一种盾构机双液注浆系统

技术领域

本发明涉及一种盾构机双液注浆系统，属于盾构法施工领域。

背景技术

盾构机在掘进过程中，管片和土体之间会存在一定的建筑间隙，这些建筑间隙如果得不到及时的填充，很容易造成地表的沉降、塌方等问题，因此需要通过注浆来实现对管片周围土体的加固，维持管片周围土体的稳定。

目前，注浆方式主要分为单液注浆和双液注浆两种。单液注浆的浆液凝固时间长，浆液容易流失，易沉淀析水，并且稳定性较差；而双液注浆的浆液凝聚时间短，浆体凝结后强度大，能够大大减少对地层的扰动和沉降。因此，双液注浆被越来越广泛的运用在盾构法施工中。其中，双液分别为A液和B液，A液一般为浆液，B液一般为水玻璃。

目前，双液注浆的基本流程为：首先，地面上的搅拌站对浆液原料进行搅拌制浆，然后经过管道将制作好的浆液输送至隧道口的浆液运输车上，浆液运输车将浆液转运至盾构机后配套的储浆罐中，最后，注浆泵将储浆罐中对应的浆液泵送至管片与开挖土体的建筑间隙内，通过浆液充分混合凝固来填充加固管片周围的土体。随着隧道开挖长度的延伸，搅拌站和盾构机之间的距离会越来越远，在注浆过程中需要对浆液进行长距离的运输，同时在运输过程中还需要对浆液不断的搅拌来防止其沉淀、离析。这不仅导致了浆液在转运过程中的损失、浪费，而且浆液运输效率低、能耗高，增加了注浆成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构机双液注浆系统，以解决现有技术中的双液注浆过程中浆液运输效率低、能耗高的技术问题。

为实现上述目的，本发明盾构机双液注浆系统的技术方案是：

盾构机双液注浆系统，包括用于连接在盾构机主机后部的后配套拖车，后配套拖车上设有A液搅拌站、B液存储罐以及原料存储仓；A液搅拌站用于制备A液，A液搅拌站连接有用于向A液搅拌站注水的水管和用于向盾构机前部运输A液的A液管路；B液存储罐用于存储B液，B液存储罐连接有用于向盾构机前部运输B液的B液管路；原料存储仓用于向A液搅拌站供给原料。

有益效果是：本发明的注浆系统均设置在后配套拖车上，使得A液搅拌站生产的浆液可直接向A液管路输浆，所制浆液可以实现随取随用，缩短了浆液的转运流程，避免了长距离输送，减少了浆液损耗，降低了注浆成本。而且，在隧道内制浆，也避免污染环境。

作为进一步地改进，所述A液管路上并联有A液存储罐。

有益效果是：A液存储罐用于存储备用浆液，在A液搅拌站制浆时，通过A液存储罐向盾构机前部运输A液，保证施工不间断。

作为进一步地改进，所述A液存储罐为搅拌罐。

有益效果是：这样设计，能够避免浆液析出。

作为进一步地改进，所述A液存储罐与所述水管连接。

有益效果是：这样设计，能够调节A液的浓度。

作为进一步地改进，所述A液搅拌站设置有至少两个。

有益效果是：由于后配套拖车上的空间相对较小，所以后配套拖车上A液搅拌站21的尺寸较小，设置至少两个A液搅拌站，能够保证制浆速度大于注浆速度，进而保证施工不间断。

作为进一步地改进，所有的A液搅拌站共用所述的A液管路。

有益效果是：简化系统，且有利于控制各A液搅拌站向盾构机前部输浆。

作为进一步地改进，还包括螺旋输送机，原料存储仓通过螺旋输送机向A液搅拌站供给原料。

有益效果是：这样设计，实现了自动化进料，降低了劳动强度。

作为进一步地改进，所述B液存储罐与所述水管连接。

有益效果是：这样设计，能够调节B液的浓度。

作为进一步地改进，所述A液搅拌站和B液存储罐的出液口设有过滤器。

有益效果是：过滤器的作用是防止有较大体积的异物进入到管路内。

作为进一步地改进，所述A液搅拌站上设有称重模块。

有益效果是：称重模块的作用是对加入到A液搅拌站内的原料和水的重量进行称量，当A液搅拌站内的浆液重量达到上限时，原料存储仓和水管停止向A液搅拌站21内加原料和水，当A液搅拌站内浆液的重量达到下限时，A液搅拌站停止向外输浆。

附图说明

图1为本发明盾构机双液注浆系统的结构示意图；

图中：10、第一阀门；11、B液存储罐；12、液位传感器；13、第一过滤器；14、第二阀门；15、第一注液泵；16、原料存储仓；17、第二过滤器；18、螺旋输送机；19、水管；20、第一称重模块；21、A液搅拌站；22、浆液检测模块；23、流量计；24、第三阀门；25、第二称重模块；26、第三过滤器；27、第四阀门；28、第二注液泵；29、第五阀门；30、第六阀门；31、A液存储罐；32、第七阀门；33、搅拌模块；34、第四过滤器；35、第三称重模块；36、第八阀门；37、第三注液泵；38、第九阀门；39、A液管路；40、B液管路。

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了，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例1：

如图1所示，盾构机双液注浆系统包括后配套拖车（未画出），后配套拖车用于连接在盾构机主机的后部；后配套拖车上设置有A液搅拌站21、原料存储仓16、A液存储罐31以及B液存储罐11。

本实施例中，原料存储仓16用于向A液搅拌站21供给原料，原料为粉末状。优选地，A液搅拌站21和原料存储仓16之间设有螺旋输送机18，原料存储仓16通过螺旋输送机18向A液搅拌站21输送原料，以实现自动化进料，降低劳动强度。

本实施例中，原料存储仓16的出料口设置有第二过滤器17，以避免大体积原料进入到A液搅拌站21内。

本实施例中，原料存储仓16上设有第一称重模块20，第一称重模块20用于实时称取原料存储仓16内原料的重量，在原料重量低于设定值时，提醒工作人员及时补充原料。

本实施例中，由于后配套拖车上的空间相对较小，所以后配套拖车上A液搅拌站21的尺寸较小，考虑到A液搅拌站21的制浆量和所需要的注浆量，将A液搅拌站21设置两个，以保证制浆速度大于注浆速度，进而保证施工不间断；对应的螺旋输送机18设置有两个，且两个A液搅拌站21共用一个原料存储仓16和一个A液管路。在其他实施例中，A液搅拌站的数量可以根据需要设置。

本实施例中，两个A液搅拌站21的结构相同，且以并联的方式布置，以其中一个为例进行说明。A液搅拌站21连接有水管19和A液管路39，A液管路39用于向盾构机前部运输A液；水管19上设有第三阀门24，第三阀门24用于控制水管19是否向A液搅拌站21内注水；水和原料加入A液搅拌站21内后充分搅拌，以制成A液，A液为水泥浆液。其中，水管的水源可以利用后配套拖车上的水源。

本实施例中，水管19上于第三阀门24的上游设置有流量计23，以监测水管19向A液搅拌站的注水流量。

本实施例中，A液搅拌站21上设有浆液检测模块22，浆液检测模块22的作用是对搅拌好的A液粘度、比重等参数进行检测，并将检测结果传送给控制系统来判断浆液是否可用。

本实施例中，A液搅拌站21上设有第二称重模块25，第二称重模块的作用是对加入到A液搅拌站21内的原料和水的重量进行称量，并传送给控制系统，当A液搅拌站21内的浆液重量达到上限时，原料存储仓16和水管19停止向A液搅拌站21内加原料和水，当A液搅拌站21内浆液的重量达到下限时，第四阀门27关闭，A液搅拌站21停止向外输浆。

本实施例中，在A液搅拌站21的出液口处安装有第三过滤器26，第三过滤器26的作用是防止有较大体积的异物进入到A液管路39。其中，A液管路39上设有第二注液泵28和第五阀门29。

本实施例中，A液管路39上通过备用管路并联有A液存储罐31，备用管路上于A液存储罐31的上游设有第六阀门30，备用管路上于A液存储罐31的下游依次设有第八阀门36、第三注液泵37以及第九阀门38。其中，第三注液泵37处于第八阀门36和第九阀门38之间，能够在第三注液泵37不工作时对第三注液泵37进行保护。

本实施例中，A液存储罐31上设有搅拌模块33，即A液存储罐31为搅拌罐，以避免浆液析出。本实施例中，A液存储罐31与水管19连接，水管19上设有第七阀门32，第七阀门32用于控制是否向A液存储罐31内注水，以调节浆液的浓度。

本实施例中，A液存储罐31的出液口设有第四过滤器34，第四过滤器34用于放置有较大体积的异物进入到A液管路39。本实施例中，A液存储罐31上设有第三称重模块35，第三称重模块35的作用是对输入到A液存储罐31内的A液进行称量，并传送给控制系统，当A液存储罐31内的浆液重量达到上限时，A液搅拌站21停止向A液存储罐31输入浆液，当A液存储罐31内浆液的重量达到下限时，第八阀门36关闭，A液存储罐31停止向外输浆。

本实施例中，B液存储罐11内存储有B液，B液为水玻璃。B液存储罐11与水管19连接，水管19上设有第一阀门10，第一阀门10用于控制是否向B液存储罐11内注水，以调节水玻璃的浓度。其中，B液存储罐11上连接有B液管路40，B液管路40上设有第二阀门14和第一注液泵15。

本实施例中，B液存储罐11的出液口设置有第一过滤器13，第一过滤器13的作用是防止有较大体积的异物进入到B液管路40。

本实施例中，B液存储罐11上设有液位传感器12，在液位低于下限时，提醒工作人员及时补充B液，在液位高于上限时，停止向B液存储罐11内补充B液。

本实施例中，考虑到B液的用量较少，且不需搅拌，因此仅用一个B液存储罐11存储B液。

本实施例中，两个A液搅拌站21分别为第一搅拌站和第二搅拌站，注浆运行工况可以根据实际情况要分为三种情况：

（1）第一搅拌站制浆完成，第二搅拌站制浆未完成，注浆正在进行。当第一搅拌站制浆完成时，第五阀门29和第一搅拌站的第四阀门27开启，通过第二注液泵28将第一搅拌站中的A液向盾构机前部运输，当第一搅拌站中的浆液用完之后，第一搅拌站的第四阀门27关闭。若此时第二搅拌站中的浆液制备完成，则第二搅拌站的第四阀门27开启，通过第二注液泵28将第二搅拌站中的A液向盾构机前部运输。若第一搅拌站中的浆液用完之后第二搅拌站中的浆液制备还未完成，则第二注液泵28和第五阀门29关闭，第八阀门36、第九阀门38以及第三注液泵37开启，将A液存储罐31中的存储浆液输送到盾构机前部。

在第一搅拌站中的A液用完的同时，原料存储仓16开始将原料传送至第一搅拌站内，当第一搅拌站内的原料重量达到设计值时，螺旋输送机18关闭，停止向第一搅拌站内输送原料,第三阀门24将水注入第一搅拌站，同时流量计23对注入到第一搅拌站中的水量进行记录，当水量达到设计值时，第三阀门24关闭，停止向第一搅拌站内注水，同时，第二称重模块25所称重量达到设定值上限时，第三阀门24和螺旋输送机18必须关闭。原料和水注入完成后，开始进行下一轮的搅拌制浆。

（2）第一搅拌站搅拌完成，第二搅拌站搅拌未完成，且注浆停止。此时第五阀门29关闭，第六阀门30打开，将第一搅拌站中的浆液输送到A液存储罐31中进行存储，通过第三称重模块35称量A液存储罐31中的A液重量是否达到设计上限，若达到设计上限，第六阀门30、第二注液泵28和第四阀门27均关闭，第一搅拌站停止向A液存储罐31中输送浆液，并且下一轮制浆暂停。若第一搅拌罐中的浆液全部输送到A液存储罐31中后，A液存储罐31中液位还未达到设计上限，则第六阀门30、第二注液泵28和第四阀门27均关闭，第一搅拌站开始进行下一轮制浆。

（3）第一搅拌站搅拌未完成，第二搅拌站搅拌也未完成，注浆还在继续。则第八阀门36、第九阀门38以及第三注液泵37开启，将A液存储罐31中的存储浆液输送到盾构机前部。在A液存储罐31中浆液输送过程中，若第一搅拌站或第二搅拌站的浆液制备完成，则第八阀门36、第九阀门38以及第三注液泵37关闭，A液存储罐31停止向盾构机前部输浆，切换到第一搅拌站或第二搅拌站向盾构机前部输浆。

本发明的注浆系统均设置在后配套拖车上，使得A液搅拌站生产的浆液可直接向A液管路输浆，制浆速度和浆料配比可以根据工况变化快速调整，所制浆液可以实现随取随用，缩短了浆液的转运流程，避免了长距离输送，减少了浆液损耗，降低了注浆成本。而且，在隧道内制浆，也符合环保要求。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，A液管路39上并联有A液存储罐31，A液存储罐31用于存储备用浆液，在A液搅拌站21制浆时，通过A液存储罐31向盾构机前部运输A液。本实施例中，不设置A液存储罐，而设置较多的A液搅拌站，以保证制浆量大于注浆量。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，A液存储罐31为搅拌罐，以避免浆液析出。本实施例中，A液存储罐为振动罐，以避免浆液析出。在其他实施例中，A液存储罐可以为回转罐，回转罐上设有快速接头，以便于与管路连接。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，两个A液搅拌站21共用A液管路39。本实施例中，基于设置两个A液搅拌站的情况下，A液管路设置有两个，A液管路与A液搅拌站一一对应，两个A液管路的末端与B液管路的末端汇合在一起。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，原料存储仓16通过螺旋输送机18向A液搅拌站21供给原料。本实施例中，通过人工将原料存储仓内的原料送入A液搅拌站内。在其他实施例中，也可以通过皮带输送机输送原料。

本发明盾构机双液注浆系统的实施例6：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，A液搅拌站21的出液口设有过滤器。本实施例中，过滤器设置在A液搅拌站的进料口。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。