适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备及其施工方法与流程

1.本发明属于隧道工程注浆加固领域，尤其涉及适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备及其施工方法。


背景技术：

2.注浆加固是隧道工程施工不可避免的一类支护措施，浆液通过小导管或中空锚杆上的梅花孔向岩体中的裂隙扩散，浆液胶结硬化后即可提高围岩整体强度以及自稳能力，尤其是针对破碎以及节理裂隙发育的岩体，良好的超前注浆加固对于隧道开挖后的变形控制极为重要。现有有机高分子注浆材料较为昂贵，水泥砂浆注浆材料凝结时间慢、强度低、流动性太强，注浆材料跑浆现象严重，而高早强微膨胀注浆材料初凝时间更短、早期强度更高，便于在注浆后及早施加预应力，但一直以来与之相适应的注浆设备的发展却得不到足够的重视，既有一般注浆设备和注浆工艺中，浆液拌合过程需依靠人工加水，随意性大、无法严控水灰比，浆液搅拌时间长、设备内部浆液残留固化量大、清理过程用水量大，搅拌和泵送的不连续使得注浆过程人工台班投入量大，设备沉重噪音大等问题依然普遍存在。往复式注浆泵设备可以产生较大的注浆压力，但流量、效率却相对较低，且因为往复频率较高，吸排阀磨损较快，故障率高。新型风动注浆泵可实现注浆装置的自动化调节，并保证输送浆液的稳定性，但一般条件下只能采用一种配料。随着从基建大国到基建强国的转变，低效的隧道工程注浆设备与工艺必然需要向自动化、机械化、一体化甚至智能化方向高质量发展，并与新型注浆材料相适应、相结合。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供了一种适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备，包括车架，所述车架中部设置有供水系统，所述车架中部设置有电控系统，所述车架顶部设置有干粉储料斗，所述干粉储料斗的右侧设置有搅拌泵送电机，所述搅拌泵送电机驱动端设置有搅拌装置，所述搅拌装置底部设置有螺杆泵，所述螺杆泵的底部设置有出料口。
4.作为本发明的一种优选实施方案，所述供水系统包括设置在车架内的储存罐和与储水罐出水端连接的流量控制装置，所述流量控制装置与电控系统连接，所述流量控制装置用于为电控系统提供流量监测信号。
5.作为本发明的一种优选实施方案，所述供水系统还包括连接在储水罐与流量控制装置之间的增压泵，所述增压泵用于为水源加压。
6.作为本发明的一种优选实施方案，所述流量控制装置包括安装在增压泵输出端的稳压阀和安装在增压泵输出端的流量计，所述稳压阀与电控系统电性连接，所述流量计连接至电控系统。
7.作为本发明的一种优选实施方案，所述干粉储料斗为顶部开放结构，所述干粉储料斗顶部设置有振动筛，所述干粉储料斗顶部右侧设置有振动电机，所述振动电机与振动筛连接。
8.作为本发明的一种优选实施方案，所述干粉储料斗内腔还设置有拨料机构，所述拨料机构与振动电机驱动端连接。
9.作为本发明的一种优选实施方案，所述搅拌装置为自上而下的锥形螺旋结构。
10.作为本发明的一种优选实施方案，所述出料口处设有精密膜式压力仪表，用于实时显示注浆压力。
11.作为本发明的一种优选实施方案，所述电控系统分别与供水系统、振动电机、连续搅拌泵送电机和螺杆泵电性连接，所述电控系统与稳压阀电性连接，所述电控系统同于接收稳压阀的信号并驱动供水系统、振动电机、连续搅拌泵送电机和螺杆泵运行。
12.作为本发明的一种优选实施方案，所述车架底部设置有行走轮，所述行走轮为可拆卸式万向轮。
13.一种适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备的施工方法，包括如下步骤：
14.步骤1，移动和组装注浆设备至隧道内合适施工位置，并确保各管路的连接密封、可靠，然后连接稳定的外部水源和电源，干粉仓内倒入干粉料，启动电控系统。
15.步骤2，水压力达到设定值后，稳压阀向电控系统发出控制信号，注浆设备进而全面启动。
16.步骤3，带压水以及细度均匀的干粉料被均匀输送至搅拌腔。
17.步骤4，被快速搅拌均匀的浆液在搅拌腔内停留时间短，并在重力和搅拌作用下，经螺杆泵增压，从出料口排出。
18.步骤5，初步检测浆液的流动度与强度，然后确定对应注浆材料的进水压力以及上料速度，确保批量搅拌、泵送的浆液性质均匀。
19.步骤6，出料口处设有精密膜式压力仪表，实时显示注浆压力，通过压力测试结果进一步反馈调节螺杆泵的泵送压力。
20.步骤7，搅拌、注浆连续进行，中途可通过电控系统或远程遥控器独立控制各组成部分以及整体的启停，但在机器内有料的状态下，停机时间不得超过浆料的凝固时间。
21.步骤8，如预计停机时间超过浆液的凝固时间或注浆完成后，应及时关闭进料的振动电机，搅拌腔和螺杆泵在空转条件下，通过带压水快速清理设备内部残留浆液，避免残留浆液在设备内部固化。
22.步骤9，清洗结束后，然后断开外部水源和电源，收拾装备，结束。
23.本发明具有的有益效果是：
24.(1)注浆设备实现了搅拌、注浆一体化，可连续高压排浆，施工效率高；被快速搅拌均匀的浆液在搅拌腔内停留时间短，并在重力和搅拌作用下，随即经螺杆泵增压后排出，相比较于水平输送的浆液以及分离式设计的搅拌腔与泵送机构，搅拌腔与螺杆泵自上而下一体化设计，可有效减免早强微膨胀注浆料因重力以及快速固化产生的下沉、残留。
25.(2)注浆设备通过自动供水系统的稳压阀和流量计，可以精准控制水灰比，保证了浆料的均质。
26.(3)注浆设备配置无线遥控器，可实现各组成部分的远程调控以及整机的一键启停。在设备内部有料的条件下，当停机时间超过浆料的凝固时间时，电控系统会发出警报提醒。
27.(4)注浆设备在无良好运输条件下，可在现场实现快装快拆，操作简单、移运方便。
28.(5)搅拌腔和螺杆泵在空转条件下，通过带压水可快速清理设备内部残留浆料。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
30.图1是本发明的安装结构示意图；
31.图2是本发明的供水系统结构图；
32.图3是流量控制系统结构图。
33.图中：1为行走轮；2为供水系统；3为车架；4为电控系统；5为干粉储料斗；6为振动筛；7为拨料机构；8为振动电机；9为搅拌泵送电机；10为搅拌装置；11为螺杆泵；12为出料口。
34.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
36.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.实施例1：
39.结合图1-图3，在本发明的实施例中，一种适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备，包括车架3，所述车架3中部设置有供水系统2，所述车架3中部设置有电控系统4，所述车架3顶部设置有干粉储料斗5，所述干粉储料斗5的右侧设置有搅拌泵送电机9，所述搅拌泵送电机9驱动端设置有搅拌装置10，所述搅拌装置10底部设置有螺杆泵11，所述螺杆泵11的底部设置有出料口12；使用时注浆设备实现了搅拌、注浆一体化，可连续高压排浆，施工效率高。被快速搅拌均匀的浆液在搅拌腔内停留时间短，并在重力和搅拌作用下，随即经螺杆泵11增压后排出，相比较于水平输送的浆液以及分离式设计的搅拌腔与泵送机构，搅拌腔与螺杆泵11的自上而下一体化设计，可有效减免早强微膨胀注浆料因重力以及快速固化作用产生的下沉、残留。
40.请参阅图1-图3，所述供水系统2包括设置在车架3内的储存罐和与储水罐出水端连接的流量控制装置，所述流量控制装置与电控系统4连接，所述流量控制装置用于为电控系统4提供流量监测信号。
41.请参阅图1-图3，所述供水系统2还包括连接在储水罐与流量控制装置之间的增压泵，所述增压泵用于为水源加压，辅助连续搅拌泵送结构内浆料的高效拌合以及设备空转条件下连续搅拌泵送结构内残留浆料的快速清理。
42.请参阅图1-图3，所述流量控制装置包括安装在增压泵输出端的稳压阀和安装在增压泵输出端的流量计，所述稳压阀与电控系统4电性连接，所述流量计连接至电控系统4，水压力达到设定值后，稳压阀向电控系统4发出控制信号，注浆设备进而全面启动，确保注浆设备在连续注浆过程中自动、均匀加水。
43.请参阅图1-图3，所述干粉储料斗5为顶部开放结构，所述干粉储料斗5顶部设置有振动筛6，所述干粉储料斗5顶部右侧设置有振动电机8，所述振动电机8与振动筛6连接，所述干粉储料斗5内腔还设置有拨料机构7，所述拨料机构7与振动电机驱动端连接，振动筛6和拨料机构7可为连续搅拌泵送结构内部浆料的拌合自动提供稳定、细度均匀的干粉料，避免大块颗粒堵塞注浆设备，进而影响注浆加固效果。
44.请参阅图1-图3，所述搅拌装置10为自上而下的锥形螺旋结构，锥形螺旋压料机构和搅拌叶片受搅拌电机驱动，锥形螺旋压料机构将上料结构的粉料压入搅拌腔，搅拌腔的叶片将带压水以及干粉料快速搅拌。
45.请参阅图1-图3，所述出料口12处设有精密膜式压力仪表，用于实时显示注浆压力。
46.请参阅图1-图3，所述电控系统4分别与供水系统2、振动电机8、连续搅拌泵送电机9和螺杆泵11电性连接，所述电控系统4与稳压阀电性连接，所述电控系统4同于接收稳压阀的信号并驱动供水系统2、振动电机8、连续搅拌泵送电机9和螺杆泵11运行，所述线控系统内置可编程处理器，电控系统4连接和控制供水系统2、振动电机8、连续搅拌泵送结构的搅拌驱动电机和螺杆泵11，并接收供水系统2的稳压阀传递的控制信号以及远程遥控器发来的控制信号，从而实现注浆设备各组成部分以及整机的一键启动和清洗，大幅减少人工台班的投入。
47.请参阅图1-图3，所述车架3底部设置有行走轮1，所述行走轮1为可拆卸式万向轮，整机设备具有快拆功能，行走、搬运极为方便，对于隧道内恶劣的施工环境适应性好。
48.实施例2：
49.一种适用于早强微膨胀注浆材料的连续注浆设备的施工方法，包括如下步骤：
50.步骤1，移动和组装注浆设备至隧道内合适施工位置，并确保各管路的连接密封、可靠，然后连接稳定的外部水源和电源，干粉仓内倒入干粉料，启动电控系统4。
51.步骤2，水压力达到设定值后，稳压阀向电控系统4发出控制信号，注浆设备进而全面启动。
52.步骤3，带压水以及细度均匀的干粉料被均匀输送至搅拌腔。
53.步骤4，被快速搅拌均匀的浆液在搅拌腔内停留时间短，重力和搅拌作用下，随即经螺杆泵11增压，从出料口12排出。
54.步骤5，初步检测浆液的流动度与强度，然后确定对应注浆材料的进水压力以及上
料速度，确保批量搅拌、泵送的浆液性质均匀。
55.步骤6，出料口12处设有精密膜式压力仪表，实时显示注浆压力，通过压力测试结果进一步反馈调节螺杆泵11的泵送压力。
56.步骤7，搅拌、注浆连续进行，中途可通过电控系统4或远程遥控器独立控制各组成部分以及整体的启停，但在机器内有料的状态下，停机时间不得超过浆料的凝固时间。
57.步骤8，如预计停机时间超过浆液的凝固时间或注浆完成后，应及时关闭进料的振动电机8，搅拌腔和螺杆泵11在空转条件下，通过带压水快速清理设备内部残留浆液，避免残留浆液在设备内部固化。
58.步骤9，清洗结束后，然后断开外部水源和电源，收拾装备，结束。
59.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。