CN215170055U - 用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置。所述注浆装置包括反力支座、注浆管、伸缩油缸和油缸固定座，反力支座固定在土仓壁上的预留球阀外侧法兰盘上，在反力支座上开设有与注浆管相匹配的注浆管穿孔；所述油缸固定座为环形支座，固定套设在注浆管临近注浆头的位置，所述注浆管的注浆头穿过反力支座上的注浆管穿孔伸入预留球阀进口端，所述伸缩油缸水平置于油缸固定座与反力支座之间，并伸开至最大行程，伸缩油缸其中一端固定在油缸固定座上，另一端与反力支座连接。本实用新型的注浆管在盾构开仓期间可以伸入土仓内部或刀盘前侧进行地层加固，可以减少土仓加固任务及方量，加快地层加固效果。

Description

用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置

技术领域

本实用新型属于盾构注浆装置，具体是一种用于在复杂地质条件下采用盾构法施工过程中需要开仓作业时，作业前地层加固的液压伸缩式注浆装置。

背景技术

随着盾构施工技术的不断成熟，城市高速发展的需求，盾构施工逐渐向着超深、超大、超长的方向迈入，同时穿越关系、地质构造也越趋复杂，在地铁盾构隧道施工中，尤其是在强度较高地层掘进时，盾构机刀具磨损大，需停机开仓检查及更换刀具频繁。盾构开仓检查及更换刀具的方式，主要有常压开仓和带压开仓两种；常压开仓，一般都是在地层自稳性非常好、地层渗透性小(类似全断面硬岩地层)的环境下进行；而带压开仓，一般是针对地层自稳性较差、地层渗透性较大的复杂地层环境下进行；相比来说，带压开仓作业的安全风险和施工难度要远远大于常压开仓。

盾构带压开仓检查及更换刀具施工中，为确保掌子面稳定、进仓人员安全和地面环境安全，需采取专项的辅助措施来保证掌子面地层和土仓压力稳定。现有技术中，常用的方式是注浆管直接连接在土仓壁的预留注浆口处，向土仓内注入浆液，并通过浆液对土仓内渣土置换及掌子面的加固，该种施工方式在具体操作过程中，需要先采用加固浆液将土仓内渣土完全置换，然后才能溢出刀盘外进行掌子面的加固，该方式存在施工进度慢，土仓加固效果差，置换渣土清理难等多重困难，连锁出现施工期间工期、安全、经济不可控，对此专门研究一种辅助工具，保证盾构开仓前地层加固的简便性及安全性。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足，提供一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，该注浆装置可以通过伸缩调整注浆头的位置，使注浆头伸入土仓内，通过高压喷浆的方式直接向掌子面注浆加固，可以缩短地层加固时间，提高地层加固效率，降低施工难度及作业量。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，包括安装在土仓壁上的预留球阀，其特征在于：所述注浆装置包括反力支座、注浆管、伸缩油缸和油缸固定座，所述反力支座固定在预留球阀外侧法兰盘上，在反力支座上开设有与注浆管相匹配的注浆管穿孔；所述油缸固定座为环形支座，固定套设在注浆管临近注浆头的位置，所述注浆管的注浆头穿过反力支座上的注浆管穿孔伸入预留球阀的进口端，所述伸缩油缸水平置于油缸固定座与反力支座之间，并伸开至最大行程，伸缩油缸其中一端固定在油缸固定座上，另一端与反力支座连接；开启预留球阀后，在伸缩油缸收缩状态下带动注浆管穿过预留球阀伸入土仓内，并水平移动至刀盘临近土仓的一侧或水平移动穿过刀盘的间隙伸入刀前侧的土层内。

本实用新型进一步的技术方案：所述注浆装置还包括与注浆管的进液端口连接的注浆系统、安装在注浆管上压力表和安装在油缸固定座与反力支座之间的行程监测装置，所述注浆系统为盾构机自带注浆系统，所述压力表和行程监测装置分别与注浆系统信号连接，行程监测装置与伸缩油缸的液压控制系统信号连接，压力表用于监测注浆管的注浆压力，并将信号反馈给注浆系统；行程监测装置用于监测伸缩油缸的伸缩行程，并将信号反馈给注浆系统和液压控制系统。

本实用新型较优的技术方案：所述伸缩油缸设有两套，对称设置在注浆管两侧，两套伸缩油缸采用液压控制系统同步控制；每套伸缩油缸的有效行程为1～1.2m，额定压力为10MPa；在油缸固定座上对称开设有两个油缸固定孔，每套伸缩油缸的套筒前部嵌设在油缸固定孔内，并通过螺栓固定。

本实用新型较优的技术方案：所述注浆管包括前部的注浆钢管和后部的注浆软管，其注浆钢管的前端为锥型，并开设有多个注浆口，所述油缸固定座通过固定箍圈固定套设在注浆钢管上；所述注浆钢管的直径与预留球阀的内径相匹配，并可在预留球阀内水平移动。

本实用新型较优的技术方案：所述伸缩油缸的最大收缩行程与注浆管在土仓内水平移动至刀盘内侧或伸出刀盘外侧的距离相等，保证浆液可以直接注入至刀盘前方土层孔隙内。

本实用新型较优的技术方案：所述反力支座为圆环形，其注浆管穿孔开设在反力支座的中心位置，并在注浆管穿孔内壁设有密封橡胶圈和注脂点；在反力支座上对称设有油缸连接板，并在两个油缸连接板上对称设有油缸连接销轴。

本实用新型较优的技术方案：所述预留球阀焊接在土仓壁上的预留注浆孔处，其外侧设有法兰盘。

本实用新型较优的技术方案：所述行程监测装置包括设置在油缸固定座上的激光测距仪和对应设置在反力支座上的测距激光片，所述激光测距仪的信号输出端与注浆系统和伸缩油缸的液压控制系统的信号控制端连接。

本实用新型的整个液压伸缩装置的动力来源于盾构机系统的辅助系统，其控制方式选择手动控制模式，按照现场需求尺寸进行操作控制。本实用新型的液压控制系统及液压注浆管主要是为了实现注浆管在土仓内的伸缩控制，直接有效加固地层薄弱点；所述传感信息系统主要是为了实现伸缩长度及压力信号检测，使得注浆更加科学、合理。

本实用新型提供技术方案如下：

(1)本实用新型的液压伸缩式注浆装置主要是利用盾构机自有的辅助系统提供动力，利用盾构机土仓壁上的法兰结构提供反作用力，带动硬性钢管在土仓内进行伸缩，可以在盾构开仓期间伸入土仓内部进行地层加固，可以减少土仓加固任务及方量，加快地层加固效果；

(2)本实用新型的油缸反力支座，充分结合了法兰结构进行特殊要求的制作，在连接注浆管的同时对法兰结构进行加强化处理，防止出现损坏；在双层夹心钢板上焊接连接油缸轴套，能够提供反用力，并且便于不同位置的更换；

(3)本实用新型在反力支座与注浆管接触面设有润滑密封系统，主要是为了密封注浆硬管与土仓壁预留球阀之间的间隙，保证土仓的密封性，同时设计专门的注脂点，降低接触件之间的摩擦力，延长使用寿命。

(4)本实用新型的注浆加固装置可以安装在盾构机土仓壁上预留位置上，分别加固土仓内上半部分位置，完全有效的截断前方水源

本实用新型结构简单，可以方便、快捷、高效的针对掌子面注浆加固，解决了盾构开仓换刀前地层加固施工进度慢，加固效果差的问题，保证了工程施进度，提高了施工的效益。

附图说明

图1是本实用新型中伸缩油缸伸开至最大行程的示意图；

图2是本实用新型中伸缩油缸收缩状态示意图；

图3是本实用新型的油缸固定座的平面示意图；

图4是本实用新型的反力支座平面示意图。

图中：1—反力支座，100—密封橡胶圈，101—油缸连接板，102—油缸连接销轴，103—注脂点，2—注浆管，200—注浆头，3—伸缩油缸，4—油缸固定座，400—油缸固定孔，401—固定箍圈，402—螺栓孔，5—土仓壁，6—预留球阀，600—法兰盘，7—土仓，8—刀盘，9—注浆系统，10—压力表，11—激光测距仪，12—测距激光片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图4均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例提供的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，如图1和图2所示，包括安装在土仓壁5上的预留球阀6，所述预留球阀6焊接在土仓壁5上的预留注浆孔处，其外侧设有法兰盘600，预留球阀6在注浆时可以打开，注浆管2从预留球阀6穿过进入土仓，在不注浆时，便可将预留球阀6关闭，所述注浆装置包括反力支座1、注浆管2、油缸固定座4和两套伸缩油缸3；所述注浆管2包括前部的注浆钢管和后部的注浆软管，其注浆钢管的前端为锥型，开设有多个注浆口，所述注浆钢管的直径与预留球阀6的内径相匹配，并可在预留球阀6内水平移动，一般小于土仓壁预留管径3mm，两端各保持1.5mm间隙，便于注浆管伸缩控制，同时在法兰位置设计一种简易润滑密封系统，为了减少摩擦力，降低设备选型要求。如图4所示，所述反力支座1为圆环形支座，在其中心位置开设有注浆管穿孔，并在注浆管穿孔内壁设有密封橡胶圈100和注脂点103；在反力支座1上对称设有油缸连接板101，油缸连接板101通过螺栓固定在反力支座1上，在两个油缸连接板101上对称设有油缸连接销轴102，用于连接伸缩油缸3，反力支座1固定在预留球阀6外侧法兰盘600上。如图3所示，所述油缸固定座4为环形支座，通过固定箍圈401固定套设在注浆管2的注浆钢管部分，所述注浆管2的注浆头200穿过反力支座1上的注浆管穿孔伸入预留球阀6的进口端，所述伸缩油缸3水平置于油缸固定座4与反力支座1之间，并伸开至最大行程，开启预留球阀6后，在伸缩油缸3收缩状态下带动注浆管2穿过预留球阀6伸入土仓7内，并水平移动至刀盘8临近土仓的一侧或水平移动穿过刀盘8的间隙伸入刀前侧的土层内。所述伸缩油缸3的最大收缩行程与注浆管2在土仓7内水平移动至刀盘8内侧或伸出刀盘8外侧的距离相等，可以确保伸缩油缸3完全收缩时，其注浆头200可以临近刀盘8或伸出刀盘8进行注浆。

实施例提供的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，如图1和图2所示，两套伸缩油缸3对称设置在注浆管2两侧，采用液压控制系统同步控制；每套伸缩油缸3的有效行程为1～1.2m，额定压力为10MPa；如图3所示，在油缸固定座4上对称开设有两个油缸固定孔400，每套伸缩油缸3的套筒前部嵌设在油缸固定孔400内，并通过螺栓固定，伸缩油缸3的活塞端与反力支座1上的油缸连接销轴102连接。

实施例提供的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置还包括与注浆管2的进液端口连接的注浆系统9、安装在注浆管2上的压力表10和安装在油缸固定座4与反力支座1之间的行程监测装置，所述行程监测装置包括设置在油缸固定座4上的激光测距仪11和对应设置在反力支座1上的测距激光片12，所述注浆系统9为盾构机自带注浆系统，所述压力表10和激光测距仪11分别与注浆系统9信号连接，激光测距仪11的信号输出端还与伸缩油缸3的液压控制系统信号连接，压力表10用于监测注浆管2的注浆压力，并将信号反馈给注浆系统9和伸缩油缸3的液压控制系统，当压力过大或过小的时候可以通过注浆系统9调节注浆压力，确保注浆压力达到设计值；激光测距仪11用于测量伸缩油缸3的伸缩行程，并将信号反馈给注浆系统9，激光测距仪11可以针对伸缩油缸3的伸缩行程进行测量，确保在油缸3完全伸缩，其注浆头200移动到适当位置时，便停止伸缩，同时进行注浆。

本实用新型主要用于盾构带压开仓前的掌子面加固，其具体工作过程如下：在准备开仓位置选择固定后，做好停机工作，按照图1的方式安装本实用新型的注浆装置，安装好之后其注浆头200刚好置于预留球阀6的进口处，然后开启预留球阀，控制伸缩油缸3收缩，利用盾构机土仓壁上的法兰结构提供反作用力，带动注浆管2伸入预留球阀6的内，并继续伸入土仓内并水平朝向刀盘8的方向移动，在移动至临近刀盘8的位置，便可停止工作，开始进行注浆；本实用新型可以在盾构开仓期间伸入土仓内部进行地层加固，减少土仓加固任务及方量，加快地层加固效果。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，包括安装在土仓壁(5)上的预留球阀(6)，其特征在于：所述注浆装置包括反力支座(1)、注浆管(2)、伸缩油缸(3)和油缸固定座(4)，所述反力支座(1)固定在预留球阀(6)外侧法兰盘(600)上，在反力支座(1)上开设有与注浆管(2)相匹配的注浆管穿孔；所述油缸固定座(4)为环形支座，固定套设在注浆管(2)临近注浆头(200)的位置，所述注浆管(2)的注浆头穿过反力支座(1)上的注浆管穿孔伸入预留球阀(6)的进口端，所述伸缩油缸(3)水平置于油缸固定座(4)与反力支座(1)之间，并伸开至最大行程，伸缩油缸(3)其中一端固定在油缸固定座(4)上，另一端与反力支座(1)连接；开启预留球阀(6)后，在伸缩油缸(3)收缩状态下带动注浆管(2)穿过预留球阀(6)伸入土仓(7)内，并水平移动至刀盘(8)临近土仓的一侧或水平移动穿过刀盘(8)的间隙伸入刀前侧的土层内。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述注浆装置还包括与注浆管(2)的进液端口连接的注浆系统(9)、安装在注浆管(2)上压力表(10)和安装在油缸固定座(4)与反力支座(1)之间的行程监测装置，所述注浆系统(9)为盾构机自带注浆系统，所述压力表(10)和行程监测装置分别与注浆系统(9)信号连接，行程监测装置与伸缩油缸(3)的液压控制系统信号连接，压力表(10)用于监测注浆管(2)的注浆压力，并将信号反馈给注浆系统(9)；行程监测装置用于监测伸缩油缸(3)的伸缩行程，并将信号反馈给注浆系统(9)和液压控制系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述伸缩油缸(3)设有两套，对称设置在注浆管(2)两侧，两套伸缩油缸采用液压控制系统同步控制；每套伸缩油缸(3)的有效行程为1～1.2m，额定压力为10MPa；在油缸固定座(4)上对称开设有两个油缸固定孔(400)，每套伸缩油缸(3)的套筒前部嵌设在油缸固定孔(400)内，并通过螺栓固定。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述注浆管(2)包括前部的注浆钢管和后部的注浆软管，其注浆钢管的前端为锥型，并开设有多个注浆口，所述油缸固定座(4)通过固定箍圈(401)固定套设在注浆钢管上；所述注浆钢管的直径与预留球阀(6)的内径相匹配，并可在预留球阀(6)内水平移动。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述伸缩油缸(3)的最大收缩行程与注浆管(2)在土仓(7)内水平移动至刀盘(8)内侧或伸出刀盘(8)外侧的距离相等。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述反力支座(1)为圆环形支座，其注浆管穿孔开设在反力支座(1)的中心位置，并在注浆管穿孔内壁设有密封橡胶圈(100)和注脂点(103)；在反力支座(1)上对称设有油缸连接板(101)，并在两个油缸连接板(101)上对称设有油缸连接销轴(102)。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述预留球阀(6)焊接在土仓壁(5)上的预留注浆孔处，其外侧设有法兰盘(600)。

8.根据权利要求2所述的一种用于盾构开仓前土层加固的液压伸缩式注浆装置，其特征在于：所述行程监测装置包括设置在油缸固定座(4)上的激光测距仪(11)和对应设置在反力支座(1)上的测距激光片(12)，所述激光测距仪(11)的信号输出端与注浆系统(9)和伸缩油缸(3)的液压控制系统的信号控制端连接。

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