CN217440027U - 双液浆固结二次注浆控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双液浆固结二次注浆控制系统，包括设置于盾构机内的浆液箱、注浆泵以及设置于盾构机的盾尾处的出浆管，注浆泵与桨液罐连通，注浆泵远离浆液箱的一端连通有输浆管，出浆管伸入至开挖洞身与管片之间的间隙中，出浆管伸入间隙的一端设置有出浆口，盾构机内还设置有储存有固化剂的储料箱，储料箱连通有变频螺杆泵，变频螺杆泵的输出端连通有输料管，输料管远离变频螺杆泵的一端连通有三通管，输浆管连通于三通管的另一输入端，三通管的输出端连通于出浆管，出浆管上还设置有压力传感器，压力传感器位于出浆管的出浆口处。本申请具有随着盾构机的掘进速度的改变而调整注浆速度，且从出浆口流出的混合浆液能够快速凝结的效果。

Description

双液浆固结二次注浆控制系统

技术领域

本实用新型涉及盾构施工技术领域，尤其是一种双液浆固结二次注浆控制系统。

背景技术

盾构法隧道施工是指使用盾构机一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，不扰动围岩而修筑隧道的方法。在盾构的掘进过程中，盾构机内完成管片的拼装后，通常利用同步注浆装置将浆液注入开挖洞身与管片之间的间隙中，用以防止施工区域的地表沉降。

相关技术中，同步注浆装置主要包括设置在盾构机内的浆液箱以及与浆液箱连通的注浆泵，注浆泵远离浆液箱的一端设置有注浆管，注浆管沿盾构机的长度方向设置，且注浆管远离注浆泵的一端伸入至开挖洞身与管片的间隙中。盾构机在掘进的过程中，注浆泵同步开始工作，通过注浆泵将浆液箱内的浆液注入开挖洞身与管片的间隙中，实现盾构机在掘进的过程中同步注浆。

但是，相关技术中的同步注浆装置在注浆时，由于盾构机在掘进的过程中，盾构机的掘进速度是不断变化的（盾构机在直行、上坡、下坡、拐弯时的掘进速度不同），而注浆泵的注浆速度是保持不变的，易出现注浆速度过快，导致浆液凝固包裹住盾构机的盾尾，增大推进阻力，且浆液凝固速度较慢，隧道周围的岩体不能获得及时的支撑，导致岩体塌陷，地表沉降量超过要求范围。

实用新型内容

为了改善相关技术中的同步注浆装置在盾构机在掘进的过程中难以根据盾构机的掘进速度的改变而调整注浆速度，易出现注浆速度过快导致浆液凝固包裹盾构机的盾尾，增大推进阻力，且浆液凝固速度较慢，隧道周围的岩体不能获得及时的支撑，导致岩体塌陷，地表沉降量超过要求范围的现象，本申请提供一种双液浆固结二次注浆控制系统。

本申请提供的一种双液浆固结二次注浆控制系统采用如下的技术方案：

一种双液浆固结二次注浆控制系统，包括设置于盾构机内的浆液箱、注浆泵以及设置于盾构机的盾尾处的出浆管，所述注浆泵与桨液罐连通，所述注浆泵远离浆液箱的一端连通有输浆管，所述出浆管伸入至开挖洞身与管片之间的间隙中，出浆管伸入间隙的一端设置有出浆口，所述盾构机内还设置有储存有固化剂的储料箱，所述储料箱连通有变频螺杆泵，所述变频螺杆泵的输出端连通有输料管，所述输料管远离变频螺杆泵的一端连通有三通管，所述输浆管连通于三通管的另一输入端，所述三通管的输出端连通于出浆管，所述出浆管上还设置有压力传感器，所述压力传感器位于出浆管的出浆口处。

通过采用上述技术方案，注浆时，注浆泵和变频螺杆泵分别将浆液箱和储料箱内的浆液和固化剂分别输送至输浆管和输料管内，并通过三通管将浆液和固化剂混合输送至出浆管内，从而实现对开挖洞身和管片之间的间隙的注浆，通过压力传感器对出浆管内的混合浆液的压力进行检测，使当盾构机的掘进速度发生改变时，相对应地增大或减小输浆泵和变频螺杆泵的输出功率，使出浆管处的压力发生变化，从而使出浆口的出浆速度发生改变，以适应盾构机的掘进速度，避免了因注浆速度过快而导致浆液凝结包裹盾尾，增大推进阻力的现象，同时由于变频螺杆泵输送固化剂至出浆管内与浆液进行混合，使两者的混合浆液从出浆口流出后能够快速填充开挖洞口与管片之间的间隙，并快速凝结。相较于相关技术中的同步注浆装置，本申请通过设置在出浆口的压力传感器对出浆管内的压力进行实时检测，使当盾构机掘进的速度发生改变时，相对应地增大或减少注浆泵和变频螺杆泵的输出功率，使出浆管内的压力发生改变，从而使出浆口的出浆速度发生改变，进而使出浆管的速度能够适应盾构机的掘进速度，避免了因注浆速度过快而导致浆液凝结包括盾尾，增大推进阻力的现象，同时利用变频螺杆泵输送固化剂至出浆管内与浆液进行混合，使两者的混合浆液在填充开挖洞口与管片之间的间隙时能够快速凝结，从而使隧道周围的岩体获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷，且地表的沉降量控制在要求范围之内。

优选的，所述出浆管与三通管的输出端之间还设置有搅拌罐，所述搅拌罐上分别开设有进料口和出料口，所述三通管的输出端连通于进料口，所述出浆管远离出料口的一端连通于出料口，所述搅拌罐内设置有用于搅拌的搅拌组件。

通过采用上述技术方案，搅拌罐的设置使浆液和固化剂之间缓冲的空间来进行混合，使浆液和固化剂之间混合较为充分，对开挖洞口和管片之间的间隙进行填充时，两者的混合浆液能够快速凝结。

优选的，所述搅拌组件包括转动设置于搅拌罐内的转轴、绕设于转轴外的螺旋叶片以及用于驱动转轴转动的驱动件，所述转轴呈竖直设置，所述螺旋叶片沿转轴的长度方向设置。

通过采用上述技术方案，浆液和固化剂经三通管输送至搅拌罐内后，通过驱动转轴转动，带动螺旋叶片发生转动，从而使在螺旋叶片的带动下浆液和固化剂混合较为充分，进而使混合浆液从出浆口流入至开挖洞身与管片之间的间隙内时能够快速凝结，使隧道周围岩体能够获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷。

优选的，所述驱动件包括固定设置搅拌罐上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有变速箱，所述变速箱的输出轴固定连接于转轴。

通过采用上述技术方案，变速箱的设置能够对驱动电机的输出功率进行调节，使转轴的转动速度能够进行调节，即搅拌罐内的搅拌速度能够进行调节，从而使在注浆时，能够根据实际需求，相对应地调节搅拌罐内的搅拌速度，使浆液和固化剂的混合浆液能够及时地从搅拌罐内输送至出浆管内，进而使在盾构机的掘进速度发生改变时，注浆作业能够顺利进行。

优选的，所述输浆管和输料管上分别设置有第一止回阀和第二止回阀，所述第一止回阀和第二止回阀分别设置于输浆管和输料管靠近三通管的一端。

通过采用上述技术方案，第一止回阀和第二止回阀的设置能够有效地放置输浆管和输料管内的浆液和固化剂的回流，使输浆管和输料管内的浆液和固化剂能够稳定地被输送至搅拌罐内。

优选的，所述输浆管和输料管上还设置有第一流量计和第二流量计，所述第一流量计和第二流量计分别位于第一止回阀与注浆泵之间和第二止回阀与变频螺杆泵之间。

通过采用上述技术方案，第一流量计和第二流量计能够对输浆管和输料管的输送量进行检测，配合压力传感器对出浆口的压力进行检测，实现利用注浆量和注浆压力的双重标准对注浆质量进行控制，方便实时对注浆参数进行调整，从而使开挖洞身与管片之间的间隙能够在极短的时间内填充密实，使周围的岩体获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷，达到控制地表沉降的效果。

优选的，所述三通管处设置有抗震压力表。

通过采用上述技术方案，抗震压力表能够对三通管内的压力进行检测，且抗震压力表具有良好的耐震性能，使抗震压力表的检测更为准确，有效地防止了因三通管内的压力过大而导致爆管的情况发生。

优选的，所述三通管上还设置有电动阀门，所述电动阀门位于三通管与输料管连通的一端。

通过采用上述技术方案，当盾构机掘进快完成时，通过电动阀门将输料管关闭，仅使用输浆管输送浆液至出浆口处进行注浆，保证盾构机的盾尾与浆液和固化剂的混合浆液有一定距离，避免将浆液和固化剂的混合浆液直接接触盾构机的盾尾，预防浆液和固化剂的混合浆液固结后包裹盾构机的盾尾，增大推进阻力的意外发生。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请在盾构机掘进的过程中进行注浆时，通过设置在出浆口的压力传感器对出浆管内的压力进行实时检测，使当盾构机掘进的速度发生改变时，相对应地增大或减少注浆泵和变频螺杆泵的输出功率，使出浆管内的压力发生改变，从而使出浆口的出浆速度发生改变，进而使出浆管的速度能够适应盾构机的掘进速度，避免了因注浆速度过快而导致浆液凝结包括盾尾，增大推进阻力的现象，同时利用变频螺杆泵输送固化剂至出浆管内与浆液进行混合，使两者的混合浆液在填充开挖洞口与管片之间的间隙时能够快速凝结，从而使隧道周围的岩体获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷，且地表的沉降量控制在要求范围之内；

2.本申请通过第一流量计和第二流量计分别对输浆管和输料管的输送量进行检测，配合压力传感器对出浆口的压力进行检测，实现利用注浆量和注浆压力的双重标准对注浆质量进行控制，方便实时对注浆参数进行调整，从而使开挖洞身与管片之间的间隙能够在极短的时间内填充密实，使周围的岩体获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷，达到控制地表沉降的效果。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图；

图2是本实施例的局部剖视图；

图3是本实施例除去盾构机以及管片的局部展示图；

图4是用于体现第一止回阀和第一流量计的配合关系的局部展示图；

图5是图3中A部分的放大图。

附图标记说明：1、浆液箱；2、注浆泵；3、出浆管；4、盾构机；5、输浆管；6、三通管；7、开挖洞口；8、管片； 10、压力传感器；11、储料箱；12、变频螺杆泵；13、输料管；14、第一止回阀；15、第二止回阀；16、第一流量计；17、第二流量计；18、电动阀门；19、抗震压力表；20、搅拌罐；21、出浆泵；22、转轴；23、螺旋叶片；24、驱动电机；25、变速箱；26、固定杆；27、横杆。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

一种双液浆固结二次注浆控制系统，参照图1和图2，包括设置浆液箱1、注浆泵2以及出浆管3。浆液箱1位于盾构机4内，浆液箱1上分别设置有进浆口和出浆口，进浆口与外部的供浆设备连通，注浆泵2固定安装于盾构机4内，注浆泵2的输入端与出浆口连通，注浆泵2的输出端连通有输浆管5，输浆管5远离注浆泵2的一端连通有三通管6，且输浆管5连通于三通管6的其中一个输入端。出浆管3位于盾构机4的盾尾处，出浆管3的一端伸入开挖洞口7与管片8之间的间隙内，出浆管3伸入间隙内的一端设置有出浆口，出浆管3上设置有压力传感器 10，压力传感器 10位于出浆口处。

参照图2和图3，盾构机4内还设置有储存有固化剂的储料箱11，本实施例中，固化机为玻璃水，在其他实施例中固化剂可以为其他能够促进浆液快速凝结的材料。储料箱11的出料处设置有变频螺杆泵12，变频螺杆泵12的一端与储料箱11的出料处连通，变频螺杆泵12远离储料箱11的一端连通有输料管13，输料管13远离变频螺杆泵12的一端连通于三通管6的另一输入端。

参照图3和图4，输浆管5和输料管13上分别设置有第一止回阀14和第二止回阀15，其中，第一止回阀14和第二止回阀15的数量均为两个，两个第一止回阀14对称设置于输浆管5的两端，两个第二止回阀15对称设置于输料管13的两端。输浆管5和输料管13上还分别设置有第一流量计16和第二流量计17，第一流量计16位于两个第一止回阀14之间，第二流量计17位于两个第二止回阀15之间。通过流量计的设置，使输浆管5和输料管13输送的浆液和固化剂的输送量得到体现，便于控制输浆管5和固化机的混合比例，以便达到最佳的快速凝结的效果。止回阀的设置，有效地防止输浆管5和输料管13在分别输送浆液以及固化剂时，浆液和固化固化剂回流的现象，从而避免因浆液和固化剂回流而影响流量计的计数。

参照图3和图4，三通管6上还设置有电动阀门18，电动阀门18位于三通管6与输料管13连通的一端。此外，三通管6上还设置有抗震压力表19，抗震压力表19能够对三通管6内的压力进行检测，且具有良好的耐震性能，使其读数较为准确，通过抗震压力表19的设置，能够对三通管6内的压力进行检测，防止因压力过大导致爆管的情况发生。

参照图3和图5，盾构机4内还设置有搅拌罐20，搅拌罐20上分别设置有进料口和出料口，三通管6的输出端连通于进料口，出料口处设置有出浆泵21，出浆泵21的输入端与出料口连通，且出浆泵21的输出端连通于出浆管3远离出浆口的一端。搅拌罐20内设置有用于搅拌的搅拌组件。

具体的，参照图3和图5，搅拌组件包括转动设置于搅拌罐20内的转轴22以及绕设于转轴22外的螺旋叶片23以及用于驱动转轴22转动的驱动件，转轴22呈竖直设置，且转轴22的一端转动连接于搅拌罐20的顶面，螺旋叶片23沿转轴22的长度方向设置。驱动件包括固定设置于搅拌罐20上的驱动电机24，驱动电机24位于搅拌罐20的顶面，且驱动电机24的输出轴连接有变速箱25，变速箱25的输出轴固定连接于转轴22。注浆时，通过注浆泵2和变频螺杆分别将浆液箱1和储料箱11内浆液和固化剂分别通过输浆管5和输料管13输送至三通管6处，浆液和固化剂经三通管6的输出端输送至搅拌罐20内，此时通过驱动电机24驱动转轴22转动，使螺旋叶片23对搅拌罐20内的浆液和固化剂进行搅拌，从而使浆液和固化剂之间混合更均匀，搅拌完成后，浆液和固化剂的混合液体从出料口流出，并通过输浆泵将其输送至出浆管3内后从出浆口流出。

参照图3和图5，搅拌罐20内还设置有固定杆26，固定杆26呈竖直设置，且固定杆26的一端固定连接于搅拌罐20的顶面。固定杆26上设置有若干根横杆27，若干根横杆27均沿垂直于固定杆26的长度方向设置，若干根横杆27沿固定杆26的长度方向均匀设置，且横杆27位于固定杆26朝向转轴22的一侧。本实施例中，固定杆26的数量为两根，两根固定杆26对称设置于转轴22的两侧，横杆27的数量为五根，五根横杆27沿固定杆26的长度方向均匀分布。

本申请的实施原理为：注浆时，通过注浆泵2将浆液箱1内的浆液输送至输浆管5内，通过变频螺杆泵12将储料箱11内的固化剂输送至输料管13内，并利用三通管6将输浆管5和输料管13内的浆液和固化机输送至搅拌罐20内，此时通过驱动转轴22转动，使螺旋叶片23对搅拌罐20内的浆液和固化剂进行搅拌，在固定杆26和横杆27的阻流作用下，使浆液和固化剂之间混合更充分，搅拌完成后的混合液体从出料口流出，在输浆泵的作用下，将其输送至出浆管3内并从输浆口流出，从而对开挖洞口7与管片8之间的间隙进行填充，并快速凝结，进而防止岩体的塌陷，控制地表沉降。同时，在注浆的过程中，通过出浆口处设置的压力传感器 10对出浆管3内的压力进行检测，使盾构机4在掘进过程中速度变化时，相对应加大或减小注浆泵2和变频螺杆泵12的输出功率，使出浆管3内的压力发生变化，从而使出浆管3的出浆速度可发生改变，以适应盾构机4的掘进速度，且通过设置在输浆管5和输料管13的流量计对输出浆液的注浆量进行检测，从而实现利用注浆量和注浆压力的双重标准对注浆质量进行控制，实时对注浆参数进行调整，从而使开挖洞体与管片8之间的间隙能够在极短的时间内填充密实，使周围岩体获得及时的支撑，有效地防止了岩体的塌陷，控制地表的沉降，且达到地表的沉降量控制在要求范围之内的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双液浆固结二次注浆控制系统，包括设置于盾构机(4)内的浆液箱(1)、注浆泵(2)以及设置于盾构机(4)的盾尾处的出浆管(3)，所述注浆泵(2)与桨液罐连通，所述注浆泵(2)远离浆液箱(1)的一端连通有输浆管(5)，所述出浆管(3)伸入至开挖洞身与管片(8)之间的间隙中，出浆管(3)伸入间隙的一端设置有出浆口，其特征在于：所述盾构机(4)内还设置有储存有固化剂的储料箱(11)，所述储料箱(11)连通有变频螺杆泵(12)，所述变频螺杆泵(12)的输出端连通有输料管(13)，所述输料管(13)远离变频螺杆泵(12)的一端连通有三通管(6)，所述输浆管(5)连通于三通管(6)的另一输入端，所述三通管(6)的输出端连通于出浆管(3)，所述出浆管(3)上还设置有压力传感器( 10)，所述压力传感器( 10)位于出浆管(3)的出浆口处。

2.根据权利要求1所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在：所述出浆管(3)与三通管(6)的输出端之间还设置有搅拌罐(20)，所述搅拌罐(20)上分别开设有进料口和出料口，所述三通管(6)的输出端连通于进料口，所述出浆管(3)远离出料口的一端连通于出料口，所述搅拌罐(20)内设置有用于搅拌的搅拌组件。

3.根据权利要求2所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述搅拌组件包括转动设置于搅拌罐(20)内的转轴(22)、绕设于转轴(22)外的螺旋叶片(23)以及用于驱动转轴(22)转动的驱动件，所述转轴(22)呈竖直设置，所述螺旋叶片(23)沿转轴(22)的长度方向设置。

4.根据权利要求3所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述驱动件包括固定设置搅拌罐(20)上的驱动电机(24)，所述驱动电机(24)的输出轴连接有变速箱(25)，所述变速箱(25)的输出轴固定连接于转轴(22)。

5.根据权利要求1所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述输浆管(5)和输料管(13)上分别设置有第一止回阀(14)和第二止回阀(15)，所述第一止回阀(14)和第二止回阀(15)分别设置于输浆管(5)和输料管(13)靠近三通管(6)的一端。

6.根据权利要求5所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述输浆管(5)和输料管(13)上还设置有第一流量计(16)和第二流量计(17)，所述第一流量计(16)和第二流量计(17)分别位于第一止回阀(14)与注浆泵(2)之间和第二止回阀(15)与变频螺杆泵(12)之间。

7.根据权利要求1所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述三通管(6)上设置有抗震压力表(19)。

8.根据权利要求1所述的一种双液浆固结二次注浆控制系统，其特征在于：所述三通管(6)上还设置有电动阀门(18)，所述电动阀门(18)位于三通管(6)与输料管(13)连通的一端。

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