CN118128546A - 一种盾构机用超前注浆加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注浆加固技术领域，且公开了一种盾构机用超前注浆加固装置，包括冲击机构，所述冲击机构还包括有固定板，本发明在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后，将驱动齿槽二与连接口插入驱动齿环的内壁，并接通动力马达与电动伸缩杆的电源，此时电动伸缩杆将带动动力马达向内移动，此时动力马达带动转头机构对外部岩层进行加工，在转头机构受到岩石阻碍并出现停滞时，挤压岩石所产生的反向力将作用在驱动齿轮处，此时驱动齿轮受力使气压受力板产生收缩，使驱动齿轮向动力马达的方向产生移动，此时驱动齿轮将失去对控制管的控制，且受力杆上的槽口将与转动管内壁凸起接触。

Description

一种盾构机用超前注浆加固装置

技术领域

本发明涉及注浆加固设备技术领域，具体为一种盾构机用超前注浆加固装置。

背景技术

盾构法隧道施工技术由于其施工速度快、工程造价低和掘进过程安全，在各类工程实践中得到迅速发展，在盾构法施工过程中常常遇到软弱地层，因软弱地层稳定性差，沉降不易控制，周围既有建筑物在软弱地层中抵抗地表变形能力弱，如果地层变形控制不当，会影响隧道的稳定和周围建筑的正常使用，尤其对于穿越既有老旧建筑或变形敏感的结构物时，必须进行预处理措。

然而，在对软弱地层进行钻孔时，土壤层内部存在较多坚硬的岩石等坚硬物质，在进行钻孔遇到岩石后，工作人员只能依靠钻头的冲击力挤开石头，或更换转头再进行转孔工序，工作效率较低，针对以上问题，提出下列方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种盾构机用超前注浆加固装置，包括冲击机构，冲击机构还包括有固定板，固定板的侧壁处固定连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆远离固定板的一端固定连接有滑动板，固定板的侧壁处固定连接有设备支架，

控制机构，控制机构包括固定连接在滑动板侧壁处的动力马达，动力马达的外壁处转动连接有转动管，转动管远离动力马达的一端固定连接有控制管；

备用管，备用管包括放置在设备支架顶部外壁处的管壁一，管壁一的外壁处开设有若干个驱动齿槽一，管壁一的内壁处滑动连接有内壁柱；

转头机构，转头机构包括滑动连接在固定板上通孔内壁处的转头管，转头管的侧壁处开设有若干个输出孔，输出孔的外壁处固定连接有淤泥转头。

优选的，冲击机构还包括固定连接在固定板侧壁处的支撑杆，固定板的顶部固定连接有固定支架，固定支架上通孔的内壁处固定连接有注浆管，固定板的侧壁处固定连接有支撑架，该机构为后续机构提供安装位置，其在运转过程中起到稳定效果，保证设备正常运行，避免出现颠簸等问题。

优选的，控制机构还包括啮合连接在控制管内壁处的驱动齿轮，驱动齿轮侧壁处固定连接有气压囊，气压囊远离驱动齿轮的一端固定连接有气压受力板，气压受力板的侧壁处固定连接有受力杆，驱动齿轮的外壁处固定连接有驱动齿环，在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后接通动力马达与电动伸缩杆的电源，此时电动伸缩杆将带动动力马达向内移动，此时动力马达带动转头机构对外部岩层进行加工，在转头机构受到岩石阻碍并出现停滞时，挤压岩石所产生的反向力将作用在驱动齿轮处，此时驱动齿轮受力使气压受力板产生收缩，使驱动齿轮向动力马达的方向产生移动，此时驱动齿轮将失去对控制管的控制，且受力杆上的槽口将与转动管内壁凸起接触，此时转动管通过受力杆与驱动连接器带动转头机构进行转动，对岩外壁进行钻孔工序，使设备能同时应对泥层与岩石类的限制。

优选的，控制机构还包括固定连接在受力杆侧壁处的驱动连接器，驱动连接器侧壁处的滑槽内固定连接有复位弹簧一，复位弹簧一远离驱动连接器的一端固定连接有限位块，限位块的侧壁处固定连接有皮带，在完成清理后，可通过断开驱动齿环与驱动齿槽一的连接，使电动伸缩杆向外延展，迫使内壁柱脱离管壁一，使管壁一与转头管形成传输的管道，并在完成上述工作后，工作人员将注浆管与管壁一的末端接触解除，实现对盾构机前端位置的注浆效果。

优选的，控制机构还包括固定连接在驱动连接器内壁处的复位弹簧二，复位弹簧二远离驱动连接器的一端固定连接有按压板，按压板与驱动连接器侧壁上的通孔滑动连接，按压板的侧壁处固定连接有接触环。

优选的，备用管还包括开设在内壁柱侧壁处的连接槽，内壁柱远离连接槽的一端固定连接有备用连接器，备用连接器侧壁开设有若干个连接滑槽，连接滑槽的内壁处固定连接有复位弹簧三，复位弹簧三远离备用连接器的一端固定连接有连接块。

优选的，转头机构还包括滑动连接在转头管内壁处的岩石转头，岩石转头的侧壁处开设有若干个清洗槽，清洗槽的内壁处固定连接有复位弹簧四，复位弹簧四远离清洗槽的一端固定连接有清理板，在完成钻孔后，通过电动伸缩杆与动力马达将内壁柱向外旋转脱出，此时清理板受力产生旋转并向外拖拽，并对转头管与管壁一的内壁进行清理与排污，避免上述钻孔时，淤泥通过输出孔堵塞传输管内部，造成注浆时，部分地区因为管道堵塞出现无法加固的问题。

优选的，转头机构还包括开设在转头管外壁处的驱动齿槽二，岩石转头的侧壁处开设有连接口，清理板的侧壁与转头管的内壁滑动连接，驱动齿槽二的外壁与驱动齿环的内壁啮合连接，在需要进行深入注浆，在完成上述钻孔时，利用滑动板逐渐靠近固定板的现象，迫使支撑杆与接触环的外壁接触，此时接触环将带动按压板向下移动，在移动过程中皮带受拉扯力的影响，迫使限位块向内收缩，使驱动连接器失去对岩石转头的控制，此时随着电动伸缩杆向外移动，驱动齿环也失去对驱动齿槽二的限制，完成对钻头的自主脱离，此时，随着滑动板的持续后退，在滑动板向外移动后，滑动板将失去的备用管的限制，使备用管滚落在支撑架与控制管的表面，此时随着驱动齿环的转动驱动齿槽一受挤压与旋转，使驱动齿槽一与驱动齿环连接，使备用连接器与连接口连接，实现管道的自动延长，减少人工干预。

一种盾构机用超前注浆加固装置及使用方法，包括以下几个步骤：

S1：本发明在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后，将驱动齿槽二与连接口插入驱动齿环的内壁，并接通动力马达与电动伸缩杆的电源；

S2：在需要进行深入注浆时，随着滑动板的持续后退，在滑动板向外移动后，滑动板将失去的备用管的限制，使备用管滚落在支撑架与控制管的表面；

S3：并在完成上述工作后，工作人员将注浆管与管壁一的末端接触解除，实现对盾构机前端位置的注浆效果。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后，将驱动齿槽二与连接口插入驱动齿环的内壁，并接通动力马达与电动伸缩杆的电源，此时电动伸缩杆将带动动力马达向内移动，此时动力马达带动转头机构对外部岩层进行加工，在转头机构受到岩石阻碍并出现停滞时，挤压岩石所产生的反向力将作用在驱动齿轮处，此时驱动齿轮受力使气压受力板产生收缩，使驱动齿轮向动力马达的方向产生移动，此时驱动齿轮将失去对控制管的控制，且受力杆上的槽口将与转动管内壁凸起接触，如图5所示，此时转动管通过受力杆与驱动连接器带动岩石转头进行转动，且此时岩石转头受到动力马达的压力沿着转头管的内壁向外延伸，岩石转头的钻头位置将超过淤泥转头的位置，并对岩外壁进行钻孔工序，使设备能同时应对泥层与岩石类的限制，无需工作人员临时更换转头，提高工作效率。

(2)本发明在需要进行深入注浆，在完成上述钻孔时，利用滑动板逐渐靠近固定板的现象，迫使支撑杆与接触环的外壁接触，此时接触环将带动按压板向下移动，在移动过程中皮带受拉扯力的影响，迫使限位块向内收缩，使驱动连接器失去对岩石转头的控制，此时随着电动伸缩杆向外移动，驱动齿环也失去对驱动齿槽二的限制，完成对钻头的自主脱离，此时，随着滑动板的持续后退，在滑动板向外移动后，滑动板将失去的备用管的限制，使备用管滚落在支撑架与控制管的表面，此时随着驱动齿环的转动驱动齿槽一受挤压与旋转，使驱动齿槽一与驱动齿环连接，使备用连接器与连接口连接，实现管道的自动延长，减少人工干预。

(3)本发明在完成清理后，可通过断开驱动齿环与驱动齿槽一的连接，使电动伸缩杆向外延展，迫使内壁柱脱离管壁一，使管壁一与转头管形成传输的管道，并在完成上述工作后，工作人员将注浆管与管壁一的末端接触解除，实现对盾构机前端位置的注浆效果。

(4)本发明在完成钻孔后，通过电动伸缩杆与动力马达将内壁柱向外旋转脱出，此时清理板受力产生旋转并向外拖拽，并对转头管与管壁一的内壁进行清理与排污，避免上述钻孔时，淤泥通过输出孔堵塞传输管内部，造成注浆时，部分地区因为管道堵塞出现无法加固的问题。

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为本发明整体结构组件爆炸示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明冲击机构示意图；

图4为本发明控制机构示意图；

图5为本发明控制机构组件爆炸示意图；

图6为本发明控制机构内部组件示意图；

图7为本发明图6中A的放大图；

图8为本发明备用管尾部示意图；

图9为本发明备用管头部示意图；

图10为本发明转头机构头部组件爆炸示意图；

图11为本发明转头机构尾部组件示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

图中：1、冲击机构；101、固定板；102、电动伸缩杆；103、滑动板；104、设备支架；105、支撑杆；106、固定支架；107、注浆管；108、支撑架；2、控制机构；201、动力马达；202、转动管；203、控制管；204、驱动齿轮；205、气压囊；206、气压受力板；207、受力杆；208、驱动连接器；209、复位弹簧一；210、限位块；211、皮带；212、复位弹簧二；213、按压板；214、接触环；215、驱动齿环；3、备用管；301、管壁一；302、驱动齿槽一；303、内壁柱；304、连接槽；305、备用连接器；306、连接滑槽；307、复位弹簧三；308、连接块；4、转头机构；401、转头管；402、输出孔；403、淤泥转头；404、岩石转头；405、复位弹簧四；406、清理板；407、驱动齿槽二；408、连接口；409、清洗槽。

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。

实施例一，请参阅图1－图3，本发明为一种盾构机用超前注浆加固装置，包括冲击机构1，冲击机构1还包括有固定板101，固定板101的侧壁处固定连接有电动伸缩杆102，电动伸缩杆102远离固定板101的一端固定连接有滑动板103，固定板101的侧壁处固定连接有设备支架104，

控制机构2，控制机构2包括固定连接在滑动板103侧壁处的动力马达201，动力马达201的外壁处转动连接有转动管202，转动管202远离动力马达201的一端固定连接有控制管203；

备用管3，备用管3包括放置在设备支架104顶部外壁处的管壁一301，管壁一301的外壁处开设有若干个驱动齿槽一302，管壁一301的内壁处滑动连接有内壁柱303；

转头机构4，转头机构4包括滑动连接在固定板101上通孔内壁处的转头管401，转头管401的侧壁处开设有若干个输出孔402，输出孔402的外壁处固定连接有淤泥转头403。

冲击机构1还包括固定连接在固定板101侧壁处的支撑杆105，固定板101的顶部固定连接有固定支架106，固定支架106上通孔的内壁处固定连接有注浆管107，固定板101的侧壁处固定连接有支撑架108，该机构为后续机构提供安装位置，其在运转过程中起到稳定效果，保证设备正常运行，避免出现颠簸等问题。

实施例二，请参阅图4－图8，本发明为一种盾构机用超前注浆加固装置，在实例一的基础上，控制机构2还包括啮合连接在控制管203内壁处的驱动齿轮204，驱动齿轮204侧壁处固定连接有气压囊205，气压囊205远离驱动齿轮204的一端固定连接有气压受力板206，气压受力板206的侧壁处固定连接有受力杆207，驱动齿轮204的外壁处固定连接有驱动齿环215，在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后接通动力马达201与电动伸缩杆102的电源，此时电动伸缩杆102将带动动力马达201向内移动，此时动力马达201带动转头机构4对外部岩层进行加工，在转头机构4受到岩石阻碍并出现停滞时，挤压岩石所产生的反向力将作用在驱动齿轮204处，此时驱动齿轮204受力使气压受力板206产生收缩，使驱动齿轮204向动力马达201的方向产生移动，此时驱动齿轮204将失去对控制管203的控制，且受力杆207上的槽口将与转动管202内壁凸起接触，此时转动管202通过受力杆207与驱动连接器208带动转头机构4进行转动，对岩外壁进行钻孔工序，使设备能同时应对泥层与岩石类的限制。

控制机构2还包括固定连接在受力杆207侧壁处的驱动连接器208，驱动连接器208侧壁处的滑槽内固定连接有复位弹簧一209，复位弹簧一209远离驱动连接器208的一端固定连接有限位块210，限位块210的侧壁处固定连接有皮带211，在完成清理后，可通过断开驱动齿环215与驱动齿槽一302的连接，使电动伸缩杆102向外延展，迫使内壁柱303脱离管壁一301，使管壁一301与转头管401形成传输的管道，并在完成上述工作后，工作人员将注浆管107与管壁一301的末端接触解除，实现对盾构机前端位置的注浆效果。

控制机构2还包括固定连接在驱动连接器208内壁处的复位弹簧二212，复位弹簧二212远离驱动连接器208的一端固定连接有按压板213，按压板213与驱动连接器208侧壁上的通孔滑动连接，按压板213的侧壁处固定连接有接触环214，

备用管3还包括开设在内壁柱303侧壁处的连接槽304，内壁柱303远离连接槽304的一端固定连接有备用连接器305，备用连接器305侧壁开设有若干个连接滑槽306，连接滑槽306的内壁处固定连接有复位弹簧三307，复位弹簧三307远离备用连接器305的一端固定连接有连接块308。

转头机构4还包括滑动连接在转头管401内壁处的岩石转头404，岩石转头404的侧壁处开设有若干个清洗槽409，清洗槽409的内壁处固定连接有复位弹簧四405，复位弹簧四405远离清洗槽409的一端固定连接有清理板406，在完成钻孔后，通过电动伸缩杆102与动力马达201将内壁柱303向外旋转脱出，此时清理板406受力产生旋转并向外拖拽，并对转头管401与管壁一301的内壁进行清理与排污，避免上述钻孔时，淤泥通过输出孔402堵塞传输管内部，造成注浆时，部分地区因为管道堵塞出现无法加固的问题。

转头机构4还包括开设在转头管401外壁处的驱动齿槽二407，岩石转头404的侧壁处开设有连接口408，清理板406的侧壁与转头管401的内壁滑动连接，驱动齿槽二407的外壁与驱动齿环215的内壁啮合连接，在需要进行深入注浆，在完成上述钻孔时，利用滑动板103逐渐靠近固定板101的现象，迫使支撑杆105与接触环214的外壁接触，此时接触环214将带动按压板213向下移动，在移动过程中皮带211受拉扯力的影响，迫使限位块210向内收缩，使驱动连接器208失去对岩石转头404的控制，此时随着电动伸缩杆102向外移动，驱动齿环215也失去对驱动齿槽二407的限制，完成对钻头的自主脱离，此时，随着滑动板103的持续后退，在滑动板103向外移动后，滑动板103将失去的备用管3的限制，使备用管3滚落在支撑架108与控制管203的表面，此时随着驱动齿环215的转动驱动齿槽一302受挤压与旋转，使驱动齿槽一302与驱动齿环215连接，使备用连接器305与连接口408连接，实现管道的自动延长，减少人工干预。

本实施例的一个具体应用为：本发明在使用前，通过盾构机内部设备运输至所需位置，固定位置后，将驱动齿槽二407与连接口408插入驱动齿环215的内壁，并接通动力马达201与电动伸缩杆102的电源，此时电动伸缩杆102将带动动力马达201向内移动，此时动力马达201带动转头机构4对外部岩层进行加工，在转头机构4受到岩石阻碍并出现停滞时，挤压岩石所产生的反向力将作用在驱动齿轮204处，此时驱动齿轮204受力使气压受力板206产生收缩，使驱动齿轮204向动力马达201的方向产生移动，此时驱动齿轮204将失去对控制管203的控制，且受力杆207上的槽口将与转动管202内壁凸起接触，如图5所示，此时转动管202通过受力杆207与驱动连接器208带动岩石转头404进行转动，且此时岩石转头404受到动力马达201的压力沿着转头管401的内壁向外延伸，岩石转头404的钻头位置将超过淤泥转头403的位置，并对岩外壁进行钻孔工序，在需要进行深入注浆，在完成上述钻孔时，利用滑动板103逐渐靠近固定板101的现象，迫使支撑杆105与接触环214的外壁接触，此时接触环214将带动按压板213向下移动，在移动过程中皮带211受拉扯力的影响，迫使限位块210向内收缩，使驱动连接器208失去对岩石转头404的控制，此时随着电动伸缩杆102向外移动，驱动齿环215也失去对驱动齿槽二407的限制，完成对钻头的自主脱离，此时，随着滑动板103的持续后退，在滑动板103向外移动后，滑动板103将失去的备用管3的限制，使备用管3滚落在支撑架108与控制管203的表面，此时随着驱动齿环215的转动驱动齿槽一302受挤压与旋转，使驱动齿槽一302与驱动齿环215连接，使备用连接器305与连接口408连接，实现管道的自动延长。

在完成清理后，可通过断开驱动齿环215与驱动齿槽一302的连接，使电动伸缩杆102向外延展，迫使内壁柱303脱离管壁一301，使管壁一301与转头管401形成传输的管道，并在完成上述工作后，工作人员将注浆管107与管壁一301的末端接触解除，在完成转孔后，通过电动伸缩杆102与动力马达201将内壁柱303向外旋转脱出，此时清理板406受力产生旋转并向外拖拽，并对转头管401与管壁一301的内壁进行清理与排污，避免上述钻孔时，淤泥通过输出孔402堵塞传输管内部，造成注浆时，部分地区因为管道堵塞出现无法加固的问题。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种盾构机用超前注浆加固装置，包括冲击机构(1)，所述冲击机构(1)还包括有固定板(101)，所述固定板(101)的侧壁处固定连接有电动伸缩杆(102)，所述电动伸缩杆(102)远离固定板(101)的一端固定连接有滑动板(103)，所述固定板(101)的侧壁处固定连接有设备支架(104)，其特征在于，还包括：

控制机构(2)，所述控制机构(2)包括固定连接在滑动板(103)侧壁处的动力马达(201)，所述动力马达(201)的外壁处转动连接有转动管(202)，所述转动管(202)远离动力马达(201)的一端固定连接有控制管(203)；

备用管(3)，所述备用管(3)包括放置在设备支架(104)顶部外壁处的管壁一(301)，所述管壁一(301)的外壁处开设有若干个驱动齿槽一(302)，所述管壁一(301)的内壁处滑动连接有内壁柱(303)；

转头机构(4)，所述转头机构(4)包括滑动连接在固定板(101)上通孔内壁处的转头管(401)，所述转头管(401)的侧壁处开设有若干个输出孔(402)，所述输出孔(402)的外壁处固定连接有淤泥转头(403)。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述冲击机构(1)还包括固定连接在固定板(101)侧壁处的支撑杆(105)，所述固定板(101)的顶部固定连接有固定支架(106)，所述固定支架(106)上通孔的内壁处固定连接有注浆管(107)，所述固定板(101)的侧壁处固定连接有支撑架(108)。

3.根据权利要求2所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述控制机构(2)还包括啮合连接在控制管(203)内壁处的驱动齿轮(204)，所述驱动齿轮(204)侧壁处固定连接有气压囊(205)，所述气压囊(205)远离驱动齿轮(204)的一端固定连接有气压受力板(206)，所述气压受力板(206)的侧壁处固定连接有受力杆(207)，所述驱动齿轮(204)的外壁处固定连接有驱动齿环(215)。

4.根据权利要求3所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述控制机构(2)还包括固定连接在受力杆(207)侧壁处的驱动连接器(208)，所述驱动连接器(208)侧壁处的滑槽内固定连接有复位弹簧一(209)，所述复位弹簧一(209)远离驱动连接器(208)的一端固定连接有限位块(210)，所述限位块(210)的侧壁处固定连接有皮带(211)。

5.根据权利要求4所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述控制机构(2)还包括固定连接在驱动连接器(208)内壁处的复位弹簧二(212)，所述复位弹簧二(212)远离驱动连接器(208)的一端固定连接有按压板(213)，所述按压板(213)与驱动连接器(208)侧壁上的通孔滑动连接，所述按压板(213)的侧壁处固定连接有接触环(214)。

6.根据权利要求5所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述备用管(3)还包括开设在内壁柱(303)侧壁处的连接槽(304)，所述内壁柱(303)远离连接槽(304)的一端固定连接有备用连接器(305)，所述备用连接器(305)侧壁开设有若干个连接滑槽(306)，所述连接滑槽(306)的内壁处固定连接有复位弹簧三(307)，所述复位弹簧三(307)远离备用连接器(305)的一端固定连接有连接块(308)。

7.根据权利要求6所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述转头机构(4)还包括滑动连接在转头管(401)内壁处的岩石转头(404)，所述岩石转头(404)的侧壁处开设有若干个清洗槽(409)，所述清洗槽(409)的内壁处固定连接有复位弹簧四(405)，所述复位弹簧四(405)远离清洗槽(409)的一端固定连接有清理板(406)。

8.根据权利要求7所述的一种盾构机用超前注浆加固装置，其特征在于：所述转头机构(4)还包括开设在转头管(401)外壁处的驱动齿槽二(407)，所述岩石转头(404)的侧壁处开设有连接口(408)，所述清理板(406)的侧壁与转头管(401)的内壁滑动连接，所述驱动齿槽二(407)的外壁与驱动齿环(215)的内壁啮合连接。