CN116006191A - 一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，包括注浆主管、与注浆主管相连通的中心注浆管、与中心注浆管相铰接并设于其四周的分注浆管，以及设于中心注浆管与分注浆管之间的扩散支撑组件；其中扩散支撑组件包括滑动套设于中心注浆管上的滑动调节环、两端分别与滑动调节环及分注浆管相铰接的扩散支撑杆，以及与滑动调节环传动连接并与注浆主管并列设置的扩散拉杆。与现有技术相比，本发明中可以中心注浆管为中心，呈辐射状在土体内布置分注浆管，并通过中心注浆管以及分注浆管共同向土体内注入浆液，从而增大浆液在土体中的覆盖范围，实现扩散注浆效果，进而有利于对隧道周边土体的性质进行定向改善，具有较好的应用前景。

Description

一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置

技术领域

本发明属于盾构隧道注浆加固技术领域，涉及一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置。

背景技术

近年来，采用盾构法施工的隧道结构已成为轨道交通建设的主要方法。在隧道穿越软弱地层或不良地质结构段时，为保证隧道的建设、长期运营的安全性，需要对隧道周边土体进行加固。注浆法是提高软土地基承载力和控制其压缩沉降的传统加固方法，其主要是通过注浆管将流动性、充填性、胶结性等一种或多种注浆材料，按一定比例注入软弱土体，使灌浆液与原松散土粒形成整体胶结，从而提高了原土的强度。

但是在现有盾构隧道注浆过程中，由于隧道深埋于地下，注浆可操控空间狭小，其注浆过程存在很大的不可控性，其注浆管多采用笔直的钢管，再者，由于盾构管片预留注浆孔位的限制，限制了浆液扩散的范围。例如在工程中，新建隧道想要加固更大范围的土体时，原有的注浆管就无法实现这一功能，其只能做到加固注浆孔附近较小范围的土体，所以需要新的扩散注浆技术来帮助实现。

发明内容

本发明的目的就是提供一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，用于解决现有注浆管在土体中的浆液扩散范围较小的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，包括注浆主管、与注浆主管底部相连通的中心注浆管、多个设于中心注浆管四周并与注浆主管底部相连通的分注浆管，以及设于中心注浆管与分注浆管之间的扩散支撑组件；

所述的分注浆管顶端与中心注浆管相铰接；

所述的扩散支撑组件包括滑动套设于中心注浆管上的滑动调节环、两端分别与滑动调节环及分注浆管相铰接的扩散支撑杆，以及与滑动调节环传动连接并与注浆主管并列设置的扩散拉杆。

进一步地，所述的分注浆管与注浆主管之间设有连接软管，并通过连接软管相连通。

进一步地，所述的注浆主管外设有主管外壳，所述的中心注浆管外设有中心管外壳，所述的滑动调节环套设于中心管外壳上。

进一步地，所述的装置还包括限位复位组件，所述的限位复位组件包括开设于主管外壳上的复位按钮孔、活动设于复位按钮孔内的复位按钮、开设于中心管外壳上的限位孔、活动设于限位孔内的楔形限位块，以及活动设于主管外壳及中心管外壳内并传动连接复位按钮与楔形限位块的传动连杆；

所述的楔形限位块的楔形方向指向中心注浆管的底端，伸出限位孔的最大高度与滑动调节环的环宽相适配。

进一步地，所述的传动连杆为弹性杆，并且其一端与复位按钮固定连接，另一端与中心管外壳相连接，中部与楔形限位块相连接，使得按压复位按钮时，所述的楔形限位块随之完全落入限位孔内。

其中，所述的传动连杆、复位按钮以及楔形限位块之间的传动连接方式也可参考现有折叠伞中的收纳开启结构。

进一步地，所述的滑动调节环上靠近中心注浆管底端一侧设有限位直角槽，靠近中心注浆管顶端一侧设有滑入楔形槽，

所述的限位直角槽与楔形限位块的直角立面相适配，所述的滑入楔形槽与楔形限位块的楔形斜面相适配。

进一步地，所述的装置包括多个沿周向均匀布设于注浆主管及中心注浆管外的限位复位组件。

进一步地，所述的滑动调节环上设有调节环铰接座，所述的分注浆管上设有分注浆管铰接座，所述的扩散支撑杆的一端通过节环铰接座与滑动调节环相铰接，另一端通过分注浆管铰接座与分注浆管相铰接。

进一步地，所述的中心注浆管呈直圆管状，所述的分注浆管的截面呈瓦片状。

进一步地，所述的分注浆管设有4个并均匀布设于中心注浆管四周。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明中的端头扩散注浆装置，可以中心注浆管为中心，呈辐射状在土体内布置分注浆管，并通过中心注浆管以及分注浆管共同向土体内注入浆液，从而增大浆液在土体中的覆盖范围，实现扩散注浆效果，进而有利于对隧道周边土体的性质进行定向改善，具有较好的应用前景；

2)本发明通过上拉扩散拉杆使滑动调节环沿中心注浆管向上滑动，实现分注浆管从收纳状态至扩张状态的切换；通过在中心注浆管上设置楔形限位块，以稳定分注浆管在土体中的扩张状态；通过设于顶端的复位按钮以实现楔形限位块伸出与缩回，进而便于在上提回收端头扩散注浆装置时，使分注浆管收纳复位，因此，本发明具有结构简单、操作方便等优点，有利于在盾构隧道施工过程中得到较大范围的应用。

附图说明

图1为实施例1中一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置的结构示意图；

图2为图1中I处及II处的局部放大示意图；

图3为限位复位组件的结构示意图；

图4为楔形限位块、扩散拉杆与滑动调节环之间的连接端、调节环铰接座的相对位置示意图；

图5为实施例2中滑动调节环的结构示意图；

图中标记说明：

1-中心注浆管、2-分注浆管、3-扩散拉杆、4-滑动调节环、5-调节环铰接座、6-扩散支撑杆、7-分注浆管铰接座、8-连接杆、9-楔形限位块、10-复位按钮、11-传动连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1所示的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，包括注浆主管、分别与注浆主管底部相连通的中心注浆管1与分注浆管2、设于中心注浆管1与分注浆管2之间的扩散支撑组件，以及多个沿周向均匀布设于注浆主管及中心注浆管1外的限位复位组件。其中，分注浆管2设有4个，分别均匀布设于中心注浆管1四周，并且其顶端与中心注浆管1相铰接，使得4个分注浆管2可在扩散支撑组件的扩张作用下向四周展开，以便于实现扩散注浆。

如图2所示，注浆主管外设有主管外壳，中心注浆管1外设有中心管外壳，扩散支撑组件包括滑动套设于中心管外壳上的滑动调节环4、设于滑动调节环4上的调节环铰接座5、设于分注浆管2上的分注浆管铰接座7、两端分别与调节环铰接座5及分注浆管铰接座7相铰接的扩散支撑杆6，以及与滑动调节环4传动连接并与注浆主管并列设置的扩散拉杆3。

如图3所示，限位复位组件包括开设于主管外壳上的复位按钮孔、活动设于复位按钮孔内的复位按钮10、开设于中心管外壳上的限位孔、活动设于限位孔内的楔形限位块9，以及活动设于主管外壳及中心管外壳内并传动连接复位按钮10与楔形限位块9的传动连杆11。传动连杆11为弹性钢条，并且其一端与复位按钮10固定连接，另一端与中心管外壳相连接，中部与楔形限位块9相连接。楔形限位块9的楔形方向指向中心注浆管1的底端，伸出限位孔的最大高度与滑动调节环4的环宽相适配，滑动调节环4上靠近中心注浆管1底端一侧设有限位直角槽，靠近中心注浆管1顶端一侧设有滑入楔形槽，限位直角槽与楔形限位块9的直角立面相适配，滑入楔形槽与楔形限位块9的楔形斜面相适配。

具体的，中心注浆管1呈直型空心圆管结构，分注浆管2呈1/4圆环的瓦片状空心管结构，圆心角为90°。扩散拉杆3包括与滑动调节环4相连接并与注浆主管并列设置的连接杆8，以及设于连接杆8端部的手柄，其中连接杆8、手柄分别为实心圆柱杆，滑动调节环4呈环面结构，扩散支撑杆6实心圆杆。

楔形限位块9为等腰直角三棱柱状，并且如图4所示，楔形限位块9、扩散拉杆3与滑动调节环4之间的连接端、调节环铰接座5之间沿中心注浆管1交错设置，分别对应图中①、②、③位置所示。

使用时，4个分注浆管2环绕于中心注浆管1外，并一同插入土层中，此时滑动调节环4处于最下位；之后向上拉动扩散拉杆3，使得滑动调节环4随之沿中心注浆管1向上移动，并通过扩散支撑杆6使分注浆管2向外扩张(如图1所示)，直至滑动调节环4沿楔形斜面越过楔形限位块9，并与楔形限位块9的直角立面相抵接而限位固定，保持分注浆管2的扩张状态；最后向注浆主管灌入注浆材料，并通过中心注浆管1以及分注浆管2将注浆材料大面积分散于土体内，从而达到扩大注浆范围的效果。

其中，所用注浆材料配料如表1所示，由A液水泥类和B液水玻璃类作硬化剂两种浆液混合变成胶态溶液。水泥作为固化剂在配合料中起到提高强度的作用，加入适量的膨润土可防止浆液的离析，稳定剂的作用是减缓浆液的沉积速度，膨润土和稳定剂还可以提高浆液的泵送性能，防止浆液在输送管路中过早沉积而堵塞管路，水玻璃作为速凝剂按不同的比例加入浆液中可调整初凝时间和早期强度。

表1双液浆的配合比

注浆压力是指注入孔附近的压力。压力不能过大，否则会导致地面隆起以及管片的破坏，造成浆液外溢。如果注浆压力太小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会造成地面沉陷。对于此实施例，注浆压力维持在0.1-0.3MPa即可。

使用后，按压复位按钮10，楔形限位块9随之完全落入限位孔内，失去对滑动调节环4的限位作用，在上提过程中分注浆管2即可逐渐复位至中心注浆管1四周，完成扩散注浆任务。

实施例2：

本实施例中滑动调节环4沿周向拆分为4个相同部分(如图5所示)，并且相邻部分之间通过弹簧相连接，使得滑动调节环4既具有刚性部分以设置调节环铰接座5、连接扩散拉杆3，以及配合楔形限位块9起到限位作用，也具有一定的柔性作用便于滑动调节环4更好的越过楔形限位块9。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，该装置包括注浆主管、与注浆主管底部相连通的中心注浆管(1)、多个设于中心注浆管(1)四周并与注浆主管底部相连通的分注浆管(2)，以及设于中心注浆管(1)与分注浆管(2)之间的扩散支撑组件；

所述的分注浆管(2)顶端与中心注浆管(1)相铰接；

所述的扩散支撑组件包括滑动套设于中心注浆管(1)上的滑动调节环(4)、两端分别与滑动调节环(4)及分注浆管(2)相铰接的扩散支撑杆(6)，以及与滑动调节环(4)传动连接并与注浆主管并列设置的扩散拉杆(3)。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的分注浆管(2)与注浆主管之间设有连接软管，并通过连接软管相连通。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的注浆主管外设有主管外壳，所述的中心注浆管(1)外设有中心管外壳，所述的滑动调节环(4)套设于中心管外壳上。

4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的装置还包括限位复位组件，所述的限位复位组件包括开设于主管外壳上的复位按钮孔、活动设于复位按钮孔内的复位按钮(10)、开设于中心管外壳上的限位孔、活动设于限位孔内的楔形限位块(9)，以及活动设于主管外壳及中心管外壳内并传动连接复位按钮(10)与楔形限位块(9)的传动连杆(11)；

所述的楔形限位块(9)的楔形方向指向中心注浆管(1)的底端，伸出限位孔的最大高度与滑动调节环(4)的环宽相适配。

5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的传动连杆(11)为弹性杆，并且其一端与复位按钮(10)固定连接，另一端与中心管外壳相连接，中部与楔形限位块(9)相连接，使得按压复位按钮(10)时，所述的楔形限位块(9)随之完全落入限位孔内。

6.根据权利要求4所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的滑动调节环(4)上靠近中心注浆管(1)底端一侧设有限位直角槽，靠近中心注浆管(1)顶端一侧设有滑入楔形槽，

所述的限位直角槽与楔形限位块(9)的直角立面相适配，所述的滑入楔形槽与楔形限位块(9)的楔形斜面相适配。

7.根据权利要求5或6所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的装置包括多个沿周向均匀布设于注浆主管及中心注浆管(1)外的限位复位组件。

8.根据权利要求1所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的滑动调节环(4)上设有调节环铰接座(5)，所述的分注浆管(2)上设有分注浆管铰接座(7)，所述的扩散支撑杆(6)的一端通过调节环铰接座(5)与滑动调节环(4)相铰接，另一端通过分注浆管铰接座(7)与分注浆管(2)相铰接。

9.根据权利要求1所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的中心注浆管(1)呈直圆管状，所述的分注浆管(2)的截面呈瓦片状。

10.根据权利要求9所述的一种盾构隧道用端头扩散型注浆装置，其特征在于，所述的分注浆管(2)设有4个并均匀布设于中心注浆管(1)四周。

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