一种用于盾构施工的注浆装置的制作方法

1.本实用新型涉及盾构施工技术领域，具体为一种用于盾构施工的注浆装置。

背景技术：

2.盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构机于1847年发明，它是一种带有护罩的专用设备。利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式，以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力，又用作输送排出土体的介质。盾构机既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重要原因。为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。根据隧道洞身穿越地层的特点，为能尽早充填盾尾建筑空隙及时支撑管片周围岩体，防止地层产生过大变形而危及周围环境安全，采用盾构边掘进边注浆方式，通过盾构机自设的同步注浆系统及管片预留注浆孔，注浆在盾构尾建筑空隙形成的同时进行。同步注浆使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，在浆液凝固后，强度得到提高，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强隧道衬砌的目的。二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次注浆。
3.现有盾构机的注浆机只设置了同步注浆机，同步注浆机的管路设计不能同时进行同步注浆和二次注浆，当需要进行浆液补充时，只能停止推进，带注浆设备进来施工，严重影响盾构正常掘进，不利于盾构施工周边环境的安全。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于盾构施工的注浆装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
5.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种用于盾构施工的注浆装置，包括设于盾构机的台车上的搅拌机构，与所述搅拌机构连接的注浆机，设于注浆
区间附近且连接所述注浆机的混料器，与所述混料器连接的第一注浆管路，与所述第一注浆管路通过四通管ⅰ连接的第二注浆管路，与所述第二注浆管路通过四通管ⅱ连接的第三注浆管路，以及能够与管路连接的水泵；所述第一注浆管路、所述第二注浆管路、所述第三注浆管路的末端均设置有分浆器，所述分浆器设有多个三通管连接多个注浆头。
6.进一步的，所述四通管ⅰ的第一主管与所述第一注浆管路连接，所述四通管ⅰ的第一分支管ⅰ与所述第二注浆管路连接，所述第一分支管ⅰ上设有球阀ⅰ和能够可拆卸连接所述水泵的第二分支管ⅰ，所述第二分支管ⅰ上设有球阀ⅱ；所述四通管ⅱ的第二主管与所述第二注浆管路连接，所述四通管ⅱ的第一分支管ⅱ与所述第三注浆管路连接，所述第一分支管ⅱ上设有球阀ⅲ和能够可拆卸连接所述水泵的第二分支管ⅱ，所述第二分支管ⅱ上设有球阀ⅳ。
7.进一步的，所述搅拌机构并列的设置有水玻璃搅拌室和砂浆搅拌室，所述搅拌机构的侧面设有第一电机，所述第一电机的输出轴上设有减速机，所述减速机的输出齿轮上设有第一搅拌轴，所述第一搅拌轴上设有位于所述水玻璃搅拌室内的第一搅拌桨和位于砂浆搅拌室内的第二搅拌桨。
8.进一步的，所述水玻璃搅拌室设有连接所述注浆机的第一出浆管和设有水玻璃原浆泵的第一进料管，所述砂浆搅拌室设有连接所述注浆机的第二出浆管和设有砂浆泵的第二进料管。
9.进一步的，所述水玻璃原浆泵连接水玻璃储存桶。
10.进一步的，所述混料器为设有密封盖的盒体，所述盒体设有两根进料管和一根出料管，两根所述进料管均设有单向阀ⅰ且各自连接所述注浆机的出浆管，所述出料管连接浆泵，所述浆泵连接第一注浆管路；所述密封盖上设有能够可拆卸连接所述水泵的进水管，所述进水管上设有球阀
ⅴ
；所述盒体还设有搅拌器。
11.进一步的，所述搅拌器包括设于所述盒体内的第三搅拌桨，与所述第三搅拌桨连接且穿出所述盒体外的第二搅拌轴，驱动第二搅拌轴旋转且设于所述盒体上的第二电机。
12.进一步的，所述分浆器的内部中空且设有连接所述第一注浆管路或者第二注浆管路或者第三注浆管路的圆管；所述三通管的第三主管连通所述分浆器和所述注浆头，所述三通管的分支管能够可拆卸连接所述水泵并且设有球阀ⅵ，所述第三主管上设有单向阀ⅱ。
13.进一步的，所述注浆头设有球阀ⅶ，所述球阀ⅶ设有软管连接所述三通管的第三主管，所述注浆头侧壁上设有支管，所述支管上设有泄压阀。
14.所述注浆头设有连接所述三通管的第三主管的软管和泄压阀，所述注浆头侧壁上设有支管，所述支管上设有泄压阀。
15.进一步的，所述水泵连接储水桶。
16.与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：
17.1.该用于盾构施工的注浆装置设置了位于注浆区间的混料器将双液注浆机的出来水玻璃浆液和水泥砂浆混合，再通过第一注浆管路向盾尾进行同步注浆，当出现盾尾出现沉降或需要补充同步浆液时，打开球阀ⅰ，第二注浆管路连通，实现向壁后管片进行同步浆液补充；当在不稳定地层条件下需要对中盾进行超前注浆时，打开球阀ⅲ，第三注浆管路连通，实现同步浆液向中盾径向孔进行浆液补充；由此实现盾尾、盾中的同步注浆，以及在
不停机状态下进行二次注浆。
18.2.该用于盾构施工的注浆装置的第一注浆管路、第二注浆管路、第三注浆管路均设置了分浆器，分浆器分出多个注浆管，同时对多个注浆孔进行注浆。
19.3.该用于盾构施工的注浆装置还设置了防止堵管的水泵，在注浆完成后进行从混料器的进水管开始注入水，打开所有球阀对整个管路进行冲洗；当个别注浆头注浆完成后，可以从该注浆头对应的三通管的分支管注入水对该注浆头进行单独冲洗，防止水玻璃和水泥砂浆混合凝固在管道内造成管道堵塞。
附图说明
20.图1为用于盾构施工的注浆装置的连接示意图；
21.图2为搅拌机构的结构示意图；
22.图3为四通管ⅰ的结构示意图；
23.图4为四通管ⅱ的结构示意图；
24.图5为混料器的结构示意图；
25.图6为混料器的剖面结构示意图；
26.图7为分浆器分浆器的结构示意图；
27.图8为三通管的结构示意图；
28.图9为注浆头示意图。
29.图中：搅拌机构1、注浆机2、混料器3、四通管ⅰ4、第二注浆管路5、四通管ⅱ6、第三注浆管路7、水泵8、第一主管9-1、第二主管9-2、第一分支管ⅰ10-1、第一分支管ⅱ10-2、第二分支管ⅰ11-1、第二分支管ⅱ11-2、球阀ⅰ12、球阀ⅱ13、球阀ⅲ14、球阀ⅳ15、水玻璃搅拌室16、砂浆搅拌室17、第一电机18、减速机19、第一搅拌轴20、第一搅拌桨21、第二搅拌桨22、第一出浆管23、第一进料管24、水玻璃原浆泵25、第二出浆管26、第二进料管27、砂浆泵28、水玻璃储存桶29、支管30、进料管31、出料管32、浆泵33、密封盖34、进水管35、球阀
ⅴ
36、第三搅拌桨37、第二搅拌轴38、第二电机39、单向阀ⅰ40、三通管41、分支管42、球阀ⅵ43、单向阀ⅱ44、泄压阀45、球阀ⅶ46、第一注浆管路47、分浆器48、注浆头49、砂浆罐50、储水桶51。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.请参阅图1至图9，本实用新型提供一种技术方案：一种用于盾构施工的注浆装置，包括设于盾构机的台车上的搅拌机构1，与所述搅拌机构1连接的注浆机2，设于注浆区间附近且连接所述注浆机2的混料器3，与所述混料器3连接的第一注浆管路47，与所述第一注浆管路47通过四通管ⅰ4连接的第二注浆管路5，与所述第二注浆管路5通过四通管ⅱ6连接的第三注浆管路7，以及能够与管路连接的水泵8；所述第一注浆管路47、所述第二注浆管路5、所述第三注浆管路7的末端均设置有分浆器48，所述分浆器48设有多个三通管41连接多个注浆头49。注浆机优选双液注浆机。
32.所述四通管ⅰ4的第一主管9-1与所述第一注浆管路47连接，所述四通管ⅰ4的第一
分支管ⅰ10-1与所述第二注浆管路5连接，所述第一分支管ⅰ10-1上设有球阀ⅰ12和能够可拆卸连接所述水泵8的第二分支管ⅰ11-1，所述第二分支管ⅰ11-1上设有球阀ⅱ13；所述四通管ⅱ6的第二主管9-2与所述第二注浆管路5连接，所述四通管ⅱ6的第一分支管ⅱ10-2与所述第三注浆管路7连接，所述第一分支管ⅱ10-2上设有球阀ⅲ14和能够可拆卸连接所述水泵8的第二分支管ⅱ11-2，所述第二分支管ⅱ11-2上设有球阀ⅳ15。球阀ⅰ12控制第一注浆管路47和第二注浆管路5的连通与断开，球阀ⅲ14控制第二注浆管路5和第三注浆管路7的连通与断开，四通管ⅰ4和四通管ⅱ6的第二分支管11的作用均是可以通过连接水泵8，对管路内的混合浆液进行冲洗，防止管道堵塞。
33.所述搅拌机构1并列的设置有水玻璃搅拌室16和砂浆搅拌室17，所述搅拌机构1的侧面设有第一电机18，所述第一电机18的输出轴上设有减速机19，所述减速机19的输出齿轮上设有第一搅拌轴20，所述第一搅拌轴20上设有位于所述水玻璃搅拌室16内的第一搅拌桨21和位于砂浆搅拌室17内的第二搅拌桨22。搅拌机构1是上端开口的结构，水玻璃搅拌室16的作用是搅拌稀释水玻璃浆液，砂浆搅拌室17的作用是对砂浆进行持续的搅拌，防止砂浆过早凝固，同时方便添加水泥并搅拌出适时凝固的浆液。砂浆使用的是惰性砂浆。
34.所述水玻璃搅拌室16设有连接所述注浆机2的第一出浆管23和设有水玻璃原浆泵25的第一进料管24，所述砂浆搅拌室17设有连接所述注浆机2的第二出浆管26和设有砂浆泵28的第二进料管27。所述水玻璃原浆泵25连接水玻璃储存桶29。电车将水玻璃原浆和砂浆运进来，水玻璃原浆泵25和砂浆泵28将水玻璃原浆和砂浆泵28入搅拌机构1内。
35.所述混料器3为设有密封盖34的盒体，所述盒体设有两根进料管31和一根出料管32，两根所述进料管31均设有单向阀ⅰ40且各自连接所述注浆机2的出浆管，所述出料管32连接浆泵33，所述浆泵33连接第一注浆管路47；所述密封盖34上设有能够可拆卸连接所述水泵8的进水管35，所述进水管35上设有球阀
ⅴ
36；所述盒体还设有搅拌器。所述搅拌器包括设于所述盒体内的第三搅拌桨37，与所述第三搅拌桨37连接且穿出所述盒体外的第二搅拌轴38，驱动第二搅拌轴38旋转且设于所述盒体上的第二电机39。水玻璃浆和砂浆在混料器3内由搅拌器充分混合，单向阀ⅰ40防止浆料倒流堵塞注浆机2的出浆管，进水管35可以连接水泵8对混料器3为进行冲洗。浆泵33在注浆压力不足时进行加压。第二电机39带有减速机。
36.所述分浆器48的内部中空且设有连接所述第一注浆管路47或者第二注浆管路5或者第三注浆管路7的圆管；所述三通管41的第三主管连通所述分浆器48和所述注浆头49，所述三通管41的分支管42能够可拆卸连接所述水泵8并且设有球阀ⅵ43，所述第三主管上设有单向阀ⅱ44。所述注浆头49设有球阀ⅶ46，所述球阀ⅶ46设有软管连接所述三通管41的第三主管，所述注浆头49侧壁上设有支管30，所述支管30上设有泄压阀45。球阀ⅶ46的用于控制注浆压力，泄压阀45可以在注浆压力过大时泄压避免注浆压力过大损坏管壁；当其中一个注浆头49完成注浆且暂时不需要再使用时，分支管42连接水泵8，打开球阀ⅵ43使用水泵8将水泵8入该三通管41内，单向阀ⅱ44可防止水进入分浆器48影响其他注浆头49注浆。泄压阀45在注浆头49上的位置应当比泄压阀更靠近三通管41。
37.所述水泵8连接储水桶51。
38.水玻璃原浆水玻璃储存桶29、储水桶51和砂浆罐均为电车从外面运进回来的。
39.综上，本实用新型的一种用于盾构施工的注浆装置使用方法如下：
40.将水玻璃原浆泵25连接水玻璃储存桶29，砂浆泵28连接砂浆罐50；启动水玻璃原浆泵25将水玻璃原浆泵25入水玻璃搅拌室16，启动砂浆泵28将砂浆泵28入砂浆搅拌室17，启动第一电机18驱动第一搅拌轴20旋转，第一搅拌轴20带动第一搅拌桨21和第二搅拌桨22搅动水玻璃原浆和惰性砂浆；根据注浆浆液需求，在水玻璃原浆中加入水，在惰性砂浆中加入水泥，当搅拌均匀后启动注浆机2通过第一出浆管23和第二出浆管26抽取水玻璃和砂浆，注浆机2再将水玻璃和砂浆泵28入混料器3，混料器3的第二电机39驱动第二搅拌轴38旋转，第二搅拌轴38带动第三搅拌桨37旋转将水玻璃和砂浆充分混合。随后混合的浆液经由浆泵33进入第一注浆管路47。
41.1.同步注浆
42.球阀ⅰ12关闭，仅有第一注浆管路47连通混料器3，浆液从第一注浆管路47进入对应的分浆器48，再进入多个注浆头49，多个注浆头49同时向盾尾的注浆孔注浆；
43.2.二次注浆
44.球阀ⅰ12打开，球阀ⅲ14关闭，第二注浆管路5连通混料器3，浆液从第二注浆管路5进入对应的分浆器48，再进入多个注浆头49，多个注浆头49同时向壁后管片进行浆液，保持同步注浆的同时进行二次注浆。
45.3.盾中注浆
46.当在不稳定地层条件下需要对中盾进行超前注浆时，球阀ⅰ12打开，球阀ⅲ14打开，第三注浆管路7连通混料器3，浆液从第二注浆管路5进入对应的分浆器48，再进入多个注浆头49，多个注浆头49同时盾中径向孔进行注浆，由此实现盾尾、盾中的同步注浆，以及在不停机状态下进行二次注浆。
47.当注浆压力不足时使用浆泵33适当给第一注浆管路47、第二注浆管路5、第三注浆管路7适当增压。
48.4.水泵8的使用
49.当注浆完成时，可以将水泵8接在混料器3的进水管35上，在混料器3内注入水，水顺着第一注浆管路47、第二注浆管路5、第三注浆管路7到注浆头49，将管路内部浆液冲出，避免堵管；当其中一个注浆头49完成注浆且暂时不需要再次使用时，该注浆头49对应的三通管41的分支管42连接，启动水泵8并打开球阀ⅵ43，单独对该注浆头49进行冲洗。
50.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：包括设于盾构机的台车上的搅拌机构（1），与所述搅拌机构（1）连接的注浆机（2），设于注浆区间附近且连接所述注浆机（2）的混料器（3），与所述混料器（3）连接的第一注浆管路（47），与所述第一注浆管路（47）通过四通管ⅰ（4）连接的第二注浆管路（5），与所述第二注浆管路（5）通过四通管ⅱ（6）连接的第三注浆管路（7），以及能够与管路连接的水泵（8）；所述第一注浆管路（47）、所述第二注浆管路（5）、所述第三注浆管路（7）的末端均设置有分浆器（48），所述分浆器（48）设有多个三通管（41）连接多个注浆头（49）。2.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述四通管ⅰ（4）的第一主管（9-1）与所述第一注浆管路（47）连接，所述四通管ⅰ（4）的第一分支管ⅰ（10-1）与所述第二注浆管路（5）连接，所述第一分支管ⅰ（10-1）上设有球阀ⅰ（12）和能够可拆卸连接所述水泵（8）的第二分支管ⅰ（11-1），所述第二分支管ⅰ（11-1）上设有球阀ⅱ（13）；所述四通管ⅱ（6）的第二主管（9-2）与所述第二注浆管路（5）连接，所述四通管ⅱ（6）的第一分支管ⅱ（10-2）与所述第三注浆管路（7）连接，所述第一分支管ⅱ（10-2）上设有球阀ⅲ（14）和能够可拆卸连接所述水泵（8）的第二分支管ⅱ（11-2），所述第二分支管ⅱ（11-2）上设有球阀ⅳ（15）。3.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述搅拌机构（1）并列的设置有水玻璃搅拌室（16）和砂浆搅拌室（17），所述搅拌机构（1）的侧面设有第一电机（18），所述第一电机（18）的输出轴上设有减速机（19），所述减速机（19）的输出齿轮上设有第一搅拌轴（20），所述第一搅拌轴（20）上设有位于所述水玻璃搅拌室（16）内的第一搅拌桨（21）和位于砂浆搅拌室（17）内的第二搅拌桨（22）。4.根据权利要求3所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述水玻璃搅拌室（16）设有连接所述注浆机（2）的第一出浆管（23）和设有水玻璃原浆泵（25）的第一进料管（24），所述砂浆搅拌室（17）设有连接所述注浆机（2）的第二出浆管（26）和设有砂浆泵（28）的第二进料管（27）。5.根据权利要求4所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述水玻璃原浆泵（25）连接水玻璃储存桶（29）。6.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述混料器（3）为设有密封盖（34）的盒体，所述盒体设有两根进料管（31）和一根出料管（32），两根所述进料管（31）均设有单向阀ⅰ（40）且各自连接所述注浆机（2）的出浆管，所述出料管（32）连接浆泵（33），所述浆泵（33）连接第一注浆管路（47）；所述密封盖（34）上设有能够可拆卸连接所述水泵（8）的进水管（35），所述进水管（35）上设有球阀
ⅴ
（36）；所述盒体还设有搅拌器。7.根据权利要求6所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述搅拌器包括设于所述盒体内的第三搅拌桨（37），与所述第三搅拌桨（37）连接且穿出所述盒体外的第二搅拌轴（38），驱动第二搅拌轴（38）旋转且设于所述盒体上的第二电机（39）。8.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述分浆器（48）的内部中空且设有连接所述第一注浆管路（47）或者第二注浆管路（5）或者第三注浆管路（7）的圆管；所述三通管（41）的第三主管连通所述分浆器（48）和所述注浆头（49），所述三通管（41）的分支管（42）能够可拆卸连接所述水泵（8）并且设有球阀ⅵ（43），所述第三主管上设有单向阀ⅱ（44）。
9.根据权利要求7所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述注浆头（49）设有球阀ⅶ（46），所述球阀ⅶ（46）设有软管连接所述三通管（41）的第三主管，所述注浆头（49）侧壁上设有支管（30），所述支管（30）上设有泄压阀（45）。10.根据权利要求1所述的一种用于盾构施工的注浆装置，其特征在于：所述水泵（8）连接储水桶（51）。

技术总结

本实用新型公开了一种用于盾构施工的注浆装置，涉及盾构施工技术领域，包括设于盾构机的台车上的搅拌机构，与所述搅拌机构连接的注浆机，设于注浆区间附近且连接所述注浆机的混料器，与所述混料器连接的第一注浆管路，与所述第一注浆管路通过四通管Ⅰ连接的第二注浆管路，与所述第二注浆管路通过四通管Ⅱ连接的第三注浆管路，以及能够与管路连接的水泵；所述第一注浆管路、所述第二注浆管路、所述第三注浆管路的末端均设置有分浆器，所述分浆器设有多个三通管连接多个注浆头。本实用新型能够同时向盾中、盾尾进行同步注浆，同时也能在不停机状态下进行二次注浆。停机状态下进行二次注浆。停机状态下进行二次注浆。