CN103835730B - 一种圆形断面同步旋喷注浆装置 - Google Patents

一种圆形断面同步旋喷注浆装置 Download PDF

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Abstract

一种圆形断面同步旋喷注浆装置，包括两端连接工具管的钢管节、用于传输泥浆的注浆管、由若干马达驱动旋转的转环和向该钢管节与土体之间注入泥浆的若干喷头；其中，钢管节的管壁上设有沿圆周的环形凹槽和连通注浆管的传输孔；转环通过位于两侧面的滑动支撑块嵌装在钢管节的环形凹槽内并能够旋转，该转环的内壁上开有一与钢管节的传输孔连通的圆周储浆槽以及与该圆周储浆槽连通且沿径向穿透转环的若干输浆孔；喷头固定连接于转环的外壁上且随之一起旋转，该喷头设有与输浆孔对应连通的注浆孔。本发明能够及时向顶管机周围注浆，快速形成均匀的泥浆套，降低了隧道管片与土体的摩擦力，达到了防止土体变形、控制地面沉降和减少隧道后期变形的目的。

Description

一种圆形断面同步旋喷注浆装置
技术领域
本发明涉及一种隧道施工设备，具体涉及一种适用于圆形断面的同步旋喷注浆装置，属于建筑机械领域。
背景技术
隧道顶管法的施工过程是，在工作坑内借助于主顶油缸及管道间、中继间的推力，把工具管和掘进机从工作坑内推入土层，前一节管子顶入之后，后一节管子再继续顶进，直到隧道贯通，顶管机到达接收坑为止。顶管施工关键的问题是一次性顶进的长度，若实现一次顶入一段理想的长度，关键在于顶力。影响顶力最主要的因素是管道与土壤的摩擦力，目前有效的减阻措施一般是通过向管道与土壤间注入泥浆，一是在管道外围形成泥浆套来润滑减阻，二是泥浆起到填补和支撑作用。
经检索发现，中国专利《超长距离大口径钢顶管泥浆减阻系统设计》（申请号201110386988.6），该发明在顶管掘进机的前五节钢管节的每节钢管节的注浆断面上设置四只泥浆孔，且四只泥浆孔在全断面的上、下、左、右对称布置；从第六节至最后一节的每节钢管节的注浆上半断面上设置四只泥浆孔，该四只泥浆孔位于注浆断面的上半区并左、右对称布置。
该专利的技术方案在钢管节外周设置了多个固定的注浆孔，由于设置的注浆孔位置固定，从而导致靠近注浆孔处的注浆量大，远离注浆孔处的注浆量小，因此不利于注浆控制和泥浆套的形成，并且达到预期注浆效果的速度较慢。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种圆形断面同步旋喷注浆装置，以降低管节与土体的阻力，提高注浆效率，快速形成泥浆套，减少顶管机掘进过程中引起的土层扰动，防止管片偏移和隧道后期变形。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种圆形断面同步旋喷注浆装置，安装在顶管机尾部的工具管之间，其特征在于：所述注浆装置包括两端连接所述工具管的钢管节、用于传输泥浆的注浆管、由若干马达驱动旋转的转环和向该钢管节与土体之间注入泥浆的若干喷头；
所述钢管节的管壁上设有沿圆周的环形凹槽和连通所述注浆管的传输孔；
所述转环通过位于两侧面的滑动支撑块嵌装在所述钢管节的环形凹槽内并能够旋转，该转环的内壁上开有一与所述钢管节的传输孔连通的圆周储浆槽以及与该圆周储浆槽连通且沿径向穿透所述转环的若干输浆孔；
所述喷头固定连接于所述转环的外壁上且随之一起旋转，该喷头设有与所述转环的输浆孔对应连通的注浆孔。
作为进一步改进，所述的转环的两侧面各设有一环形的支撑槽，所述钢管节的环形凹槽相对该转环的侧面上设置有位置与该支撑槽相应的环形的滑块槽，所述滑动支撑块部分嵌入所述支撑槽，部分嵌入所述滑块槽以定位所述转环。
作为进一步改进，所述的马达固定于所述钢管节的内壁上，所述转环的内壁上设有内齿圈，该马达的轴上连接有齿轮与该内齿轮进行啮合。
作为进一步改进，所述的转环与钢管节的环形凹槽之间设有大密封圈，所述转环的圆周储浆槽的两侧设有小密封圈。
作为进一步改进，所述的若干喷头和输浆孔沿转环的圆周均匀分布。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述装置注浆时，注浆管将浆液输送至转动的转环上的圆周储浆槽，再通过各输浆孔传送至随转环转动的喷头喷出，从而在土体和管节间形成泥浆套。由于圆周储浆槽连通所有输浆孔和喷头，因此喷头喷口处的泥浆压力与注浆管处的泥浆压力保持一致，又因为喷头是旋转注浆，所以当管节外某个区域土体压力已达到要求，则喷头经过该区域时便会停止注浆；当喷头旋转经过土体压力未达标的区域时，则喷头会继续注浆，从而能使顶管机周围的注浆量和土体压力达到均匀一致。本发明能够及时的向顶管机周围注浆，快速形成均匀的泥浆套填充盾尾间隙，有效地降低了隧道管片与土体的摩擦力，达到防止土体变形、控制地面沉降和减少隧道后期变形的目的。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为钢管节的示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为图3的B-B剖视图。
图6为转环的剖视图。
图7为图6的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步说明，但不应因此而限制本发明的保护范围。
本发明所述圆形断面同步旋喷注浆装置安装在顶管机尾部的工具管之间，跟随顶管机一起前进，能够及时向顶管机周围注浆，快速均匀地形成泥浆套，有效降低隧道管片与土体的摩擦力，填充盾尾间隙。
请参阅图1和图2，图示圆形断面同步旋喷注浆装置包括钢管节3、注浆管8、转环2、马达7和若干喷头1。
请结合参阅图2、图3、图4和图5，所述钢管节3的两端设有接头，以与其他工具管连接。该钢管节3中部的管壁上设有沿圆周的环形凹槽31，用于放置所述转环2；在所述钢管节3内部的两侧对称焊接有容纳所述马达7和注浆管8的空间34，该空间34的管壁上设有传输孔32，该传输孔32连通用于传输泥浆的注浆管8。
请结合参阅图2、图6和图7，所述转环2嵌装在所述钢管节3的环形凹槽31内并能够旋转；为了使转环2转动顺利，在所述钢管节3与该转环2之间设置有滑动支撑块6，所述转环2的两侧面各设有一环形的支撑槽24，见图6，所述钢管节3的环形凹槽31相对该转环2的侧面上设置有环形的滑块槽33，该滑块槽33的位置与该支撑槽24相应，见图4，所述滑动支撑块6部分嵌入所述支撑槽24，部分嵌入所述滑块槽33以定位所述转环2，所述转环2的两侧面与环形凹槽31的侧面贴合，形成紧密接触的结合面，从而使所述转环2通过位于两侧面的滑动支撑块6旋转地嵌装在所述钢管节3的环形凹槽31内。
请参阅图2和图6，所述转环2右部的内壁上开有一圆周储浆槽21以及沿径向穿透所述转环2的若干输浆孔22，该圆周储浆槽21与所述钢管节3的传输孔32连通，见图2，所有的输浆孔22与该圆周储浆槽21连通并且沿转环2的圆周均匀分布。所述转环2左部的内壁上设有内齿圈23，见图7。
为了保证密封，在所述的转环2与钢管节3的环形凹槽31之间设有大密封圈4，见图2，所述转环2的圆周储浆槽21的两侧设有小密封圈5。
请参阅图2，所述的马达7容纳于所述空间34内且固定于所述钢管节3的内壁上，该马达7的轴上连接有齿轮71，该齿轮71与所述转环2的内齿轮23进行啮合，从而所述马达7通过所述齿轮71驱动转环2进行旋转。本实施例中，所述马达7的数量为2个。
所述的若干喷头1用以向所述钢管节3与土体之间注入泥浆，其固定连接于所述转环2的外壁上，并且沿该转环2的圆周均匀分布，所述喷头1能够随转环2一起旋转；每一喷头1设有与所述转环2的输浆孔22连通的注浆孔11，并且所述注浆孔11与输浆孔22一一对应。
本发明所述装置运行时，注浆管8经过钢管节3上的传输孔32将浆液输送至圆周储浆槽21，再通过转环2上的输浆孔22注入多个喷头1同时喷出，与此同时，马达7驱动转环2带动喷头1旋转喷浆，在土体和钢管节3间形成泥浆套。
本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，所作出的任何修改、等同替换、显而易见的变型和改进，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种圆形断面同步旋喷注浆装置，安装在顶管机尾部的工具管之间，其特征在于：所述注浆装置包括两端连接所述工具管的钢管节、用于传输泥浆的注浆管、由若干马达驱动旋转的转环和向该钢管节与土体之间注入泥浆的若干喷头；
所述钢管节的管壁上设有沿圆周的环形凹槽和连通所述注浆管的传输孔；
所述转环通过位于两侧面的滑动支撑块嵌装在所述钢管节的环形凹槽内并能够旋转，该转环的内壁上开有一与所述钢管节的传输孔连通的圆周储浆槽以及与该圆周储浆槽连通且沿径向穿透所述转环的若干输浆孔；
所述喷头固定连接于所述转环的外壁上且随之一起旋转，该喷头设有与所述转环的输浆孔对应连通的注浆孔。
2.根据权利要求1所述的圆形断面同步旋喷注浆装置，其特征在于：所述的转环的两侧面各设有一环形的支撑槽，所述钢管节的环形凹槽相对该转环的侧面上设置有位置与该支撑槽相应的环形的滑块槽，所述滑动支撑块部分嵌入所述支撑槽，部分嵌入所述滑块槽以定位所述转环。
3.根据权利要求1或2所述的圆形断面同步旋喷注浆装置，其特征在于：所述的马达固定于所述钢管节的内壁上，所述转环的内壁上设有内齿圈，该马达的轴上连接有齿轮与该内齿圈进行啮合。
4.根据权利要求1或2所述的圆形断面同步旋喷注浆装置，其特征在于：所述的转环与钢管节的环形凹槽之间设有大密封圈，所述转环的圆周储浆槽的两侧设有小密封圈。
5.根据权利要求1或2所述的圆形断面同步旋喷注浆装置，其特征在于：所述的若干喷头和输浆孔沿转环的圆周均匀分布。
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