大，或不足，同时也尽量减少浆料的浪费，在所述的A浆搅拌箱内设有搅拌器和超声波传感器，由于A浆搅拌箱比较大，因此选择安装超声波传感器，该超声波传感可以用测定搅拌箱内的液位高低；而由于B浆搅拌箱比较小，所以所述的b浆搅拌箱内设有液位探测器，用于探测B浆液位，同时还安装有水平位仪表和控制开关。

为了达到最为准确的注入量，绝对保证工程的质量，对于注入浆料的多少做到绝对的控制，在所述的A浆注入泵和B浆注入泵上均连接有电磁流量计，电触点压力表，对注入的流量和压力同时控制，进而计算出注入时间的长短，利用注入时间控制注入量。

所述操作盘设置的注入参数包括：盾构外径、管片外径、管片长度、A液注入比率、B液注入比率、注浆开始行程、洗净A液的时间、洗净B液的时间，自动注浆流量下限，再注浆开始行程，复位行程。所述的警报显示可以显示具体部件名称，与之对应的故障和解决方法。

工作时，首先打开注浆控制柜，选择远程控制，启动搅拌箱内的搅拌机，启动注浆的注入泵，给清水箱的供水。根据同步注浆操作盘上显示的信息，设定注入压力，注入量，注入时间，启动几个注入口，打开阀块组中相应的阀门，一切就绪后开启注入泵，进行注入，这时注入系统会按原先设定的时间，注入压力进行注入。注入完毕便会自动停止。

当有需要时，根据操作盘上显示的信息，同时启动B浆注入，设定B浆的注入量，注入压力，注入时间，打开阀块组中相应的阀门，开启注入泵，同时注入A浆和B浆。

当需要清洗注入管道与阀块组中的阀门时，在操作盘上打开洗清泵，打开注入口端的回流阀以及阀块组中的相应阀门，关闭注入口，在洗清泵的压力下清水从注入管道向回流，经过阀块组中的各阀门，最后流入排水搅拌箱，排水搅拌箱经过搅拌后排出。

如要清洗A浆注入泵，则打开上水阀，关闭流料阀，A浆注入泵直接从清水箱内吸取清水，打开A浆注入泵的出浆管与排水搅拌箱之间的阀门，清洗后的废水直接从管道排到排水搅拌箱内，通过再次搅拌后排出。

若要清洗A浆进管，则直接对A浆进管供清水，打开排水搅拌箱与A浆进管之间的阀门，则清洗后的水直接排到排水搅拌箱内。整体个注浆过程全部由操作盘操控制，十分的简单方便。

如遇到紧急情况，操作盘不方便使用时，则可以通过手动方式，启动注浆控制柜，因其可以启动搅拌箱内的搅拌机，启动注浆的注入泵，控制清水箱的供水和停水，只需要手动启动清洗泵便可以完成简单的注入和清洗。

同时本系统还具有故障排除的功能，因在各个部位均装有感应设备和监控设备，因此对每个部，均做到了时时监控，并通过与PLC程序要相互交换数据，并根据故障特点，将其故障源，以及解决方案显示在操作盘的屏幕上。

Claims (9)

1.一种同步注浆系统，由注入控制部分、注浆机构、清洗机构和阀块组构成，所述的注入控制部分包括注浆控制柜、同步注浆控制箱和阀块控制箱，所述的注浆机构包括一A浆注入设备；所述A浆注入设备包括A浆进管，A浆搅拌箱，A浆注入泵；所述A浆进管与A浆搅拌箱连接，A浆搅拌箱通过管道与A浆注入泵连接，A浆注入泵通过管道与阀块组连接，阀块组分出至少两个注入管道与注入口连接；所述清洗机构包括清水箱，清洗泵；所述清水箱通过管道与清洗泵连接，清洗泵通过管道与注入管道连接，连接处设有回流阀；其特征在于：所述注浆控制柜用于启动搅拌箱内的搅拌机，启动注浆的注入泵，控制清水箱的供水和停水，同时用于实现远程操作和近处操作的转换；所述同步注浆控制箱内置有同步注浆操作盘，所述操作盘用于显示注入信息，设置注入参数，报警显示，显示维修和保养数据；所述阀块控制箱用于控制阀块组的各个阀门打开与关闭，进而控制注浆与清洗；在所述的注浆机构部的各部件上均设有传感设备，所述传感设备通过盾构机的PLC程序与主机进行数据交流，进而处理生产数据，供同步注浆操作盘使用。

2.根据权利要求1所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述的注浆机构包括一B浆注入设备；所述B浆注入设备包括B浆进管，B浆搅拌箱，B浆注入泵；所述B浆进管与B浆搅拌箱连接，B浆搅拌箱通过管道与B浆注入泵连接，B浆注入泵通过管道与阀块组中的阀连接，阀块组中阀再通管道与注入口连接。 

3.根据权利要求2所述的一种同步注浆系统，其特征在于：在所述的A浆搅拌箱内设有搅拌器和超声波传感器，所述的超声波传感器可以用测定搅拌箱内的液位高低；所述的B浆搅拌箱内设有液位探测器，水平位仪表和控制开关。

4.根据权利要求1或2所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述的A浆注入泵和B浆注入泵上均连接有电磁流量计，电触点压力表。

5.根据权利要求1或2所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述的清水箱通过管道连接到搅拌箱与A浆注入泵之间的管道上，在上述两个管道上分别设有上水阀和流料阀。

6.根据权利要求1所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述的清洗机构还包括一个排水搅拌箱，所述的排水搅拌箱通过管道分别A浆进管、A浆注入泵的出浆管，A浆的注入管相连接，且连接管道上均设有控制阀；所述的排水搅拌箱通过一排水管排出。

7.根据权利要求1所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述操作盘用于显示注入过程中所有的信息。

8.根据权利要求1所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述操作盘设置的注入参数包括：盾构外径、管片外径、管片长度、A液注入比率、B液注入比率、注浆开始行程、洗净A液的时间、洗净B液的时间，自动注浆流量下限，再注浆开始行程，复位行程。

9.根据权利要求8所述的一种同步注浆系统，其特征在于：所述的报警显示可以显示具体部件名称，与之对应的故障和解决方法。 

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