一种TBM隧道施工注浆装置

技术领域

本发明涉及盾构隧道注浆技术领域，尤其涉及一种TBM隧道施工注浆装置。

背景技术

TBM工法已经被广泛应用于隧道建设中。然而，TBM施工过程中也面临着高发的管片错台、裂缝与渗漏水风险，给TBM施工带来一系列难度与挑战。在TBM掘进过程中，刀盘及盾体的开挖直径通常略大于管片成环直径，因此在管片脱出盾尾时，若不及时对管片底部进行充填，会造成管片受重力发生下沉，进而导致无法恢复的隧道线路变化，对施工安全带来严重风险。

现有的TBM隧道注浆是通过管片中央的吊装孔和配套的注浆系统，在脱出盾尾一段距离后，对管片与围岩间的环状间隙中的豆砾石孔隙及时充填的技术，该技术一般只是插入注浆管，完全通过浆液的流动加压进入碎石的空隙内，碎石分散对管片的支撑力存在不足，后续隧道沉降的风险大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种TBM隧道施工注浆装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种TBM隧道施工注浆装置，包括盾体，盾体前端设置刀盘，盾体后端设置支撑环，支撑环至少设置三个注浆组件，其中两个注浆组件对称设置在盾体后端底部两侧；

每个注浆组件包括一个弧形块，支撑环设有安装槽，弧形块固定连接在安装槽内，弧形块对称设置两个滑槽，每个滑槽内滑动连接一个滑动座，滑槽一端内壁设置伸缩件，伸缩件驱使滑动座在滑槽内滑动，滑动座设有通槽，通槽内转动连接注浆管，注浆管与弧形块之间设有拉簧。

优选地，所述伸缩件为液压油缸，液压油缸一端与滑槽内壁铰接连接，液压油缸另一端与滑动座铰接连接。

优选地，所述通槽内壁设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接滑动块，所述注浆管转动连接在滑动块上。

优选地，所述注浆管的注浆端间隔设置多个凸出环。

优选地，所述弧形块一侧固定连接支杆，所述支杆端头转动连接圆柱，所述注浆管一侧固定连接斜块，所述斜块与圆柱对应设置。

优选地，所述斜块的斜面间隔设置多个弧形凹槽。

本发明的优点在于：本发明所提供的一种TBM隧道施工注浆装置需要将碎石收聚，一边注浆的同时，碎石收聚甚至挤压到隧洞内壁形成进一步稳固，随后浆液环绕盾构管片形成稳定我注浆层，在注浆层中额外形成至少三个稳定支撑的区域，在此过程中，避让造成注浆管受反作用力大，注浆管靠近滑动座的位置受反作用力影响小，而注浆管的注浆端则会由于远离滑动座而容易弯曲，通过注浆管与滑动座的可转动设计，当两个注浆管相互靠近，在注浆区域形成等腰梯形的注浆区域，从而使得注浆管经久耐用。

本发明通过在前一个位置注浆形成梯形的稳定支撑区域后，随着盾构管片的铺设前进，随后形成的稳定支撑区域的工作时，液压油缸对注浆管进行拉动，注浆管倾斜的同时，注浆管轴向推动，碎石位于两个凸出环之间，容易被推动，便于将碎石往前一片稳定支撑区域内塞入，从而使得先后注浆的两个区域起到交错，从而便于水泥浆凝固够形成整体的稳固支撑，从而提高支撑效果。

附图说明

图1是本发明的基本结构示意图；

图2是本发明中注浆组件的结构示意图；

图3是本发明中注浆管与滑动座的连接结构示意图；

图4是注浆组件的内部结构示意图；

图5是注浆组件的注浆示意图；

图6是本发明的工作状态示意图。

图中：10、注浆层；1、盾体；2、支撑环；3、注浆组件；31、弧形块；32、安装槽；33、滑槽；34、滑动座；35、液压油缸；36、通槽；37、注浆管；38、拉簧；361、滑动槽；362、滑动块；371、凸出环；4、支杆；5、圆柱；6、斜块；61、弧形凹槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-6所示，本发明提供的一种TBM隧道施工注浆装置，包括盾体1，盾体1前端设置刀盘，盾体1后端设置支撑环2，支撑环2至少设置三个注浆组件3，其中两个注浆组件3对称设置在盾体1后端底部两侧，在铺设后的盾构管片环顶部、底部两侧形成支撑，能够适应软土隧道、不稳定碎石隧道的盾构；

每个注浆组件3包括一个弧形块31，支撑环2设有安装槽32，弧形块31固定连接在安装槽32内，弧形块31对称设置两个滑槽33，每个滑槽33内滑动连接一个滑动座34，滑槽33一端内壁设置伸缩件，伸缩件驱使滑动座34在滑槽33内滑动，伸缩件为液压油缸35，液压油缸35一端与滑槽33内壁铰接连接，液压油缸35另一端与滑动座34铰接连接，滑动座34设有通槽36，通槽36内转动连接注浆管37，注浆管37通过软管与盾体1内设置的注浆机相连，注浆管37与弧形块31之间设有拉簧38。

在上述实施例中，针对盾构隧道外侧存在碎岩，通过注浆时，两个液压油缸35将其对应的滑动座34相互拉近，对两个注浆管37之间的间距缩小，使得位于注浆管37之间的碎石收聚、压紧，能够对盾构管片起到支撑加固的作用；

针对盾构隧道外侧主要为软土时，在弧形块31中部设置空心管，通过空心管往两个注浆管37之间的区域推送鹅卵石、碎石，提供骨料支撑。

在两个注浆管37相互靠近时，由于需要将碎石收聚，一边注浆的同时，碎石收聚甚至挤压到隧洞内壁形成进一步稳固，随后浆液环绕盾构管片形成稳定的注浆层10，在注浆层10中额外形成至少三个稳定支撑的区域，在此过程中，避让造成注浆管37受反作用力大，注浆管37靠近滑动座34的位置受反作用力影响小，而注浆管37的注浆端则会由于远离滑动座34而容易弯曲，通过注浆管37与滑动座34的可转动设计，当两个注浆管37相互靠近，注浆管37的远端便会呈图5所示的状态，在注浆区域形成等腰梯形的注浆区域，从而使得注浆管37经久耐用。

作为本发明的一种实施方式，通槽36内壁设有滑动槽361，滑动槽361内滑动连接滑动块362，注浆管37转动连接在滑动块362上，注浆管37的注浆端间隔设置多个凸出环371。

在上述实施例中，如图5所示，在前一个位置注浆形成梯形的稳定支撑区域后，随着盾构管片的铺设前进，随后形成的稳定支撑区域的工作时，液压油缸35对注浆管37进行拉动，注浆管37倾斜的同时，注浆管37轴向推动，碎石位于两个凸出环371之间，容易被推动，便于将碎石往前一片稳定支撑区域内塞入，从而使得先后注浆的两个区域起到交错，从而便于水泥浆凝固够形成整体的稳固支撑，从而提高支撑效果。

收聚碎石后，注浆管37回退复位，碎石便留在稳定支撑区域内。注浆管37随着盾体1进行前进，进行下一个盾构管片环的铺设。

作为本发明的一种实施方式，弧形块31一侧固定连接支杆4，支杆4端头转动连接圆柱5，注浆管37一侧固定连接斜块6，斜块6与圆柱5对应设置。

进一步，斜块6的斜面间隔设置多个弧形凹槽61。

在上述实施例中，注浆管37的轴向推动通过斜块6和圆柱5的挤压作用实现，在液压油缸35对注浆管37进行拉动，注浆管37倾斜且斜块6的下端图5和图6所示靠向圆柱5并被圆柱5阻挡，而注浆管37需要进一步移动，则需要注浆管37轴向向下进行避让，从而实现注浆管37的推送作用，无需在注浆管37上增加轴向推动油缸和配合控制装置；

进一步的，在圆柱5在斜块6上滑动遇到弧形凹槽61时，配合拉簧38的弹性，实现注浆管37摆动方向振动和轴向方向位移，从而便于注入的水泥浆与碎石填充密实，提高注浆稳固的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。