一种盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及盾构法隧道施工领域，特别是一种盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统。


背景技术：

[0002]
盾构机的盾体部分并非标准的圆柱体，其前盾、中盾、尾盾的直径依次递减，盾体大致呈圆锥形。盾构机在掘进过程中，盾体与隧道洞壁间会存在一定空隙。当盾构机经过一些浅埋、对地层沉降比较敏感的环境时，由于盾体与洞壁间空隙的存在，容易导致地层沉降，所产生的沉降量不可忽视，严重时会产生一定安全隐患，且会导致盾构机无法前进。目前的控制沉降方法大多是对管片与洞壁间的空隙进行填充，因此，如何对盾体与洞壁间的空隙进行填充是需要思考的问题。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的盾体与洞壁间空隙的存在，容易导致地层沉降的问题，提供一种盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统，能够通过控制终端控制膨润土浆液的输送和注浆，可分别控制每个注浆孔的注浆液里和注浆量对盾构机盾体和洞壁间的空隙进行填充，防止地层沉降。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
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一种盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统，包括地面设备、盾构机膨润土注入系统、若干注浆孔和控制终端；
[0006]
所述地面设备用于配制膨润土浆液，并将膨润土浆液输送到所述盾构机膨润土注入系统；
[0007]
所述盾构机膨润土注入系统，包括与所述地面设备通过输送管道连接的盾构机膨润土箱，以及注浆泵送装置和若干气动球阀，所述注浆泵送装置通过输送管道和所述膨润土箱连接；
[0008]
所述注浆孔均匀分布在盾构机的前盾和尾盾上，所述注浆孔通过注浆管道经所述气动球阀连接到所述注浆泵送装置，所述气动球阀和所述注浆泵送装置均与所述控制终端信号连接；
[0009]
其中，所述控制终端用于控制所述注浆泵送装置输送膨润土浆液至注浆管道，并用于控制所述气动球阀的开启与关闭，以使所述膨润土浆液通过注浆孔进行填充。
[0010]
将配制膨润土浆液的地面设备通过输送管道连接到盾构机膨润土注入系统，通过控制终端的控制，将膨润土浆液通过均匀分布在前盾和尾盾上的注浆孔注入盾体和洞壁的间隙。
[0011]
作为本实用新型的优选方案，所述地面设备包括通过输送管道依次连接的搅拌站、中转站和膨化池，所述膨化池内设有搅拌装置。
[0012]
中转站可在搅拌站搅拌的间隙存放已搅拌好的膨润土浆液，提高搅拌效率。在盾
构机膨润土注入系统的膨化池中设置的搅拌装置，可使膨润土浆液在膨化池内再次进行搅拌，产生充分的膨化反应，满足所需的膨润土性能。
[0013]
作为本实用新型的优选方案，所述中转站与所述膨化池间设有第一泵送装置和第一阀门，所述第一泵送装置和所述第一阀门均与所述控制终端信号连接。
[0014]
在中转站和膨化池间设置第一泵送装置和第一阀门，可通过控制终端控制膨润土浆液的输送，当膨化池内的膨润土浆液膨化反应完成并完成输送后，再输送未进行膨化反应的膨润土浆液，再膨化反应完成之前搅拌站就将完成搅拌的膨润土浆液暂时存放在中转站，提高了搅拌和膨化的效率。
[0015]
作为本实用新型的优选方案，所述膨化池和所述膨化土箱间依次设有第二阀门和第二泵送装置，所述第二泵送装置分别通过第三阀门和第四阀门连接到所述膨润土箱，形成两条输送支路；所述第二泵送装置、所述第二阀门、第三阀门和第四阀门均与所述控制终端信号连接。
[0016]
在膨化池和膨润土箱间设置第二阀门、第二泵送装置、第三阀门和第四阀门，形成了第二阀门、第二泵送装置、第三阀门和第二阀门、第二泵送装置、第四阀门这两条输送支路，一条输送支路用于从膨化池向膨润土箱输送膨润土浆液。当膨润土箱内的膨润土浆液出现多余的情况时，可通过另一条输送支路运回膨化池，再进行搅拌，保证膨润土浆液的性能。
[0017]
作为本实用新型的优选方案，所述盾构机膨润土注入系统还包括若干压力传感器，所述压力传感器设置在每个所述注浆孔的注浆管道上；所述压力传感器与所述控制终端信号连接，用于检测注浆压力。
[0018]
设置在每个注浆孔的输送管道上的压力传感器可检测每个注浆孔对应的注浆压力，通过控制终端可对每个注浆孔的注浆压力和注浆量进行控制。
[0019]
作为本实用新型的优选方案，6个所述注浆孔均匀分布在前盾上，6个所述注浆孔均匀分布在尾盾上。
[0020]
前盾和盾尾均设有注浆孔，可更好的对洞壁与盾体间的空隙进行填充。
[0021]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0022]
1、上述控制系统通过控制终端的控制，将地面设备配制的膨润土浆液输送到盾构机膨润土注入系统，盾构机膨润土注入系统再将膨化反应后的膨润土浆液通过均匀分布在前盾和尾盾上的注浆孔注入盾构机盾体和洞壁间的空隙，达到填充的效果。该控制系统在掘进过程中可以维持膨润土浆液的连续注入，及时填充盾体与洞壁间的空隙，降低地表沉降风险。
[0023]
2、控制终端可以方便地控制注浆压力、注浆量和注浆位置，避免出现注浆不及时、不充分的情况；
[0024]
3、膨润土浆液的运输和注入过程全部采用管道和泵送装置完成，可以有效优化施工工序，减少施工步骤，从而提高掘进速度和保证掘进质量。
附图说明
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图1是本实用新型的结构示意图。
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图2是注浆孔的分布示意图。
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图中标记：1-搅拌站；2-中转站；3-膨化池；4-搅拌装置；5-膨润土箱；6-输送管道；7-第一泵送装置；8-第二泵送装置；9-注浆泵送装置；10-压力传感器；11-盾体；12-气动球阀；13-第一阀门；14-第二阀门；15-第三阀门；16-第四阀门；17-注浆孔；18-注浆管道。
具体实施方式
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下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0029]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
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实施例1
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参照图1，一种盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统，包括通过输送管道6依次连接的用于制作膨润土浆液的搅拌站1，存放搅拌完成的膨润土浆液的中转站2，用于膨润土浆液膨化储存的膨化池3，盾构机内的膨润土箱5，若干注浆孔17，还包括控制终端。
[0032]
中转站2和膨化池3间设有第一泵送装置7和第一阀门13；膨化池3和膨润土箱5件设置有第二阀门14、第二泵送装置8、第三阀门15和第四阀门16；膨润土箱5和注浆孔17间设置有有注浆泵送装置9，注浆泵送装置9通过输送管道6连接到膨润土箱5，注浆泵送装置9通过每个注浆孔17的注浆管道连接到每个注浆孔17。膨化池3内设置有搅拌装置4，每个注浆孔18的注浆管道18上均设置有压力传感器10和气动球阀12。
[0033]
其中，第一泵送装置7、第二泵送装置8、注浆泵送装置9、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16、压力传感器10和气动球阀12均与控制终端信号连接。控制终端通过对第一泵送装置7、第二泵送装置8、注浆泵送装置9、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15和第四阀门16的控制，对膨润土浆液的输送进行控制。控制终端根据压力传感器10测量的压力，对每个注浆孔17的注浆管道18的注浆压力和注浆量进行控制，能够更好的对盾体11和洞壁之间的检测进行填充，防止地层沉降。
[0034]
参照图2，注浆孔17均匀分布在盾构机前盾和后盾的盾体11上，本实施例的注浆孔共为12个，前盾和后盾各6个，本系统还包括控制终端，该控制终端分别连接第一泵送装置7、第二泵送装置8、注浆泵送装置9、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和气动球阀12，并控制第一泵送装置7、第二泵送装置8、注浆泵送装置9、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和气动球阀12的开启和关闭，可控制不同注浆孔17点位的注浆量及注浆压力。
[0035]
膨化池3和膨润土箱5间设置的第二阀门14、第二泵送装置8、第三阀门15和第四阀门16，通过输送管道6的连接形成了第二阀门14、第二泵送装置8、第三阀门15和第二阀门14、第二泵送装置8、第四阀门16这两条输送支路，一条输送支路用于从膨化池3向膨润土箱5输送膨润土浆液。当膨润土箱5内的膨润土浆液出现多余的情况时，可通过另一条输送支路运回膨化池3，再进行搅拌，保证膨润土浆液的性能。
[0036]
本实施例中搅拌站1采用js750型搅拌机，中转站2容量为8m3，膨化池3容量为60m3；本实施例中所有管道规格均为dn50；
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所述搅拌站1与中转站2用管道相连；所述中转站2与膨化池3由第一泵送装置7连接，泵送系统参数为11kw,100m3/h；所述膨化池3与膨润土箱5由第二泵送装置8连接，泵送
系统参数为45kw,77m3/h；膨化池3内设置的搅拌系统4的功率为11kw；注浆泵送装置9参数为7.5kw,2～8m3/h；压力传感器10量程为0～16bar。
[0038]
盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统的使用方法，在使用上述的控制系统时，按照以下步骤：
[0039]
s1、按照一定比例配备膨润土与各种添加剂；
[0040]
s2、将配比完成的膨润土添加剂置入搅拌站1，与水进行充分搅拌，制成膨润土浆液；
[0041]
s3、搅拌站1利用搅拌的间隙，通过输送管道6将已经搅拌完成的膨润土浆液输送到中转站2中进行暂时存放；
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s4、中转站2及时将已有的膨润土浆液通过第一泵送装置7输入到膨化池3中；
[0043]
s5、膨化池3内的搅拌系统4对膨润土浆液再次搅拌，并让膨润土浆液在膨化池3内产生充分的膨化反应，满足所需的膨润土性能；
[0044]
s6、膨化池3将完成膨化反应的浆液通过第二泵送装置8输送到盾构机内的膨润土箱5中；
[0045]
s7、盾构机内泵送系统将膨润土浆液9过盾体11上的注浆孔17注入盾体11与洞壁的空隙；
[0046]
s8、控制装置控制不同点位的注浆压力和注浆量，准确对盾构机盾体11和洞壁间的空隙进行及时填充，控制地层沉降。
[0047]
综上所述，本实用新型所述的盾构机掘进过程防地层沉降注浆控制系统，可以在盾构机掘进的过程中，对盾构机盾体和洞壁间的空隙进行填充，避免地层沉降造成安全事故，或者导致盾构机无法前进的问题。还能根据压力传感器检测到的压力情况分别控制与各个注浆孔连接的气动球阀，以实现分别控制每个注浆孔的注浆压力和注浆量。
[0048]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之。