CN114922660B - 一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地铁隧道壁后现场浇注技术领域的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法，包括注浆管，沿所述注浆管的轴线设置有两个第一环套，两个所述第一环套之间设置有三组支撑装置，三组所述支撑装置沿所述注浆管周向环形阵列布置；本发明有效解决了现有的隧道壁后注浆设备通过注浆管穿过隧道管片的预留注浆孔向隧道管壁后侧注入填充浆液，通常需要操作人员控制注浆管在隧道管片的注浆孔内进行转动改变注浆角度，从而达到在注浆孔附近快速均匀的注浆，由于注浆过程存在震动现象，从而使得注浆管与管片注浆孔之间出现撞击摩擦，从而使得注浆孔出现缺口，不方便后期的密封造成浆液流入隧道内部的问题。

Description

一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法

技术领域

本发明涉及地铁隧道壁后现场浇注技术领域，具体为一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法。

背景技术

在进行地铁建设时需在地下进行隧道掘进工作，需要使用盾构机，由于盾构机整体较长，且隧道存在一定的弯曲，从而使得转弯处隧道开设半径较直道时更大，但是隧道管片拼接完成后是固定的圆形或者椭圆形，使得在隧道拐弯处距离地层之间、管片与盾尾之间将存在一定的空隙，为控制地层变形，减少沉降，并利用提高隧道抗渗性以及管片衬砌得早期稳定，需要在管片壁后进行填充浆液。

现有的隧道壁后注浆设备通过注浆管穿过隧道管片的预留注浆孔向隧道管壁后侧注入填充浆液，为了避免填充浆液流动性过大，从隧道管片拼接处流入隧道内，从而采用流动性较差的填充浆液进行填充，定点定向注射填充浆液容易导致填充面积过小，通常需要操作人员控制注浆管在隧道管片的注浆孔内进行转动改变注浆角度，从而达到在注浆孔附近快速均匀的注浆，由于注浆过程存在震动现象，从而使得注浆管与管片注浆孔之间出现撞击摩擦，从而使得注浆孔出现缺口，不方便后期的密封造成浆液流入隧道内部的问题；其次也容易导致注浆管出现损坏的问题出现。

基于此，本发明设计了一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地铁隧道壁后注浆的装置和方法，以解决上述背景技术中提出了现有技术缺点的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，包括注浆管，沿所述注浆管的轴线设置有两个第一环套，两个所述第一环套之间设置有三组支撑装置，三组所述支撑装置沿所述注浆管周向环形阵列布置；

所述支撑装置包括两个中部铰接的X杆，所述X杆靠近第一环套的一端均转动连接有第一销，两个所述第一销分别与两个所述第一环套的外壁转动连接，所述X杆远离第一环套的一端均转动设置有第二销，两个所述第二销共同连接有长板，所述长板一端与其中一个所述第二销转动连接，所述长板另一端开设有长圆槽，另外一个所述第二销与长圆槽滑动连接；

所述注浆管前端侧壁上开设有多个长圆滑孔，多个所述长圆滑孔沿注浆管的轴线螺旋阵列布置，所述长圆滑孔的边线与注浆管内圆相切，所述长圆滑孔内壁均滑动设置有长圆管，所述长圆管上均固定设置有弹簧绳，所述弹簧绳均与注浆管内壁固定连接，所述注浆管与两个第一环套之间同轴转动连接。

作为本发明进一步方案，还包括设置在注浆管上的动力机构，所述动力机构包括安装板，所述安装板与位于注浆管尾端的所述第一环套的端部固定连接，所述注浆管上套设有与其转动连接的动力套，所述动力套侧壁上开设有多个直线槽，多个所述直线槽沿动力套周向环形阵列布置，所述直线槽内均滑动连接有滑块，所述滑块均固定在第一环套内壁上，所述安装板上转动设置有套装在动力套上的驱动轮，所述动力套侧壁开设有螺旋槽，所述驱动轮内壁固定设置有螺旋条，所述螺旋条在螺旋槽内滑动。

作为本发明进一步方案，还包括输入机构，所述输入机构包括开设在驱动轮外壁的涡轮齿牙，所述涡轮齿牙外壁啮合有涡轮杆，所述涡轮杆与安装板转动连接。

作为本发明进一步方案，所述长圆槽开设在靠近注浆管输入端的长板侧壁上，每个所述长板远离注浆管输入端的一端固定设置有卡接块。

作为本发明进一步方案，所述注浆管输入端端头侧壁转动连接有转接环。

作为本发明进一步方案，所述安装板外壁上固定设置有手持杆。

作为本发明进一步方案，所述长板端部开设有楔面，所述注浆管前端端头侧壁固定设置有圆锥体。

一种用于地铁隧道壁后注浆的方法，该方法的步骤如下：

步骤一：将现有的浆液通过加压设备输入到注浆管中，同时通过人工将注浆管前端和支撑装置插入到隧道管片的注浆孔中；

步骤二：动力机构驱动注浆管外侧的两个第一环套相互靠近，从而使得X杆转动，X杆与长板连接的端部向注浆孔内壁靠近，直至长板外移支撑在隧道管片的注浆孔内壁上，实现注浆管位置的固定，随后再进行注浆；

步骤三：注浆管内部的高压浆液直接沿着位于注浆管内圆切线方向的长圆滑孔和长圆管射出，注浆管四周的长圆管克服弹簧绳外移，加长浆液喷射引导距离的同时转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，扩大灌浆范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 本发明通过动力机构驱动注浆管外侧的两个第一环套相互靠近，从而使得X杆出现转动扩张，从而使得长板外扩支撑在隧道管片的注浆孔内壁上，将注浆管的注浆位置限制，随后在进行注浆的过程中，注浆管与隧道管片的注浆孔内壁上存在一定距离，注浆管的振动会直接硬性传递到隧道管片的注浆孔内壁上，不会与隧道管片的注浆孔内壁出现撞击，从而不会将隧道管片的注浆孔内壁撞碎的问题出现。

2. 本发明通过驱动轮驱动安装板带动第一环套在动力套上进行移动，从而使得支撑装置在进入隧道管片的注浆孔内后展开支撑，从而解决了施工人员手动将设备插入隧道管片的注浆孔内时，由于隧道内空间狭小或者要登高操作时，重心不稳，在进行设备穿孔时，由于支撑机构结构稍大，不好穿孔，从而出现晃动，导致设备装置隧道管片的注浆孔内壁，最终导致隧道管片的注浆孔内壁出现碎裂的问题出现，其次施工人员只需要保持设备稳定性，即可使得设备自动完成定位支撑，从而在一定程度上提高设备的使用效率。

3. 本发明使用时，通过涡轮杆在安装板侧壁转动，使得涡轮齿牙驱动驱动轮转动完成设备的支撑机构穿孔且进行支撑，且自带锁死机构，保证了后面注浆管进行注浆时的震动不会导致支撑机构出现回转的问题，保证了注浆管注浆稳定性；避免设备震动后与隧道管片的注浆孔内壁出现支撑缝隙，从而导致隧道管片的注浆孔内壁出现撞击碎裂的问题。

4. 本发明通过长圆滑孔环绕注浆管轴线螺旋阵列开设在注浆管上，且长圆滑孔底边边线与注浆管内壁腔体圆相切，使得注浆管内部的高压浆液直接沿着注浆管切线射出，使得注浆管绕着动力套内壁转动，从而使得注浆管四周的长圆管克服弹簧绳出现外移，从而加长喷射引导长度的同时边转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，从而扩大浆液的喷射范围，提高设备的工作效率，不需要多次更换隧道管片的注浆孔进行注浆，即可完成注浆工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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本发明的一些实施例，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。

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明右后俯视局部剖视结构示意图；

图4为本发明图3中B处放大结构示意图；

图5为本发明图3中C处放大结构示意图；

图6为本发明右前俯视局部剖视结构示意图；

图7为本发明图6中D处放大结构示意图；

图8为本发明图6中E处放大结构示意图；

图9为本发明方法流程总体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

注浆管10，第一环套11，X杆12，第一销13，第二销14，长板15，长圆槽16，安装板18，动力套19，直线槽20，滑块21，驱动轮22，螺旋槽23，螺旋条24，涡轮齿牙26，涡轮杆27，长圆滑孔30，长圆管31，弹簧绳32，圆锥体33，卡接块34，转接环35，手持杆36，楔面37。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：

一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，包括注浆管10，沿注浆管10的轴线设置有两个第一环套11，两个第一环套11之间设置有三组支撑装置，三组支撑装置沿注浆管10周向环形阵列布置；

支撑装置包括两个中部铰接的X杆12，X杆12靠近第一环套11的一端均转动连接有第一销13，两个第一销13分别与两个第一环套11的外壁转动连接，X杆12远离第一环套11的一端均转动设置有第二销14，两个第二销14共同连接有长板15，长板15一端与其中一个第二销14转动连接，长板15另一端开设有长圆槽16，另外一个第二销14与长圆槽16滑动连接；

注浆管10前端侧壁上开设有多个长圆滑孔30，多个长圆滑孔30沿注浆管10的轴线螺旋阵列布置，长圆滑孔30的边线与注浆管10内圆相切，长圆滑孔30内壁均滑动设置有长圆管31，长圆管31上均固定设置有弹簧绳32，弹簧绳32均与注浆管10内壁固定连接，注浆管10与两个第一环套11之间同轴转动连接；

本发明使用前，先将本装置组装完毕，如图1所示，图1为本装置逆时针转动九十度，从图1右上往左下看为本装置的后端，也是注浆管10输入浆液的一端，此后采用上述方位进行叙述；将现有的浆液通过压力泵设备输入到注浆管10中，同时通过人工将注浆管10前端和支撑装置插入到隧道管片的注浆孔中；

本发明使用时，动力机构驱动两个第一环套11相互靠近，使得同一个支撑装置中的两个第一销13相互靠近，第一销13相互靠近，从而使得X杆12绕着中间的铰接点进行转动，使得X杆12的钝角减小，锐角进行扩大，从而使得X杆12两外两个远离第一环套11的两个第二销14相互靠近的同时，使得第二销14向远离第一销13的方向进行移动，其中一个第二销14在长板15上转动，另外一个第二销14在长板15上的长圆槽16内进行滑动，避免卡死的问题，使得两个第二销14相互靠近，同时的使得长板15向远离注浆管10的方向移动，三块长板15同时同步扩张，从而支撑到隧道管片的注浆孔内壁上，保持支撑装置的稳定性，同时将第一环套11支撑到隧道管片的注浆孔共轴线的状态，此时注浆管10处于注浆孔中心位置，这时填充浆液从注浆管10中向隧道管片后壁进行填充，且不会出现震动；本发明使用时，当注浆管10中充满浆液后，会从长圆滑孔30内部的长圆管31内喷出，且长圆滑孔30环绕注浆管10轴线螺旋阵列开设在注浆管10上，且长圆滑孔30底边边线与注浆管10内壁腔体圆相切，可以的得知长圆滑孔30偏心开设在注浆管10上，如图6和7所示，其中圆锥体33作用比方面避免注浆管10端头在人工放管时直接撞击到隧道管片后侧的岩石上，另外一方面对注浆管10进行密封，随着浆液不断注入，浆液推动长圆管31克服弹簧绳32出现外移，从而加长喷射引导长度的同时边转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，从而使得注浆管10在动力套19内部转动，从而使得浆液喷射到注浆管10四周，从而完成均匀注浆，且离心作用下将浆液喷射得更远，从而提高灌浆辐射面积，从而提高工作效率，也无需进行多角度人工干涉注浆，从而避免了常规人工操作，使得注浆管10对隧道管片的注浆孔内壁产生撞击出现碎裂的现象；

本发明通过动力机构驱动注浆管10外侧的两个第一环套11相互靠近，从而使得X杆12出现转动扩张，从而使得长板15外扩，支撑在隧道管片的注浆孔内壁上，从而将注浆管10进行一定的限制，随后再进行注浆过程中，注浆管10与隧道管片的注浆孔内壁上存在一定距离，从而随后注浆管10的震动会直接硬性传递到隧道管片的注浆孔内壁上，不会与隧道管片的注浆孔内壁出现撞击，从而不会将隧道管片的注浆孔内壁撞碎的问题出现；

本发明通过长圆滑孔30环绕注浆管10轴线螺旋阵列开设在注浆管10上，且长圆滑孔30底边边线与注浆管10内壁腔体圆相切，使得注浆管10内部的高压浆液直接沿着注浆管10切线射出，使得注浆管10绕着动力套19内壁转动，从而使得注浆管10四周的长圆管31克服弹簧绳32出现外移，从而加长喷射引导长度的同时边转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，从而扩大浆液的喷射范围，提高设备的工作效率，不需要多次更换隧道管片的注浆孔进行注浆，即可完成注浆工作。

作为本发明进一步方案，还包括设置在注浆管10上的动力机构，动力机构包括安装板18，安装板18与位于注浆管10尾端的第一环套11的端部固定连接，注浆管10上套设有与其转动连接的动力套19，动力套19侧壁上开设有多个直线槽20，多个直线槽20沿动力套19周向环形阵列布置，直线槽20内均滑动连接有滑块21，滑块21均固定在第一环套11内壁上，安装板18上转动设置有套装在动力套19上的驱动轮22，动力套19侧壁开设有螺旋槽23，驱动轮22内壁固定设置有螺旋条24，螺旋条24在螺旋槽23内滑动；

本发明使用时，如图1和3所示，输入机构驱动驱动轮22在安装板18上转动，驱动轮22通过螺旋条24在动力套19上开设的螺旋槽23内转动安装板18固定设置在后端的第一环套11，第一环套11通过滑块21滑动设置在动力套19上开设直线槽20内，从而动力套19不会与驱动轮22出现同速转动，从而使得后端的第一环套11在动力套19的直线槽20内进行滑动，向后端的第一环套11进行靠近，但是前端的第一环套11也是通过滑块21滑动设置在动力套19上开设直线槽20内，两者之间会同时滑动这时为支撑装置主动进入隧道管片的注浆孔内，当前端的第一环套11滑动到动力套19上开设直线槽20末端时，前端的第一环套11保持静止，后端的第一环套11开始向前端的第一环套11进行靠近，从而使得支撑装置进行在进入隧道管片的注浆孔内后自动展开；

本发明通过驱动轮22驱动安装板18带动第一环套11在动力套19上进行移动，从而使得支撑装置进行在进入隧道管片的注浆孔内后自动展开支撑，从而解决了施工人员手动将设备插入隧道管片的注浆孔内时，由于隧道内空间狭小或者要登高操作时，重心不稳，在进行设备穿孔时，由于支撑机构结构稍大，不好穿孔，从而出现晃动，导致设备装置隧道管片的注浆孔内壁，最终导致隧道管片的注浆孔内壁出现碎裂的问题出现，其次施工人员只需要保持设备稳定性，即可使得设备自动完成定位支撑，从而在一定程度上提高设备的使用效率。

作为本发明进一步方案，还包括输入机构，输入机构包括开设在驱动轮22外壁的涡轮齿牙26，涡轮齿牙26外壁啮合有涡轮杆27，涡轮杆27与安装板18转动连接；

本发明使用时，通过涡轮杆27在安装板18侧壁转动，从而使得涡轮齿牙26驱动驱动轮22转动完成设备的支撑机构穿孔且进行支撑，且自带锁死机构，保证了后面注浆管10进行注浆时的震动不会导致支撑机构出现回转的问题，保证了注浆管10注浆稳定性；避免设备震动后与隧道管片的注浆孔内壁出现支撑缝隙，从而导致隧道管片的注浆孔内壁出现撞击碎裂的问题。

作为本发明进一步方案，长圆槽16开设在靠近注浆管10输入端的长板15侧壁上，每个长板15远离注浆管10输入端的一端固定设置有卡接块34；使得在注浆过程中长板15不会脱离出隧道管片的注浆孔内壁，从而出现设备脱离隧道管片的注浆孔内壁的问题，造成撞击导致隧道管片的注浆孔内壁出现碎裂的问题，其次人工操作，距离隧道管片较近有施力点进行拉，推得施力点不好施加，从而使得人工更加省力。

作为本发明进一步方案，注浆管10输入端端头侧壁转动连接有转接环35，使得现有的浆液注入管道能不随着注浆管10进行转动。

作为本发明的进一步方案，安装板18外壁上固定设置有两个用于方便握持的手持杆36，方便操作人员进行设备的操作。

作为本发明进一步方案，长板15端部开设有楔面37，注浆管10前端端头侧壁固定设置有圆锥体33，两个长板15外侧端头上开设有用于方便插入隧道支撑板注浆孔中的楔面37。

一种用于地铁隧道壁后注浆的方法，该方法的步骤如下：

步骤一：将现有的浆液通过加压设备输入到注浆管10中，同时通过人工将注浆管10前端和支撑装置插入到隧道管片的注浆孔中；

步骤二：动力机构驱动注浆管10外侧的两个第一环套11相互靠近，从而使得X杆12转动，X杆12与长板15连接的端部向注浆孔内壁靠近，直至长板15外移支撑在隧道管片的注浆孔内壁上，实现注浆管10位置的固定，随后再进行注浆；

步骤三：注浆管10内部的高压浆液直接沿着位于注浆管10内圆切线方向的长圆滑孔30和长圆管31射出，注浆管10四周的长圆管31克服弹簧绳32外移，加长浆液喷射引导距离的同时转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，扩大灌浆范围。

Claims (7)

1.一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：包括注浆管（10），沿所述注浆管（10）的轴线设置有两个第一环套（11），两个所述第一环套（11）之间设置有三组支撑装置，三组所述支撑装置沿所述注浆管（10）周向环形阵列布置；

所述支撑装置包括两个中部铰接的X杆（12），所述X杆（12）靠近第一环套（11）的一端均转动连接有第一销（13），两个所述第一销（13）分别与两个所述第一环套（11）的外壁转动连接，所述X杆（12）远离第一环套（11）的一端均转动设置有第二销（14），两个所述第二销（14）共同连接有长板（15），所述长板（15）一端与其中一个所述第二销（14）转动连接，所述长板（15）另一端开设有长圆槽（16），另外一个所述第二销（14）与长圆槽（16）滑动连接；

所述注浆管（10）前端侧壁上开设有多个长圆滑孔（30），多个所述长圆滑孔（30）沿注浆管（10）的轴线螺旋阵列布置，所述长圆滑孔（30）的边线与注浆管（10）内圆相切，所述长圆滑孔（30）内壁均滑动设置有长圆管（31），所述长圆管（31）上均固定设置有弹簧绳（32），所述弹簧绳（32）均与注浆管（10）内壁固定连接，所述注浆管（10）与两个第一环套（11）之间同轴转动连接；还包括设置在注浆管（10）上的动力机构，所述动力机构包括安装板（18），所述安装板（18）与位于注浆管（10）尾端的所述第一环套（11）固定连接，所述注浆管（10）上套设有动力套（19），所述注浆管（10）与动力套（19）转动连接，所述动力套（19）侧壁上开设有多个直线槽（20），多个所述直线槽（20）沿动力套（19）周向环形阵列布置，所述直线槽（20）内均滑动连接有滑块（21），所述滑块（21）均固定在第一环套（11）内壁上，所述安装板（18）上转动设置有套装在动力套（19）上的驱动轮（22），所述动力套（19）侧壁开设有螺旋槽（23），所述驱动轮（22）内壁固定设置有螺旋条（24），所述螺旋条（24）在螺旋槽（23）内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：还包括输入机构，所述输入机构包括开设在驱动轮（22）外壁的涡轮齿牙（26），所述涡轮齿牙（26）外壁啮合有涡轮杆（27），所述涡轮杆（27）与安装板（18）转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：所述长圆槽（16）开设在长板（15）靠近注浆管（10）输入端的侧壁上，每个所述长板（15）远离注浆管（10）输入端的一端均固定设置有卡接块（34）。

4.根据权利要求3所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：所述注浆管（10）输入端侧壁转动连接有转接环（35）。

5.根据权利要求2所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：所述安装板（18）外壁上固定设置有手持杆（36）。

6.根据权利要求1所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：所述长板（15）端部开设有楔面（37），所述注浆管（10）前端固定设置有圆锥体（33）。

7.一种用于地铁隧道壁后注浆的方法，适用于权利要求4所述的一种用于地铁隧道壁后注浆的装置，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一：将现有的浆液通过加压设备输入到注浆管（10）中，同时通过人工将注浆管（10）前端和支撑装置插入到隧道管片的注浆孔中；

步骤二：动力机构驱动注浆管（10）外侧的两个第一环套（11）相互靠近，从而使得X杆（12）转动，X杆（12）与长板（15）连接的端部向注浆孔内壁靠近，直至长板（15）外移支撑在隧道管片的注浆孔内壁上，实现注浆管（10）位置的固定，随后再进行注浆；

步骤三：注浆管（10）内部的高压浆液直接沿着位于注浆管（10）内圆切线方向的长圆滑孔（30）和长圆管（31）射出，注浆管（10）四周的长圆管（31）克服弹簧绳（32）外移，加长浆液喷射引导距离的同时转动将浆液甩动到离注浆孔较远位置，扩大灌浆范围。

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