CN115637991A

CN115637991A - 护盾式tbm隧道壁后注浆设备

Info

Publication number: CN115637991A
Application number: CN202211670133.0A
Authority: CN
Inventors: 王刚; 檀俊坤; 江欢; 张细宝; 刘枫; 陈道龙
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: CN115637991B

Abstract

本发明涉及隧道盾构施工技术领域，具体为护盾式TBM隧道壁后注浆设备及方法，包括刀盘和盾构机本体，盾构机本体的前端面设置有刀盘，盾构机本体尾部上方开设有滑动槽和存放槽，弹性连通管设置在滑动槽内，且弹性连通管的两端分别与注浆通管和空腔连通板连通，且液压推杆的活塞杆端面连接到空腔连通板的侧面，空腔连通板的右侧面连通有多个分流管，多个分流管的右端面均连通有喷嘴管，多个喷嘴管滑动穿过密封板上开设的滑孔伸入到管片壁后位置；本发明使得水泥浆液能够通过多个弧形分部的喷嘴管同时均匀的向管片两侧流动，且也不需要在喷嘴管上设置任何对水泥浆料进行分流的弧形板等结构，就能够提高了水泥浆料在管片壁后填充的均匀性。

Description

护盾式TBM隧道壁后注浆设备

技术领域

本发明涉及隧道盾构施工技术领域，具体为护盾式TBM隧道壁后注浆设备。

背景技术

护盾式TMB包括单护盾TBM和双护盾TBM，单护盾TBM常用丁软岩及地下水位较高的不稳定地层施工；双护盾TBM又称伸缩护盾式TBM，具有两种掘进模式，既可用于硬岩又可用于软岩，常用于混合地层施工，适应性非常广泛，其能安全地穿过断破碎地带。

当盾构机采用护盾式TMB在隧道内进行掘进，然后同步铺设管片后，需要在盾体层与管片的背后注入水泥浆料进行空隙的填充，进而可以起到盾体层与管片的连接，可以防止管片和土体沉降。

而现有的隧道壁后注浆设备大多都是在盾构机的尾部设置单个注浆管和注浆嘴，然后通过伸缩杆将注浆嘴插入到管片壁后实现注浆，而管片围呈的是圆环状，因此，通过单个注浆嘴喷入的水泥浆料只能够通过自身的重力向着管片的侧面流动，并不能够同时在管片的侧面也进行水泥浆料的注入，不仅容易导致管片壁后注入的水泥浆料厚度不均匀，同时还容易产生空鼓的现象出现。

发明内容

本发明的目的在于提供护盾式TBM隧道壁后注浆设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：护盾式TBM隧道壁后注浆设备，包括刀盘和盾构机本体，所述盾构机本体的前端面设置有刀盘，所述盾构机本体的尾部设置有分流注浆机构，且分流注浆机构与盾构机本体内设置的注浆通管连通，所述分流注浆机构用于将水泥浆液均匀的分流填充到管片壁后位置；

所述分流注浆机构包括弹性连通管、液压推杆、空腔连通板、分流管、喷嘴管和密封板，所述盾构机本体尾部上方开设有滑动槽和存放槽，所述弹性连通管设置在滑动槽内，且弹性连通管的一端与注浆通管连通，且弹性连通管的另一端连通有空腔连通板，所述滑动槽内设置有液压推杆，且液压推杆的活塞杆端面连接到空腔连通板的侧面，所述空腔连通板滑动设置在存放槽内，且空腔连通板的右侧面连通有多个分流管，且多个分流管呈弧形状分部，多个所述分流管的右端面均连通有喷嘴管，所述存放槽的右侧槽口位置设置有密封板，多个所述喷嘴管滑动穿过密封板上开设的滑孔伸入到管片壁后位置。

优选的，所述分流注浆机构还包括滑动套环和弹性拉绳，所述分流管的直外径大于喷嘴管的外径，且分流管与喷嘴管均为弹性橡胶材料制成，所述密封板上开设的滑孔直径与分流管的直径相同，所述滑动套环套接在喷嘴管上，且滑动套环位于密封板右侧面，所述滑动套环的内径小于分流管的外径，位于所述密封板两侧的滑动套环侧面连接有弹性拉绳，且弹性拉绳连接到密封板两侧盾构机本体的尾部端面上。

优选的，所述喷嘴管的右端面设置有注浆嘴，且注浆嘴的直径大于滑孔和滑动套环的内径。

优选的，所述存放槽内固定有缓冲垫块，且缓冲垫块位于密封板的左侧面，所述缓冲垫块滑动套接在分流管的外壁。

优选的，所述存放槽内设置有振动电机，且该振动电机与缓冲垫块接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在盾构机本体尾部设置分流注浆机构，空腔连通板会通过至少三个呈弧形状分部分流管推动至少三个喷嘴管滑动伸出密封板，使得至少三个呈弧形状分部的喷嘴管能够插入到管片壁后两侧以及中间位置，然后水泥浆液会通过注浆通管、弹性连通管、分流管和喷嘴管分别同时同量的注入到管片壁后中间以及两侧的位置，进而使得水泥浆液能够通过多个弧形分部的喷嘴管同时均匀的向管片两侧流动，且也不需要在喷嘴管上设置任何对水泥浆料进行分流的弧形板等结构，就能够提高了水泥浆料在管片壁后填充的均匀性。

2、本发明通过在分流管和喷嘴管连接处设置滑动套环，当空腔连通板继续滑动会使得分流管也伸出滑孔，而滑孔外侧分流管与喷嘴管连接处套接有滑动套环，此时，伸出的分流管会推动滑动套环向着远离密封板侧面滑动，而此时滑动套环在分流管的推动下会对弹性拉绳进行张紧拉动，当弹性拉绳张紧到最大且分流管继续伸出时，此时弹性橡胶材料的分流管和喷嘴管在弹性拉绳的拉扯力下会向着密封板两侧产生弧形弯曲，进而使得喷嘴管的管口朝向管片壁后的两侧方向，从而便于弹性连通管分流到三个分流管内的水泥浆液能够朝向三个方向流动，进而能够进一步提高水泥浆液在管片壁后流动的均匀性，从而能够进一步降低水泥浆液在注入到管片壁后时产生的空腔几率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明分流注浆机构的结构示意图；

图3为本发明盾构机本体的剖视图；

图4为本发明图3中A处局部放大图。

图中：1、刀盘；2、盾构机本体；21、滑动槽；22、存放槽；3、分流注浆机构；31、弹性连通管；32、液压推杆；33、空腔连通板；34、分流管；35、喷嘴管；36、密封板；37、滑动套环；38、弹性拉绳；4、注浆嘴；5、缓冲垫块；6、振动电机。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1至图4所示，本发明提供护盾式TBM隧道壁后注浆设备技术方案：包括刀盘1和盾构机本体2，所述盾构机本体2的前端面设置有刀盘1，所述盾构机本体2的尾部设置有分流注浆机构3，且分流注浆机构3与盾构机本体2内设置的注浆通管连通，所述分流注浆机构3用于将水泥浆液均匀的分流填充到管片壁后位置；工作时，护盾式TMB包括单护盾TBM和双护盾TBM，单护盾TBM常用丁软岩及地下水位较高的不稳定地层施工；双护盾TBM又称伸缩护盾式TBM，具有两种掘进模式，既可用于硬岩又可用于软岩，常用于混合地层施工，适应性非常广泛，其能安全地穿过断破碎地带；因此，当盾构机采用护盾式TMB在隧道内进行掘进，然后同步铺设管片后，需要在盾体层与管片的背后注入水泥浆料进行空隙的填充，进而可以起到盾体层与管片的连接，可以防止管片和土体沉降；而现有的隧道壁后注浆设备大多都是在盾构机的尾部设置单个注浆管和注浆嘴4，然后通过伸缩杆将注浆嘴4插入到管片壁后实现注浆，而管片围呈的是圆环状，因此，通过单个注浆嘴4喷入的水泥浆料只能够通过自身的重力向着管片的侧面流动，并不能够同时在管片的侧面也进行水泥浆料的注入，不仅容易导致管片壁后注入的水泥浆料厚度不均匀，同时还容易产生空鼓的现象出现；因此，本发明通过在盾构机本体2的尾部设置分流注浆机构3，当水泥浆液通过注浆通管通入到分流注浆机构3内部后，分流注浆机构3会将水泥浆液分流到管片壁后的左右两侧以及中间位置进行同步流动，进而便于注入到管片壁后的水泥浆液能够均匀注入在两侧以及中间位置凝固，且不会出现由于单个的注浆嘴4直接将水泥浆液注入到管片中间位置，其他两侧则是自由流动，而导致该位置水泥浆料固化较厚，而两侧水泥浆液较薄的现象出现，进而降低了水泥浆液在管片壁后产生空鼓的几率。

做为本发明的一种实施方式，所述分流注浆机构3包括弹性连通管31、液压推杆32、空腔连通板33、分流管34、喷嘴管35和密封板36，所述盾构机本体2尾部上方开设有滑动槽21和存放槽22，所述弹性连通管31设置在滑动槽21内，且弹性连通管31的一端与注浆通管连通，且弹性连通管31的另一端连通有空腔连通板33，所述滑动槽21内设置有液压推杆32，且液压推杆32的活塞杆端面连接到空腔连通板33的侧面，所述空腔连通板33滑动设置在存放槽22内，且空腔连通板33的右侧面连通有多个分流管34，且多个分流管34呈弧形状分部，多个所述分流管34的右端面均连通有喷嘴管35，所述存放槽22的右侧槽口位置设置有密封板36，多个所述喷嘴管35滑动穿过密封板36上开设的滑孔伸入到管片壁后位置；工作时，当需要对管片壁后进行注浆时，此时控制液压推杆32的活塞杆推动空腔连通板33向着存放槽22的右侧槽口滑动，而此时空腔连通板33会将弹性连通管31拉伸，且同时空腔连通板33会通过至少三个呈弧形状分部分流管34推动至少三个喷嘴管35滑动伸出密封板36，使得至少三个呈弧形状分部的喷嘴管35能够插入到管片壁后两侧以及中间位置，然后水泥浆液会通过注浆通管、弹性连通管31、分流管34和喷嘴管35分别同时同量的注入到管片壁后中间以及两侧的位置，进而使得水泥浆液能够通过多个弧形分部的喷嘴管35同时均匀的向管片两侧流动，且也不需要在喷嘴管35上设置任何对水泥浆料进行分流的弧形板等结构，就能够提高了水泥浆料在管片壁后填充的均匀性；而当管片壁后填充水泥浆料完成后，液压推杆32的活塞杆收缩，使得空腔连通板33会带动喷嘴管35向着存放槽22内移动，且拉伸的弹性连通管31会收缩到滑动槽21内，进而便于分流注浆机构3下次对管片壁后进行注浆作业。

做为本发明的一种实施方式，所述分流注浆机构3还包括滑动套环37和弹性拉绳38，所述分流管34的直外径大于喷嘴管35的外径，且分流管34与喷嘴管35均为弹性橡胶材料制成，所述密封板36上开设的滑孔直径与分流管34的直径相同，所述滑动套环37套接在喷嘴管35上，且滑动套环37位于密封板36右侧面，所述滑动套环37的内径小于分流管34的外径，位于所述密封板36两侧的滑动套环37侧面连接有弹性拉绳38，且弹性拉绳38连接到密封板36两侧盾构机本体2的尾部端面上；工作时，虽然呈弧形分部的三个喷嘴管35在向管片壁后进行分流注浆时，但由于三个喷嘴管35的管口都是朝向同一个方向，因此，向着管片壁后分流的水泥浆液也是先水平流动在由其重力作用向下流动，因此，也会出现管片壁后中部位置水泥浆液厚度较大；因此，本发明当空腔连通板33推动分流管34滑动到滑孔位置后，此时空腔连通板33继续滑动会使得分流管34也伸出滑孔，而滑孔外侧分流管34与喷嘴管35连接处套接有滑动套环37，此时，伸出的分流管34会推动滑动套环37向着远离密封板36侧面滑动，而此时滑动套环37在分流管34的推动下会对弹性拉绳38进行张紧拉动，当弹性拉绳38张紧到最大且分流管34继续伸出时，此时弹性橡胶材料的分流管34和喷嘴管35在弹性拉绳38的拉扯力下会向着密封板36两侧产生弧形弯曲，进而使得喷嘴管35的管口朝向管片壁后的两侧方向，从而便于弹性连通管31分流到三个分流管34内的水泥浆液能够朝向三个方向流动，进而能够进一步提高水泥浆液在管片壁后流动的均匀性，从而能够进一步降低水泥浆液在注入到管片壁后时产生的空腔几率；而当注浆完成后，空推连通板带动分流管34收缩到存放槽22时，此时滑动套环37缓慢将弹性拉绳38松弛，使得分流管34和喷嘴管35不在弹性弯曲，而当喷嘴管35继续滑动收缩到存放槽22内时，此时滑动套环37能够对喷嘴管35外壁粘附的水泥浆液进行刮除清理。

做为本发明的一种实施方式，所述喷嘴管35的右端面设置有注浆嘴4，且注浆嘴4的直径大于滑孔和滑动套环37的内径；工作时，当喷嘴管35进入有水泥浆料时，水泥浆料会通过注浆嘴4注入到管片壁后的位置，而当喷嘴管35收缩到存放槽22内时，注浆嘴4能够对喷嘴管35起到限位的作用，防止喷嘴管35的管口在收缩时直接穿过滑动套环37进入到存放槽22内，进而影响多个喷嘴管35的再次伸出。

做为本发明的一种实施方式，所述存放槽22内固定有缓冲垫块5，且缓冲垫块5位于密封板36的左侧面，所述缓冲垫块滑动套接在分流管34的外壁；工作时，当空腔连通板33在液压推杆32的推动下不断向着密封板36靠近时，此时再密封板36左侧存放槽22内设置缓冲垫块5，可以对正在移动的空腔连通板33起到撞击缓冲的作用，防止空腔连通板33之间撞击到密封板36的侧面，而导致密封板36产生损坏的现象出现。

做为本发明的一种实施方式，所述存放槽22内设置有振动电机6，且该振动电机6与缓冲垫块5接触；工作时，当喷嘴管35不断将水泥浆料通过注浆嘴4注入到管片壁后位置时，此时可以控制存放槽22内设置的振动电机6工作，振动电机6所产生的振动频率会通过缓冲垫块5传递到分流管34和喷嘴管35上，使得分流管34和喷嘴管35自身能够起到振动棒的作用，因此，分流管34和喷嘴管35的振动力能够对注入的水泥浆料起到振动充实的作用，进而能够进一步降低水泥浆液在管片壁后产生空鼓的几率。

工作原理：当需要对管片壁后进行注浆时，此时控制液压推杆32的活塞杆推动空腔连通板33向着存放槽22的右侧槽口滑动，而此时空腔连通板33会将弹性连通管31拉伸，且同时空腔连通板33会通过至少三个呈弧形状分部分流管34推动至少三个喷嘴管35滑动伸出密封板36，当空腔连通板33推动分流管34滑动到滑孔位置后，此时空腔连通板33继续滑动会使得分流管34也伸出滑孔，而滑孔外侧分流管34与喷嘴管35连接处套接有滑动套环37，此时，伸出的分流管34会推动滑动套环37向着远离密封板36侧面滑动，而此时滑动套环37在分流管34的推动下会对弹性拉绳38进行张紧拉动，当弹性拉绳38张紧到最大且分流管34继续伸出时，此时弹性橡胶材料的分流管34和喷嘴管35在弹性拉绳38的拉扯力下会向着密封板36两侧产生弧形弯曲，进而使得喷嘴管35的管口朝向管片壁后的两侧方向，从而便于弹性连通管31分流到三个分流管34内的水泥浆液能够朝向三个方向流动，进而使得水泥浆液能够通过多个弧形分部的喷嘴管35同时均匀的向管片两侧流动，且也不需要在喷嘴管35上设置任何对水泥浆料进行分流的弧形板等结构，就能够提高了水泥浆料在管片壁后填充的均匀性；而当管片壁后填充水泥浆料完成后，液压推杆32的活塞杆收缩，使得空腔连通板33会带动喷嘴管35向着存放槽22内移动，且拉伸的弹性连通管31会收缩到滑动槽21内，进而便于分流注浆机构3下次对管片壁后进行注浆作业。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.护盾式TBM隧道壁后注浆设备，包括刀盘（1）和盾构机本体（2），所述盾构机本体（2）的前端面设置有刀盘（1），其特征在于，所述盾构机本体（2）的尾部设置有分流注浆机构（3），且分流注浆机构（3）与盾构机本体（2）内设置的注浆通管连通，所述分流注浆机构（3）用于将水泥浆液均匀的分流填充到管片壁后位置；

所述分流注浆机构（3）包括弹性连通管（31）、液压推杆（32）、空腔连通板（33）、分流管（34）、喷嘴管（35）和密封板（36），所述盾构机本体（2）尾部上方开设有滑动槽（21）和存放槽（22），所述弹性连通管（31）设置在滑动槽（21）内，且弹性连通管（31）的一端与注浆通管连通，且弹性连通管（31）的另一端连通有空腔连通板（33），所述滑动槽（21）内设置有液压推杆（32），且液压推杆（32）的活塞杆端面连接到空腔连通板（33）的侧面，所述空腔连通板（33）滑动设置在存放槽（22）内，且空腔连通板（33）的右侧面连通有多个分流管（34），且多个分流管（34）呈弧形状分部，多个所述分流管（34）的右端面均连通有喷嘴管（35），所述存放槽（22）的右侧槽口位置设置有密封板（36），多个所述喷嘴管（35）滑动穿过密封板（36）上开设的滑孔伸入到管片壁后位置。

2.根据权利要求1所述的护盾式TBM隧道壁后注浆设备，其特征在于：所述分流注浆机构（3）还包括滑动套环（37）和弹性拉绳（38），所述分流管（34）的直外径大于喷嘴管（35）的外径，且分流管（34）与喷嘴管（35）均为弹性橡胶材料制成，所述密封板（36）上开设的滑孔直径与分流管（34）的直径相同，所述滑动套环（37）套接在喷嘴管（35）上，且滑动套环（37）位于密封板（36）右侧面，所述滑动套环（37）的内径小于分流管（34）的外径，位于所述密封板（36）两侧的滑动套环（37）侧面连接有弹性拉绳（38），且弹性拉绳（38）连接到密封板（36）两侧盾构机本体（2）的尾部端面上。

3.根据权利要求2所述的护盾式TBM隧道壁后注浆设备，其特征在于：所述喷嘴管（35）的右端面设置有注浆嘴（4），且注浆嘴（4）的直径大于滑孔和滑动套环（37）的内径。

4.根据权利要求1所述的护盾式TBM隧道壁后注浆设备，其特征在于：所述存放槽（22）内固定有缓冲垫块（5），且缓冲垫块（5）位于密封板（36）的左侧面，所述缓冲垫块（5）滑动套接在分流管（34）的外壁。

5.根据权利要求4所述的护盾式TBM隧道壁后注浆设备，其特征在于：所述存放槽（22）内设置有振动电机（6），且该振动电机（6）与缓冲垫块（5）接触。