一种盾构隧道管片地层注浆加固装置

本发明涉及加固装置，具体涉及一种盾构隧道管片地层注浆加固装置。

背景技术：

1、目前，随着我国交通道路的迅猛发展，各类山区高速公路和城市地铁建造，对于隧道施工的工艺日渐成熟。尤其是盾构法施工法，由于盾构法施工法具有安全、快捷和机械化程度高等诸多优点，因此得到广泛的使用。

2、但是在土质地层中使用盾构掘进中，往往隧道周围土体沉降不好控制，而隧道施工对于围岩土体的沉降控制要求又非常高，在现有技术中，在隧道区间段盾构掘进时，如果周围土体沉降变形过大，容易导致隧道塌方和脱节，存在严重安全隐患，因此需要使用盾构管片对隧道内层进行加固，并在隧道内层加固的情况下进行注浆操作。

3、盾构管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，盾构管片是盾构隧道的永久衬砌结构，盾构管片的支撑效果直接关系到隧道的整体质量和安全，盾构管片的支撑效果也影响注浆稳定性和加固效果。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种盾构隧道管片地层注浆加固装置，能对盾构管片进行有效支撑加固，从而提高注浆稳定性和加固效果。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种盾构隧道管片地层注浆加固装置，包括：

3、支架，包括支撑杆和中心轴，所述支撑杆用于支撑所述中心轴，所述中心轴水平设置；

4、注浆加固桩，与盾构管片能拆卸连接，并能打入围岩内，且所述注浆加固桩的长度可调整，且注浆液能从所述注浆加固桩流出；

5、注浆管，所述注浆管的出料端能与所述注浆加固桩入料端对接连通；

6、主支撑机构，包括第一驱动结构和多个第一支撑片，所述第一驱动结构设置在所述中心轴上，多个所述第一支撑片周向间隔设置，所述第一驱动结构用于驱动所述第一支撑片沿着所述中心轴的轴向移动和沿着所述中心轴的径向膨胀或收缩，且当所述第一支撑片向外膨胀后，能支撑在所述盾构管片的内壁。

7、进一步地，所述注浆加固桩包括连接端、转接段和插入段，所述连接端、转接段和插入段顺次螺纹连接，所述连接端能与所述注浆管插接，所述插入段的端部为锥形。

8、进一步地，还包括管道支撑结构，所述管道支撑结构设置在所述中心轴上，用于支撑所述注浆管。

9、进一步地，所述管道支撑结构包括安装块和钢管，所述安装块能转动的套设在所述中心轴上，所述钢管固定在所述安装块上，所述注浆管从所述钢管中穿出后，与所述注浆加固桩对接。

10、进一步地，所述第一驱动结构包括第一滑动驱动源、第一滑动轴、多组第一撑开组件和第一撑开器，所述第一滑动轴能滑动的套设在所述中心轴，所述第一滑动驱动源固定在所述支架上，并与所述第一滑动轴连接，用于驱动所述第一滑动轴沿着所述中心轴滑动，多组所述第一撑开组件沿着第一滑动轴周向间隔设置，所述第一撑开组件能伸缩变形，每个所述第一支撑片通过一组所述第一撑开组件与所述第一滑动轴连接，所述第一撑开器设在所述第一滑动轴上，并与所述第一支撑片连接，用于将所述第一支撑片撑开或收纳。

11、进一步地，所述第一撑开器包括第一限位环、第一伸缩支架和第一电磁铁，所述第一限位环套设固定在中心轴上，所述第一电磁铁设置在所述第一滑动轴上，且所述第一电磁铁的电源开关设置在所述第一滑动轴靠近所述第一限位环的端面，所述第一电磁铁的电源开关为压力开关，所述第一支撑片为磁性片，且述第一支撑片的磁性与所述第一电磁铁的磁性相同。

12、进一步地，所述第一撑开器还包括第一弹性件，所述第一弹性件连接在所述第一支撑片与所述第一滑动轴之间。

13、进一步地，还包括辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括第二驱动结构和多个第二支撑片，所述第二驱动结构设置在所述中心轴上，多个所述第一支撑片周向间隔设置，并所述第二驱动结构用于驱动所述第二支撑片沿着所述中心轴的轴向移动和沿着所述中心轴的径向膨胀或收缩，且当所述第二支撑片向外膨胀后，所述第二支撑片膨胀后，多个所述第二支撑片能与多个所述第一支撑片在同一周向交错设置。

14、进一步地，所述第二驱动结构包括第二滑动驱动源、第二滑动轴、多个安装杆、多组第二撑开组件和多个第二撑开器，所述第二滑动轴能滑动的套设在所述第一滑动轴上，所述第二滑动驱动源固定在所述支架上，并与所述第二滑动轴连接，用于驱动所述第二滑动轴沿着所述中心轴滑动，每相邻的两个所述第一撑开组件之间设置有一个所述安装杆，且所述安装杆与所述第二滑动轴连接，每个所述第二撑开组件上设置有一个所述第一支撑片，所述第二撑开组件能伸缩变形，所述第二撑开器设在所述第二滑动轴上，并与所述第二支撑片连接，用于将所述第二支撑片撑开或收纳。

15、进一步地，所述第二撑开器包括第二限位环、第二伸缩支架、第二电磁铁和第二弹性件，所述第二限位环套设固定在中心轴上，相对于所述第一限位环位于远离所述第二驱动结构一侧，所述第二电磁铁设置在所述第二滑动轴上，且所述第二电磁铁的电源开关设置在所述第二滑动轴靠近所述第二限位环的端面，所述第二电磁铁的电源开关为压力开关，所述第二支撑片为磁性片，且述第二支撑片的磁性与所述第二电磁铁的磁性相同；所述第二弹性件连接在所述第二支撑片与所述第二滑动轴之间。

16、本发明的有益效果：

17、上述盾构隧道管片地层注浆加固装置，在平常状态，多个第一支撑片处于收缩状态，占用空间小。当需要时，根据盾构隧道直径大小，通过第一驱动结构驱动所有的第一支撑片向外膨胀，直至第一支撑片支撑在盾构管片的内壁上。与盾构隧道管片紧紧接触形成稳定的支撑反力，从而使得后续注浆过程更加平稳稳定。

18、在完成盾构管片的内壁的支撑后，将注浆加固桩从盾构管片内部打入围岩，最后再将注浆管与注浆加固桩连接后进行注浆，注浆液从注浆加固桩流入围岩中，从而使注浆加固桩和周围的土颗粒胶结形成一个整体，则可有效地改善隧道周围土体的力学性能，提高受荷承载能力，大大增加了衬砌与土体的整体性扩大了加固管桩主体的受力范围，从而有效地避免了过大的沉降变形。

19、采用本装置，能适应不同直径的盾构隧道，适应性大大提高。

技术特征：

1.一种盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述注浆加固桩包括连接端、转接段和插入段，所述连接端、转接段和插入段顺次螺纹连接，所述连接端能与所述注浆管插接，所述插入段的端部为锥形。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，还包括管道支撑结构，所述管道支撑结构设置在所述中心轴上，用于支撑所述注浆管。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述管道支撑结构包括安装块和钢管，所述安装块能转动的套设在所述中心轴上，所述钢管固定在所述安装块上，所述注浆管从所述钢管中穿出后，与所述注浆加固桩对接。

5.根据权利要求2所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述第一驱动结构包括第一滑动驱动源、第一滑动轴、多组第一撑开组件和第一撑开器，所述第一滑动轴能滑动的套设在所述中心轴，所述第一滑动驱动源固定在所述支架上，并与所述第一滑动轴连接，用于驱动所述第一滑动轴沿着所述中心轴滑动，多组所述第一撑开组件沿着第一滑动轴周向间隔设置，所述第一撑开组件能伸缩变形，每个所述第一支撑片通过一组所述第一撑开组件与所述第一滑动轴连接，所述第一撑开器设在所述第一滑动轴上，并与所述第一支撑片连接，用于将所述第一支撑片撑开或收纳。

6.根据权利要求5所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述第一撑开器包括第一限位环、第一伸缩支架和第一电磁铁，所述第一限位环套设固定在中心轴上，所述第一电磁铁设置在所述第一滑动轴上，且所述第一电磁铁的电源开关设置在所述第一滑动轴靠近所述第一限位环的端面，所述第一电磁铁的电源开关为压力开关，所述第一支撑片为磁性片，且述第一支撑片的磁性与所述第一电磁铁的磁性相同。

7.根据权利要求6所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述第一撑开器还包括第一弹性件，所述第一弹性件连接在所述第一支撑片与所述第一滑动轴之间。

8.根据权利要求6所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，还包括辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括第二驱动结构和多个第二支撑片，所述第二驱动结构设置在所述中心轴上，多个所述第一支撑片周向间隔设置，并所述第二驱动结构用于驱动所述第二支撑片沿着所述中心轴的轴向移动和沿着所述中心轴的径向膨胀或收缩，且当所述第二支撑片向外膨胀后，所述第二支撑片膨胀后，多个所述第二支撑片能与多个所述第一支撑片在同一周向交错设置。

9.根据权利要求8所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述第二驱动结构包括第二滑动驱动源、第二滑动轴、多个安装杆、多组第二撑开组件和多个第二撑开器，所述第二滑动轴能滑动的套设在所述第一滑动轴上，所述第二滑动驱动源固定在所述支架上，并与所述第二滑动轴连接，用于驱动所述第二滑动轴沿着所述中心轴滑动，每相邻的两个所述第一撑开组件之间设置有一个所述安装杆，且所述安装杆与所述第二滑动轴连接，每个所述第二撑开组件上设置有一个所述第一支撑片，所述第二撑开组件能伸缩变形，所述第二撑开器设在所述第二滑动轴上，并与所述第二支撑片连接，用于将所述第二支撑片撑开或收纳。

10.根据权利要求9所述的盾构隧道管片地层注浆加固装置，其特征在于，所述第二撑开器包括第二限位环、第二伸缩支架、第二电磁铁和第二弹性件，所述第二限位环套设固定在中心轴上，相对于所述第一限位环位于远离所述第二驱动结构一侧，所述第二电磁铁设置在所述第二滑动轴上，且所述第二电磁铁的电源开关设置在所述第二滑动轴靠近所述第二限位环的端面，所述第二电磁铁的电源开关为压力开关，所述第二支撑片为磁性片，且述第二支撑片的磁性与所述第二电磁铁的磁性相同；所述第二弹性件连接在所述第二支撑片与所述第二滑动轴之间。

技术总结
本发明公开了一种盾构隧道管片地层注浆加固装置，包括支架、注浆加固桩、注浆管、管道支撑结构和主支撑机构,支架包括支撑杆和中心轴，支撑杆用于支撑中心轴，中心轴水平设置；注浆加固桩与盾构管片能拆卸连接，并能打入围岩内，且注浆加固桩的长度可调整，且注浆液能从注浆加固桩流出；注浆管的出料端能与注浆加固桩入料端对接连通；主支撑机构包括第一驱动结构和多个第一支撑片，第一驱动结构设置在中心轴上，多个第一支撑片周向间隔设置，第一驱动结构用于驱动第一支撑片沿着中心轴的轴向移动和沿着中心轴的径向膨胀或收缩，且当第一支撑片向外膨胀后，能支撑在盾构管片的内壁。

技术研发人员：周小涵,徐强,刘新荣,陈海,王腾飞,陈榆木,张明,楼朝伟,娄西慧,钟祖良
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15