CN113605906B - 盾构机的盾体及其掘进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构机相关技术领域，公开了盾构机的盾体及其掘进方法，包括盾体，盾体上安装有刀盘，盾体上靠近刀盘一侧安装有可转动的支护套管，盾体中设有用于驱动支护套管转动的转动驱动机构，支护套管与盾体之间安装有滑动套管，支护套管上安装有注浆连接头，滑动套管上安装有与注浆连接头对应设置的注浆头，注浆头与注浆连接头连接，还包括用于驱动滑动套管滑动的滑动驱动机构通过将支护套管和滑动套管叠加设置，结构布局简单，避免了对盾体的大幅度改造即可完成大范围的注浆操作，从而避免了直接在盾体上设置注浆口，导致的盾体强度降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机相关技术领域，具体为盾构机的盾体及其掘进方法。
背景技术
一般盾构机刀盘的开挖直径大于管片外径，挖掘时，盾体与挖掘隧道之间形成间隙，此间隙如不及时进行填充，会导致地层变形、沉降等问题，所以在施工过程中，一般采用注浆的方式进行填充，常规的盾构注浆主要包括盾尾同步注浆及管片二次注浆，但在多线小净距、浅覆土、小净距侧穿、近距离下穿、过江过河以及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进时，常规的盾构注浆难以满足工程安全控制要求，特别是切口发生冒顶和塌陷时，常规的注浆方式难以对切口处进行及时注浆，影响掘进效果，针对上述问题，提出了本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供盾构机的盾体及其掘进方法，用于克服现有技术中盾构机注浆方式单一，难以满足复杂掘进情况的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
本发明的盾构机的盾体及其掘进方法，包括盾体，所述盾体上安装有刀盘，所述盾体上靠近所述刀盘一侧安装有可转动的支护套管，所述盾体中设有用于驱动所述支护套管转动的转动驱动机构，所述支护套管与所述盾体之间安装有滑动套管，所述支护套管上安装有注浆连接头，所述滑动套管上安装有与所述注浆连接头对应设置的注浆头，所述注浆头与所述注浆连接头连接，还包括用于驱动所述滑动套管滑动的滑动驱动机构。
进一步地，所述注浆连接头的端部以及侧面均设有注浆口。
进一步地，所述注浆连接头可滑动地安装在所述支护套管中。
进一步地，所述滑动套管中设有第一伸缩件，所述注浆头与所述第一伸缩件的伸缩端连接。
进一步地，所述滑动驱动机构包括安装在所述支护套管中的第二伸缩件，所述第二伸缩件的伸缩端与所述滑动套管连接。
进一步地，所述支护套管内壁设有滑轨，所述滑动套管上设有与所述滑轨对应的轨槽，所述第二伸缩件安装在所述滑轨中。
进一步地，所述滑动套管长度大于所述支护套管的长度。
进一步地，所述滑动套管滑动最大距离小于所述滑动套管与所述支护套管的接触长度。
盾构机的盾体的掘进方法，刀盘转动进行挖掘，盾体向前运动，当切口处出现塌陷时，启动提前注浆，并向注浆头发送开启指令，注浆头通过注浆连接头进行初次注浆，防止切口处出现进一步塌陷，初次注浆完成后，开启滑动驱动机构，使滑动套管向盾尾方向滑动设定距离，滑动套管到达指定位置后，注浆头再次开启进行二次注浆。
进一步地，所述注浆头接收开启指令或关闭指令，提前注浆过程中，向需要注浆区域的注浆头发送开启指令。
本发明的有益效果 ：
通过将支护套管和滑动套管叠加设置，结构布局简单，避免了对盾体的大幅度改造即可完成大范围的注浆操作，从而避免了直接在盾体上设置注浆口，导致的盾体强度降低的问题；
通过滑动驱动机构的设置，滑动套管可向尾盾方向运动至指定距离，进行二次注浆，从而对切口附近和初次注浆位置附近进行注浆，防止切口的的塌陷蔓延至周围；
通过转动驱动机构的设置，使支护套管和滑动套管同步转动，从而使注浆更加均匀，避免由于土壤阻隔导致存在浆料无法进入或浆料不均匀的情况，使浆料对土层的改造效果更好，便于之后的继续掘进，也可在注浆完成后继续进行转动，使浆料分布更加均匀；
根据实际的塌陷情况，通过使滑动套管向外运动不同的距离，实现对注浆范围的调节，从而能够适应多种情况。
浆料通过注浆连接头的端部以及侧面的注浆口同时排出，使注浆更加均匀，也使注浆过程更加快速，避免切口处出现进一步的塌陷。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的盾构机的盾体的正视结构示意图；
图2是滑动套管向外滑动后进行二次注浆时的正视结构示意图；
图3是支护套管与滑动套管连接位置的侧剖视图；
图4是盾构机的盾体的侧视图；
图5是支护套管与滑动套管处的正剖视图；
图6是滑动套管向外滑动后进行二次注浆时的正剖视图；
图7是图6中支护套管与滑动套管连接处的放大示意图。
具体实施方式
下面结合图1-7对本发明进行详细说明。
本发明的盾构机的盾体及其掘进方法，包括盾体1，盾体1包括前盾、中盾和尾盾，盾体1上安装有刀盘2，盾体1上靠近刀盘2一侧安装有可转动的支护套管3，盾体1中设有用于驱动支护套管3转动的转动驱动机构，转动驱动机构可以为设置在盾体中的电机，支护套管3与盾体1之间安装有滑动套管4，滑动套管4与支护套管3滑动连接，支护套管3上安装有注浆连接头5，滑动套管4上安装有与注浆连接头5对应设置的注浆头6，注浆头6可与注浆连接头5连接，还包括用于驱动滑动套管4滑动的滑动驱动机构。
注浆连接头5的端部以及侧面均设有注浆口。
注浆连接头5可滑动的安装在支护套管3中，注浆连接头5的安装槽中设有弹簧，用于连接注浆连接头5，在注浆连接头5向外滑动后，在弹簧的作用下自动复位。
滑动套管4中设有第一伸缩件7，注浆头6与第一伸缩件7的伸缩端连接，第一伸缩件7可以为气缸、电缸、液压缸等。
进行掘进工作时，刀盘2转动进行挖掘，盾体向前运动，当切口处出现塌陷时，启动提前注浆，第一伸缩件7使注浆头6向外伸出并与注浆连接头5连接，同时使注浆连接头5向外伸出，使侧面注浆口露出，注浆头6开启注浆，浆料通过注浆连接头5排出，注入到盾体与洞壁之间，浆料通过注浆连接头5的端部以及侧面的注浆口同时排出，使注浆更加均匀，也使注浆过程更加快速，避免切口处出现进一步的塌陷，初次注浆完成后，滑动驱动机构驱动滑动套管4向尾盾方向运动至指定距离，注浆头6再次开启进行二次注浆，从而对切口附近和初次注浆位置附近进行注浆，防止切口的的塌陷蔓延至周围，在二次注浆的过程中，支护套管3对初次注浆的位置进行支护，进一步防止塌陷，在注浆的过程中，可启动转动驱动机构，使支护套管3和滑动套管4同步转动，从而使注浆更加均匀，避免由于土壤阻隔导致存在浆料无法进入或浆料不均匀的情况，使浆料对土层的改造效果更好，便于之后的继续掘进；完成两次注浆后，浆料对土层进行改造完成后继续进行掘进；通过将支护套管3和滑动套管4叠加设置，结构布局简单，避免了对盾体的大幅度改造即可完成大范围的注浆操作，从而避免了直接在盾体上设置注浆口，导致的盾体强度降低的问题，并且，注浆范围可调，根据实际的塌陷情况，使滑动套管4向外运动不同的距离，实现对注浆范围的调节，从而能够适应多种情况。
有益地，滑动驱动机构包括安装在支护套管3中的第二伸缩件9，第二伸缩件9的伸缩端与滑动套管4连接。
有益地，支护套管3内壁设有滑轨8，滑动套管4上设有与滑轨8对应的轨槽10，轨槽10中设有连通孔，连通孔与外界连通，便于滑动套管4向支护套管3内滑动时，轨槽10中的浆料通过连通孔排出，第二伸缩件9安装在滑轨8中。
有益地，滑动套管4长度大于支护套管3的长度，从而当切口附近的洞壁塌陷时，位于支护套管3外的滑动套管4能够阻止进一步向内塌陷，预留出滑动套管4向外滑动的空间，避免滑动套管4向外滑动时受到土壤岩层阻拦，也避免了滑动套管4向外滑动时将土壤向后推出，导致需要使用更多浆料进行注浆。
有益地，滑动套管4滑动最大距离小于滑动套管4与支护套管3的接触长度，从而在滑动套管4向外滑动后，尾部仍与支护套管3接触，避免浆料进入支护套管3与盾体1之间，进而避免了浆料进入盾体1内。
盾构机的盾体的掘进方法，刀盘转动进行挖掘，盾体向前运动，当切口处出现塌陷时，启动提前注浆，并向注浆头发送开启指令，注浆头通过注浆连接头进行初次注浆，防止切口处出现进一步塌陷，初次注浆完成后，开启滑动驱动机构，使滑动套管向盾尾方向滑动设定距离，滑动套管到达指定位置后，注浆头再次开启进行二次注浆。
有益地，所述注浆头接收开启指令或关闭指令，提前注浆过程中，向需要注浆区域的注浆头发送开启指令。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.盾构机的盾体，其特征在于：包括盾体（1），所述盾体（1）上安装有刀盘（2），所述盾体（1）上靠近所述刀盘（2）一侧安装有可转动的支护套管（3），所述盾体（1）中设有用于驱动所述支护套管（3）转动的转动驱动机构，所述支护套管（3）与所述盾体（1）之间安装有滑动套管（4），所述支护套管（3）上安装有注浆连接头（5），所述滑动套管（4）上安装有与所述注浆连接头（5）对应设置的注浆头（6），还包括用于驱动所述滑动套管（4）滑动的滑动驱动机构，当切口处出现塌陷时，启动提前注浆，注浆头（6）通过注浆连接头（5）进行初次注浆，防止切口处出现进一步塌陷，初次注浆完成后，开启滑动驱动机构，使滑动套管（4）向盾尾方向滑动设定距离，滑动套管（4）到达指定位置后，注浆头（6）再次开启进行二次注浆。
2.根据权利要求1所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述注浆连接头（5）的端部以及侧面均设有注浆口。
3.根据权利要求2所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述注浆连接头（5）可滑动地安装在所述支护套管（3）中。
4.根据权利要求3所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述滑动套管（4）中设有第一伸缩件（7），所述注浆头（6）与所述第一伸缩件（7）的伸缩端连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述滑动驱动机构包括安装在所述支护套管（3）中的第二伸缩件（9），所述第二伸缩件（9）的伸缩端与所述滑动套管（4）连接。
6.根据权利要求5所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述支护套管（3）内壁设有滑轨（8），所述滑动套管（4）上设有与所述滑轨（8）对应的轨槽（10），所述第二伸缩件（9）安装在所述滑轨（8）中。
7.根据权利要求1-4、6中任意一项所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述滑动套管（4）长度大于所述支护套管（3）的长度。
8.根据权利要求7所述的盾构机的盾体，其特征在于：所述滑动套管（4）滑动最大距离小于所述滑动套管（4）与所述支护套管（3）的接触长度。
9.应用于根据权利要求1-8任意一项所述的盾构机的盾体的掘进方法，其特征在于：刀盘转动进行挖掘，盾体向前运动，当切口处出现塌陷时，启动提前注浆，并向注浆头发送开启指令，注浆头通过注浆连接头进行初次注浆，防止切口处出现进一步塌陷，初次注浆完成后，开启滑动驱动机构，使滑动套管向盾尾方向滑动设定距离，滑动套管到达指定位置后，注浆头再次开启进行二次注浆。
10.根据权利要求9所述的掘进方法，其特征在于：所述注浆头接收开启指令或关闭指令，提前注浆过程中，向需要注浆区域的注浆头发送开启指令。
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