CN110242325A - 一种盾构机复合管双液注浆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构机双液注浆领域，具体说是一种盾构机复合管双液注浆装置，包括注浆块，所述注浆块内设置有至少一套的双液注浆机构；所述双液注浆机构包括A液注入通道、B液注入管、密封冲洗通道和反冲洗活塞机构；所述A液注入通道设置于所述注浆块内，所述A液注入通道内嵌套设置有B液注入管；所述密封冲洗通道设置于A液注入通道一侧的注浆块内；所述反冲洗活塞机构位于密封冲洗通道内，且反冲洗活塞机构端部密封且内部中空设置，所述反冲洗活塞机构的内腔外接高压C液，本发明的盾构机复合管双液注浆装置，安装相对简单，检修时间短，注浆管路不易拥堵，A、B液混合相对充分，并且制造工艺简单，加工成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机双液注浆领域，具体说是一种盾构机复合管双液注浆装置。
背景技术
盾构机在掘进的过程中，如果遇到富水地质或隧道顶部出现重要建筑物或管片与地层之间存在超挖间隙，就会向坑道内注入浆液来维持压力平衡，否则就可能出现管片上浮或管片接缝和尾隙的渗水、地表沉降的问题，甚至出现塌方，造成道路中断或者重要建筑受损，给施工方带来不良影响和经济损失, 单液注浆由于凝固速度较慢，特定工况下不能及时对开挖地质层形成及时支护，因此，目前双液同步注浆系统在盾构法施工中被广泛采用。
双液注浆，也就是将A液与B液交替或混合后注入地层土壤中，两种溶液迅速反应生成支护能力更强的混合体，起到支撑和填充孔隙的作用，使开挖地层的强度和承载能力提高。
目前，在盾构掘进领域双液注浆的A、B液注入量比例大多为10:1，双液注浆大致分为两种模式：一是水泥（A液）管路中挺插入软管在近出口端输入水玻璃（B液）简单混合后，喷出注浆口，当停止注浆时A液阀关闭，同时，将B液管中注入清水（C液）清洗B液管，残余冲洗液直接冲入坑道，当尚未凝固的水泥浆受地层和水泥浆的压力返回注浆管，极易引起堵管，不得不疏通，增加了人员成本，也直接影响施工进度。此类双液注浆制造方便，成本低，主要是欧美企业采用。
二是采用具备与外界自封闭返冲洗装置，当注浆作业时，由双作用液压油缸开启，带动推杆，打开封闭出浆口，AB液分两路输入在接近出口进行混合，混合后喷出注浆口。当注浆作业完后，关闭注浆口，连通C液，清洗B液喷嘴，并浆多余的水泥浆返冲回残浆池，实现对管路的清洗。此模式主要是日系企业采用，而此模式较前一种模式，制作工艺复杂，成本高，对施工人员要求高，在停止施工时，如出现误操作，很容易堵塞管路，疏通管路非常困难。
在激烈的市场竞争中，特别是在国际市场日趋白热化的前提下，同步注浆系统高效稳定的工作和制作成本的降低，成为新的攻克难关。
发明内容
本发明的发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，从而实现一种盾构机复合管双液注浆装置，该装置安装相对简单，检修时间短，注浆管路不易拥堵，A、B液混合相对充分，并且制造工艺简单，加工成本相对较低。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种盾构机复合管双液注浆装置，包括注浆块，所述注浆块内设置有至少一套的双液注浆机构；所述双液注浆机构包括A液注入通道、B液注入管、密封冲洗通道和反冲洗活塞机构；所述A液注入通道设置于所述注浆块内，所述A液注入通道内嵌套设置有B液注入管，所述B液注入管的出液端位于A液注入通道出口端内侧；所述密封冲洗通道设置于A液注入通道一侧的注浆块内，所述密封冲洗通道出口端内侧与A液注入通道交汇互通，密封冲洗通道的出口端为浆液喷口；所述反冲洗活塞机构位于密封冲洗通道内，且反冲洗活塞机构端部密封且内部中空设置，反冲洗活塞机构密封端部后侧开有清洗喷液孔，所述反冲洗活塞机构的内腔外接高压C液。
进一步地，所述B液注入管的出液口处设置有B液自闭喷嘴，B液自闭喷嘴包括单向阀，所述单向阀内设置有螺旋导流柱，所述螺旋导流柱上设置有螺旋导流槽，AB液混合时，A液轴向流动，B液通过螺旋导流后，径向喷射时横切A液，实现充分混合。
进一步地，所述单向阀为针式单向阀，包括阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺母，所述螺旋导流柱滑动套设于阀体内部的阀芯外围，调压螺母通过螺纹结构设置于阀芯上，所述螺旋导流柱和调压螺母之间的阀芯外围套设调压弹簧；所述阀体和阀芯的端面配合处设置有O型密封圈。
进一步地，所述反冲洗活塞机构包括中空且两端均设置有活塞环的活塞，两端活塞环之间的活塞侧壁上设置有清洗喷液孔，所述活塞尾端连接设置有中空的推杆，所述推杆的内腔外接高压C液，所述推杆后侧设置有导向限位座，所述推杆从导向限位座内穿过，所述导向限位座的一侧设置有推杆动力机构，用于推拉推杆在密封冲洗通道内往复移动。
进一步地，活塞两端的活塞环之间的距离不小于A液注入通道的截面宽度，使清洗喷液孔的长度不小于A液注入通道的截面宽度，保证C液清洗液的出液量，从而保证A液注入通道的反冲洗效果。
进一步地，所述推杆动力机构为双作用液压缸，所述双作用液压缸外接盾构机液压驱动系统。
进一步地，所述双液注浆机构为两套，且两套双液注浆机构相对于注浆块轴线对称设置，可在原同样尺寸注浆块范围内实现用一套备一套的功能。
本发明的盾构机复合管双液注浆装置的工作原理：
当本双液注浆装置进行注浆操作时，推杆动力机构拉动推杆，从而最终拉动反冲洗活塞机构的活塞向密封冲洗通道的内侧深处运动，使活塞前端面位于A液注入通道出口处的后侧，使A液注入通道和浆液喷口连通，由于B液注入管嵌套在A液注入通道内，且B液设置有带螺旋导流柱的单向阀，B液喷出后旋切A液，更加均匀的混合后从浆液喷口处喷出。
当本双液注浆装置进行反冲洗操作时，推杆动力机构推动推杆，从而最终推动反冲洗活塞机构的活塞向密封冲洗通道的浆液喷口方向运动，最终封堵浆液喷口，防止未凝固的水泥浆受地层和水泥浆的压力返回注浆喷口内，此时，活塞环之间的清洗喷液孔正对A液注入通道的出口处，使中空推杆内腔和A液注入通道连通，高压C液清洗水从推杆内经清洗喷液孔喷射进A液注入通道内进行反冲洗，由于B液注入管出口具有单向阀，B液注入管内的B液不会受冲洗水的影响，C液冲洗水冲洗A液注入通道后返冲回盾构机残浆池，实现对管路的清洗。
本发明的盾构机复合管双液注浆装置的有益效果：
1.本发明的盾构机复合管双液注浆装置，采用两路管路深孔加工，双管路中再嵌套管道实现复合功能，加工制造成本减半，再原板幅的基础上设置一主一备结构，减少一半的盾尾焊接工作量，与单液注浆块成本接近，制造成本大幅降低，增加了同业竞争力。
2.本发明的盾构机复合管双液注浆装置，B液自闭喷嘴采用径向螺旋喷射方式，采用针式单向阀，阀体内设计螺旋导流槽，A、B液混合时，A液轴向流动，B液通过螺旋导流后，径向喷射时横切A液，实现A、B液混合更加充分，同时又可以使B液不会受冲洗水的影响。
3.本发明的盾构机复合管双液注浆装置，可以有效的克服混合浆由于外部压力返回注浆管路，造成管路极易拥堵的缺陷，增加了双液注浆装置的可靠性，提高设备的在线率，进一步保证了施工的连续性和施工效率。
附图说明
图1是本发明的盾构机复合管双液注浆装置的结构示意图；
图2是图1中A的放大结构示意图；
图3是B液自闭喷嘴的结构示意图；
图4是B液自闭喷嘴的阀体和阀芯装配爆炸示意图；
图5是B液自闭喷嘴的螺旋导流柱的结构示意图；
图6是图5的俯视结构示意图。
图中：1-A液注入通道，2-B液注入管，201-B液自闭喷嘴，211-阀体，212-阀芯，213-调压弹簧，214-调压螺母，215-螺旋导流柱，251-螺旋导流槽，251-螺旋导流槽，216-O型密封圈，3-密封冲洗通道，4-反冲洗活塞机构，401-活塞，411-活塞环，412-清洗喷液孔，402-推杆，403-导向限位座，404-推杆动力机构，5-注浆块，6-浆液喷口，7-A液进口，8- B液进口，9-C液进口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的盾构机复合管双液注浆装置做更加详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-6，本实施例的盾构机复合管双液注浆装置，包括注浆块5，所述注浆块5内设置有两套的双液注浆机构，且两套双液注浆机构相对于注浆块5轴线对称设置，可在原同样尺寸注浆块5范围内实现用一套备一套的功能，可以进一步保证设备的工作连续性，提高设备的施工在线率；在本实施例中，双液注浆机构包括A液注入通道1、B液注入管2、密封冲洗通道3和反冲洗活塞机构4；所述A液注入通道1设置于所述注浆块5内，所述A液注入通道1内嵌套设置有B液注入管2，所述B液注入管2的出液端位于A液注入通道1出口端内侧，为了优化加工制造难度，密封冲洗通道3与A液注入通道1的孔道均采用Φ40的孔，加工时不再需要频繁更换工装和重新找正，可降低成本并有利于大批量生产，A液注入通道1及密封冲洗通道3均为Φ40，增加了流量，还可以提升注浆速度；
所述密封冲洗通道3设置于A液注入通道1一侧的注浆块5内，所述密封冲洗通道3出口端内侧与A液注入通道1交汇互通，密封冲洗通道3的出口端为浆液喷口6；所述反冲洗活塞机构4位于密封冲洗通道3内，且反冲洗活塞机构4端部密封且内部中空设置。
参见图1和图2，在本实施例中，反冲洗活塞机构4包括中空且两端均设置有活塞环411的活塞401，两端活塞环411之间的活塞401侧壁上设置有清洗喷液孔412，所述活塞401尾端连接设置有中空的推杆402，所述推杆402的内腔外接高压C液，在盾构掘进领域，C液为清洗水，所述推杆402后侧设置有导向限位座403，所述推杆402从导向限位座403内穿过，所述导向限位座403的一侧设置有推杆动力机构404，用于推拉推杆402在密封冲洗通道3内往复移动，所述推杆动力机构404为双作用液压缸，用于推动或者回拉推杆，所述双作用液压缸外接盾构机液压驱动系统，双作用液压缸是指能由活塞的两侧输入压力油的液压缸，单作用液压缸是指其中一个方向的运动用油压实现，返回时靠自重或弹簧等外力，这种油缸的两个腔只有一端有油，另一端则与空气接触；双作用液压缸就是两个腔都有油，两个方向的动作都要靠油压来实现。
参见图3-6，为B液自闭喷嘴的结构示意图，所述B液注入管2的出液口处设置有B液自闭喷嘴201，B液自闭喷嘴201包括单向阀，所述单向阀内设置有螺旋导流柱215，所述螺旋导流柱215上设置有螺旋导流槽251，A、B液混合时，A液轴向流动，B液通过螺旋导流后，径向喷射时横切A液，实现充分混合。
在本实施例中，结合工作环境和制造成本，所述单向阀选用针式单向阀，包括阀体211、阀芯212、调压弹簧213和调压螺母214，所述螺旋导流柱215滑动套设于阀体211内部的阀芯212外围，调压螺母214通过螺纹结构设置于阀芯212上，所述螺旋导流柱215和调压螺母214之间的阀芯212外围套设调压弹簧213；为了实现阀体和阀芯压紧时的密封，所述阀体211和阀芯212的端面配合处设置有O型密封圈216，所述O型密封圈216安装前，首先在阀体的端面上开设密封圈安装槽，可直接在阀体211端面上铣削或其他工艺开出密封圈安装槽，且密封圈安装槽的槽宽略小于O型密封圈216的横截面直径。
为了达到更好的反冲洗效果，所述活塞401两端的活塞环411之间的距离不小于A液注入通道1的截面宽度，使清洗喷液孔412的长度不小于A液注入通道1的截面宽度，保证C液清洗液的出液量，从而保证A液注入通道1的反冲洗效果。
当本双液注浆装置进行注浆操作时，推杆动力机构404拉动推杆402，从而最终拉动反冲洗活塞机构4的活塞401向密封冲洗通道3的内侧深处运动，使活塞401前端面位于A液注入通道1出口处的后侧，使A液注入通道1和浆液喷口6连通，由于B液注入管2嵌套在A液注入通道1内，且B液设置有带螺旋导流柱215的单向阀，B液喷出后旋切A液，更加均匀的混合后从浆液喷口6处喷出。
当本双液注浆装置进行反冲洗操作时，推杆动力机构404推动推杆402，从而最终推动反冲洗活塞机构4的活塞401向密封冲洗通道3的浆液喷口6方向运动，最终封堵浆液喷口6，防止未凝固的水泥浆受地层和水泥浆的压力返回注浆喷口6内，此时，活塞环411之间的清洗喷液孔412正对A液注入通道1的出口处，使中空推杆402内腔和A液注入通道1连通，高压C液清洗水从推杆402内经清洗喷液孔412喷射进A液注入通道1内进行反冲洗，由于B液注入管出口具有单向阀，B液注入管2内的B液不会受冲洗水的影响，C液冲洗水冲洗A液注入通道1后返冲回盾构机残浆池，实现对管路的清洗。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：包括注浆块，所述注浆块内设置有至少一套的双液注浆机构；
所述双液注浆机构包括A液注入通道、B液注入管、密封冲洗通道和反冲洗活塞机构；
所述A液注入通道设置于所述注浆块内，所述A液注入通道内嵌套设置有B液注入管，所述B液注入管的出液端位于A液注入通道出口端内侧；
所述密封冲洗通道设置于A液注入通道一侧的注浆块内，所述密封冲洗通道出口端内侧与A液注入通道交汇互通，密封冲洗通道的出口端为浆液喷口；
所述反冲洗活塞机构位于密封冲洗通道内，且反冲洗活塞机构端部密封且内部中空设置，反冲洗活塞机构密封端部后侧开有清洗喷液孔，所述反冲洗活塞机构的内腔外接高压C液。
2.根据权利要求1所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述B液注入管的出液口处设置有B液自闭喷嘴，B液自闭喷嘴包括单向阀，所述单向阀内设置有螺旋导流柱，所述螺旋导流柱上设置有螺旋导流槽。
3.根据权利要求2所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述单向阀为针式单向阀，包括阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺母，所述螺旋导流柱滑动套设于阀体内部的阀芯外围，调压螺母通过螺纹结构设置于阀芯上，所述螺旋导流柱和调压螺母之间的阀芯外围套设调压弹簧。
4.根据权利要求3所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述阀体和阀芯的端面配合处设置有O型密封圈。
5.根据权利要求1所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述反冲洗活塞机构包括中空且两端均设置有活塞环的活塞，两端活塞环之间的活塞侧壁上设置有清洗喷液孔，所述活塞尾端连接设置有中空的推杆，所述推杆的内腔外接高压C液，所述推杆后侧设置有导向限位座，所述推杆从导向限位座内穿过，所述导向限位座的一侧设置有推杆动力机构，用于推拉推杆在密封冲洗通道内往复移动。
6.根据权利要求5所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：活塞两端的活塞环之间的距离不小于A液注入通道的截面宽度。
7.根据权利要求5所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述推杆动力机构为双作用液压缸，所述双作用液压缸外接盾构机液压驱动系统。
8.根据权利要求1所述的盾构机复合管双液注浆装置，其特征在于：所述双液注浆机构为两套，且两套双液注浆机构相对于注浆块轴线对称设置。
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