CN114320361B - 一种衬砌带模注浆*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种衬砌带模注浆***，其技术方案的要点是包括衬砌台车以及注浆装置，衬砌台车包括台车模板以及支撑架，台车模板的顶部沿其轴向设置有若干个注浆管，支撑架的下部固定有水平设置的底板，底板上固定有行走轨道，注浆装置包括车架、泵浆管以及车体升降组件；车架的底部设置有用于与行走轨道滚动接触的行走轮，车架上还设有用于驱动行走轮进行转动的伺服电机；注浆管包括上部管体以及下部管体；下部管体与上部管体相连通，注浆管处设置有顶部升降组件；下部注浆管的下端设置有注浆插嘴，泵浆管的上端设置有用于与注浆插嘴插接的注浆插头；本发明在对隧道衬砌进行注浆时，不需要人工对管路连接进行手动操作，自动化程度高，注浆效率高。

Description

一种衬砌带模注浆***

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种衬砌带模注浆***。

背景技术

衬砌是指在隧道工程中，为了控制和防止围岩的变形或坍落，确保围岩的稳定，或为了处理涌水和漏水，或为了隧道的内空整齐或美观等目的，将隧道的周边围岩被覆起来的结构体。传统充填注浆是在二衬完成后单独进行。首先需要重新搭架子，人员高空作业，车辆行人容易撞到，安全风险大。其次会耗费额外的人力物力成本，无谓支出多；第三，文明施工差，很容易造成隧道内二次污染；第四，施工效果差，前期预留注浆管经常被混凝土挤压或堵管，很难处理，漏注少注时有发生，后注水泥砂浆与周边结合不良；最后，质量隐患大，易形成新的病害，如注浆孔内封堵物易脱落等。随着隧道工程技术的革新和发展，衬砌带模注逐渐得到了广泛应用，衬砌带模注浆是通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车拱顶中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆固定法兰，在浇筑混凝土前预埋活性粉末混凝土(RPC)注浆管，混凝土浇筑结束后初凝之前及时从预埋注浆管处进行注浆。

现有的衬砌带模注浆***可参考授权公告号为CN213392194U的中国实用新型专利文件，其公开了一种隧道衬砌拱顶带模注浆体系，包括台车钢模和设置于台车钢模端部的端头模板，台车钢模上具有至少一排注浆孔和浇筑口，注浆孔内安装有螺纹管固定器，螺纹管固定器包括螺纹套筒和双向固定法兰，螺纹套筒配合在注浆孔内，双向固定法兰安装在螺纹套筒中；端头模板包括上端模、下端模和固定连杆，下端模安装于台车钢模端面上，上端模连接于固定连杆，下端模固定在固定连杆上，上端模、下端模之间设有中埋式止水带。

现有的衬砌带模注浆***，注浆装置依次对设置在台车模板上的各个注浆管注浆，为了方便在衬砌台车对注浆装置进行移动，注浆装置通常采用软管，通过在软管端部设置法兰，进而通过法兰与注浆管相连。当注浆装置更换不同的注浆管进行注浆时，需要工作人员手工对连接管路进行拆卸和更换，注浆效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种衬砌带模注浆***，在对隧道衬砌进行注浆时，不需要人工对管路连接进行手动操作，自动化程度高，注浆效率高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种衬砌带模注浆***，包括衬砌台车以及注浆装置，所述衬砌台车包括台车模板以及用于对台车模板进行支撑的支撑架，所述台车模板的顶部沿其轴向设置有若干个注浆管，所述支撑架的下部固定有水平设置的底板，所述底板上部固定有长度方向沿台车模板轴向设置的行走轨道，所述注浆装置包括车架、设置于车架上的泵浆管以及驱动泵浆管在竖直方向上进行升降的车体升降组件；所述车架的底部设置有用于与行走轨道滚动接触的行走轮，所述车架上还设有用于驱动行走轮进行转动的伺服电机；

所述注浆管包括与台车模板固定连接的上部管体以及沿竖直方向与上部管体滑动连接的下部管体；所述下部管体与上部管体相连通，所述注浆管处设置有用于驱动下部管体在竖直方向升降运动的顶部升降组件；

所述下部注浆管的下端设置有注浆插嘴，所述泵浆管的上端设置有用于与注浆插嘴插接的注浆插头。

通过上述技术方案，通过伺服电机驱动行走轮进行转动，进而控制注浆装置沿行走轨道长度方向行走；当移动至对应注浆管位置处时，顶部升降组件驱动下部管体向下运动，车体升降组件驱动泵浆管向上运动，进而使注浆插头***到当前位置处的注浆插嘴中，进而进行衬砌注浆作业；在完成当前位置的注浆作业后，车体升降组件带动泵浆管向下运动，复位到初始位置，顶部升降组件带动下部管体向上运动，复位至初始位置，然后注浆装置继续向前移动，对下一个注浆管进行注浆；本方案在对隧道衬砌进行注浆时，不需要人工对管路连接进行手动操作，自动化程度高，注浆效率高。

较佳的，所述注浆插嘴内部设置有控制注浆流体由下向上单向通过的单向阀；当注浆压力大于设置压力时，所述单向阀开启，当注浆压力小于设置压力时，所述单向阀闭合。

通过上述技术方案，传统的注浆管处设置有球阀，通过对球阀进行操作进而完成对注浆管的通断控制；通过在注浆插嘴内设置单向阀，当将注浆插头***到注浆插嘴内进行注浆时，在混凝土泥浆的压力下，单向阀开启；在完成注浆作业后，由泵浆管注入的混土泥浆的压力消失，进而单向阀将注浆管的通路切断；本方案以注入混凝土泥浆的压力作为控制阈值，利用单向阀对注浆管进行通断控制，相比于传统球阀控制，更加方便高效。

较佳的，所述单向阀包括定位孔板、弹性液压缸、锥塞以及密封板；所述定位孔板以及密封板分别与注浆插嘴的内壁固定连接；所述弹性液压缸包括缸体以及沿缸体轴向方向与缸体滑动连接的缸杆，所述缸体内密封存储有液压油，所述缸体内设置有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与缸体端部以及缸杆端部抵接；所述锥塞固定于缸杆端部，所述密封板开设有用于与锥塞配合的锥孔。

通过上述技术方案，在进行注浆作业时，弹性液压缸的缸体内的复位弹簧受到压缩，进而缸杆带动锥塞脱离锥孔位置，进而混凝土泥浆由锥塞与锥孔的缝隙处进入，进而通过定位孔板进入到注浆管中；在完成注浆作业后，在复位弹簧的作用力下，锥塞***到锥孔处，对注浆插嘴进行封闭；复位弹簧密封在缸体内，在工作时，不受混凝土泥浆的腐蚀，并且通过在缸体内设置液压油，对弹性液体缸的缸杆行程进行限位，从而对复位弹簧进行保护，使复位弹簧不易受到破坏。

较佳的，所述注浆插头的端部设置有插接锥面，所述注浆插嘴内部设置有与插接锥面配合的密封锥面，所述密封锥面上固定有密封橡胶层。

通过上述技术方案，通过设置插接锥面以及密封锥面，当注浆插头***到注浆插嘴内时，密封锥面上的密封橡胶层受到压迫，紧密的贴合在插接锥面，从而能够良好的对注浆插头与注浆插嘴进行连接密封。

较佳的，所述注浆插嘴内部还设置有过渡锥面，所述过渡锥面位于密封锥面上部，并且锥度朝向与密封锥面相反。

通过上述技术方案，通过在密封锥面上部设置与密封锥面锥度朝向相反的过渡锥面，进而能够方便高效的使注浆插头中的混凝土泥浆泵入到注浆插嘴中。

较佳的，所述注浆插嘴的周面上固定有上部密封盘，所述注浆插头的周面上固定有下部密封盘，所述上部密封盘和下部密封盘之间设置有环形凹凸密封结构。

通过上述技术方案，通过上部密封盘和下部密封盘的综合设置，当注浆插头***到注浆插嘴中时，上部密封盘与下部密封盘抵接，通过设置在上部密封盘和下部密封盘之间的环形凹凸密封结构，从而在进行注浆作业时，防止混凝土泥浆从注浆插头和注浆插嘴的连接位置处泄漏。

较佳的，所述车体升降组件包括轴向竖直设置的定位环以及用于驱动泵浆管在竖直方向升降的车体电动推杆，所述泵浆管从定位环中穿过。

通过上述技术方案，通过定位环对泵浆管进行定位，使泵浆管保持竖直状态，进而通过车体电动推杆对泵浆管进行驱动，使泵浆管在竖直方向运动，操作方便。

较佳的，所述下部管体与上部管体套接，所述顶部升降组件包括与下部管体固定连接的连接块以及驱动连接块在竖直方向进行升降的顶部电动推杆。

通过上述技术方案，下部管体与上部管体套接，进而通过顶部电动推杆驱动连接块，进而带动下部管体在竖直方向上进行升降，高效快捷。

较佳的，所述行走轨道沿其长度方向设置有若干组用于对注浆装置进行定位的定位组件；所述定位组件包括定位块以及驱动定位块靠近或远离行走轨道的定位气缸。

通过上述技术方案，通过沿行走轨道长度方向设置若干组定位组件，进而注浆装置在轨道上进行行走时，通过定位组件进一步进行机械定位，从而增强注浆装置停车定位的可靠性。

较佳的，所述底板下部的支撑架上设置有传输方向沿台车模板轴线方向的皮带传输线；所述底板上开设有若干个物料口，所述物料口处设置有用于对物料口进行封闭的密封盖板。

通过上述技术方案，当衬砌台车的支护距离比较长时，通过运输工具进出隧道补充物料十分不便；通过在底板的下方设置皮带传输线，进而利用皮带传输线向隧道内部进行物料传输，且不影响工作人员在隧道的正常的工作行进，使用和操作方便。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是衬砌带模注浆***的结构示意图。

图2是体现注浆管在隧道主体中的位置分布的示意图。

图3是注浆装置的结构示意图。

图4是图1中A的局部放大图。

图5是图2中B的局部放大图。

图6是图2中C的局部放大图。

图7是体现注浆插嘴以及注浆插头的结构示意图。

图8是体现弹性液压缸的结构示意图。

其中，1、衬砌台车；11、台车模板；12、支撑架；2、注浆装置；21、车架；22、泵浆管；221、插接锥面；222、下部密封盘；223、环形密封凸起；23、储料箱；24、行走轮；25、伺服电机；26、定位环；27、车体电动推杆；3、注浆管；31、上部管体；32、下部管体；33、密封锥面；34、密封橡胶层；35、过渡锥面；36、上部密封盘；361、环形密封凹槽；4、底板；41、行走轨道；42、物料口；43、密封盖板；5、皮带传输线；6、定位组件；61、定位气缸；62、定位块；63、光电检测开关；7、单向阀；71、定位孔板；72、弹性液压缸；721、缸体；722、缸杆；723、复位弹簧；724、液压油；73、锥塞；74、密封板；75、锥孔；8、顶部升降组件；81、顶部电动推杆；82、连接块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：

一种衬砌带模注浆***，参照图1和图2，包括衬砌台车1以及注浆装置2。衬砌台车1包括台车模板11以及用于对台车模板11进行支撑的支撑架12。台车模板11为与隧道截面形状相匹配的拱形，台车模板11的顶部沿其轴向设置有若干个注浆管3，注浆管3上穿通过台车模板11。支撑架12的底部设置有水平设置的底板4，底板4与支撑架12固定连接。底板4上部固定有长度方向沿台车模板11轴向设置的行走轨道41，行走轨道41用于供注浆装置2在底板4上进行行走，进而依次通过各个注浆管3对衬砌带进行注浆施工。

参照图3和图4，注浆装置2包括车架21、设置于车架21上的泵浆管22以及驱动泵浆管22在竖直方向上进行升降的车体升降组件。车架21上设置有储料箱23以及泥浆泵，储料箱23用于存放混凝土泥浆，泥浆泵用于将储料箱23中混凝土泥浆泵入到泵浆管22中，泵浆管22通过软管与泥浆泵相连。

参照图3和图4，车架21的底部设置有用于与行走轨道41滚动接触的行走轮24，车架21底部两端分别设置有与车架21转动连接的车轴，行走轮24固定于车轴两端，两车轴之间通过皮带传动组件相连。车架21上设置有伺服电机25，伺服电机25的机体与车架21固定连接，伺服电机25的输出轴通过换向联轴器与其中一个车轴相连。通过伺服电机25对车轴进行转动驱动，进而带动行走轮24在行走轨道41上进行滚动，从而能够高效的对注浆装置2进行行走驱动。伺服电机25受控于进行注浆控制的PLC，通过PLC存储有衬砌台车1的坐标系，进而能够通过对伺服电机25进行控制，实现对注浆装置2的精确定位。

参照图3和图4，车体升降组件包括轴向竖直设置的定位环26以及用于驱动泵浆管22在竖直方向升降的车体电动推杆27，泵浆管22从定位环26中穿过。泵浆管22的端部设置有用于与注浆插嘴插接相连的注浆插头。定位环26轴向设置有若干个支撑杆，通过支撑杆对定位环26进行支撑，进而使定位环26保持在车架21的上方。车体电动推杆27的杆体与车架21固定连接，车体电动推杆27的活塞杆与泵浆管22固定连接，通过车体电动推杆27的活塞杆伸缩，并且通过定位环26对泵浆管22进行定位，从而带动泵浆管22在竖直方向上移动。

参照图3和图4，行走轨道41沿其长度方向设置有若干组用于对注浆装置2进行定位的定位组件6。定位组件6包括定位块62以及驱动定位块62靠近或远离行走轨道41的定位气缸61。定位气缸61位于行走轨道41的外侧，并且定位气缸61的活塞杆朝向行走轨道41，定位块62固定于定位气缸61的活塞杆端部。定位气缸61的缸体721固定在底板4上。当注浆装置2行进靠近对应的注浆管3位置时，定位气缸61的活塞杆伸长，定位块62移动至行走轨道41位置处，进而通过定位块62对注浆装置2进行限位，从而对注浆装置2的定位具有更高的可靠性。在注浆装置2完成对当前注浆管3的注浆作业后，定位气缸61的活塞杆收缩，进而使定位块62远离行走轨道41位置，使注浆装置2能够继续前行。行走轨道41一侧还设置有若干组用于对注浆装置2进行检测的光电检测开关63，当光电检测开关63检测到注浆装置2后，将检测信息发送给PLC，进而PLC控制伺服电机25刹车，并且触发定位气缸61的活塞杆伸长，利用定位块62对注浆装置2进行限位，从而形成闭环控制，使整个***具有更加良好的稳定性。

参照图2和图5，底板4下部的支撑架12上设置有传输方向沿台车模板11轴线方向的皮带传输线5；底板4上开设有若干个物料口41，物料口41处设置有用于对物料口41进行封闭的密封盖板42。通过皮带传输线5对物料进行传输，进而通过打开密封盖板42，从对应位置的物料口41处对传输物体进行取出，从而方便工作人员在衬砌台车1内部进行工作时，对物料进行传输，操作方便高效。

参照图2和图6，注浆管3包括上部管体31以及下部管体32。上部管体31竖直固定在台车模板11上，下部管体32与上部管体31套接，并且下部管体32沿上部管体31轴线方向与上部管体31滑动连接。注浆管3处设置有用于驱动下部管体32在竖直方向升降运动的顶部升降组件。顶部升降组件8包括与下部管体32固定连接的连接块82以及驱动连接块82在竖直方向进行升降的顶部电动推杆81。顶部电动推杆81的活塞杆竖直朝下，顶部电动推杆的杆体与台车模板11固定连接，顶部电动推杆81的活塞杆与连接块82固定连接，通过顶部电动推杆81的活塞杆伸缩，进而带动下部管体32沿上部管体31进行滑动，从而调节注浆管3的整体长度。

当注浆装置2移动至对应注浆管3位置处时，顶部电动推杆81驱动下部管体32向下运动，进而使用注浆管3伸长。车体电动推杆27驱动泵浆管22向上运动，进而使泵浆管22的注浆插头***到注浆插嘴中，进而将混凝土泥浆泵入注浆管3中。在完成当前注浆管3的注浆作业后，下部管体32上升至初始位置，泵浆管22下降到初始位置，进而注浆装置2继续沿行走轨道41向前进行运动，到下一注浆管3位置处，继续进行注浆作业。

参照图7，注浆插头的端部设置有插接锥面221，注浆插嘴内部设置有与插接锥面221配合的密封锥面33，密封锥面33上固定有密封橡胶层34。注浆插嘴内部还设置有过渡锥面35，过渡锥面35位于密封锥面33上部，并且锥度朝向与密封锥面33相反。当注浆插头***到注浆插嘴中时，密封锥面33上的密封橡胶层34紧密的贴合在插接锥面221上，进而使注浆插头与注浆插嘴能够紧密的连接，使混凝土泥浆不易从注浆插头与注浆插嘴连接处泄露。

参照图7，注浆插嘴的周面上固定有上部密封盘36，注浆插头的周面上固定有下部密封盘222，上部密封盘36和下部密封盘222之间设置有环形凹凸密封结构。环形凹凸密封结构包括设置在上部密封盘36下表面的环形密封凹槽361以及设置在下部密封盘222上表面的环形密封凸起223。当注浆插头***到注浆插嘴中，下部密封盘222与上部密封盘36抵接，环形密封凸起223插接到环形密封凹槽361中。通过上部密封盘36与下部密封盘222的配合，进而进一步加强注浆插头与注浆插嘴连接位置的密封性。

参照图7和图8，注浆插嘴内部设置有控制注浆流体单向通过的单向阀7。单向阀7包括定位孔板71、弹性液压缸72、锥塞73以及密封板74。定位孔板71以及密封板74分别与注浆插嘴的内壁固定连接。弹性液压缸72包括缸体721以及沿缸体721轴向方向与缸体721滑动连接的缸杆722，缸体721内密封存储有液压油724，缸体721内设置有复位弹簧723，复位弹簧723的两端分别与缸体721端部以及缸杆722端部抵接；锥塞73固定于缸杆722端部，密封板74开设有用于与锥塞73配合的锥孔75。在未进行注浆作业时，弹性液压缸72的缸杆722在复位弹簧723的作用下，处于伸长状态，锥塞73将密封板74上锥孔75封闭，使外部流体无法通过锥孔75进入注浆管3。当注浆插头***到注浆嘴中，进行注浆作业时，在混凝土泥浆的压力下，复位弹簧723受到压缩，缸杆722处于收缩状态，进而锥塞73脱离锥孔75位置处，使混凝土泥浆从锥孔75与锥塞73的缝隙间进入注浆管3内。现有的注浆管3一般通过球阀进行控制，在进行注浆作业时，将球阀打开，在完成注浆作业后，将球阀闭合。在本方案中，通过单向阀7对注浆管3的通断进行控制，通过注浆时混凝土泥浆的压力使单向阀7自启打开，操作方便。单向阀7的复位弹簧723密封在缸体721中，在使用过程中，不易受到混凝土泥浆的腐蚀破坏。并且通过在缸体721内设置液压油724，通过液压油724对活塞杆的行程进行限位，从而避免复位弹簧723因过度压缩而受到破坏。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种衬砌带模注浆***，包括衬砌台车(1)以及注浆装置(2)，所述衬砌台车(1)包括台车模板(11)以及用于对台车模板(11)进行支撑的支撑架(12)，所述台车模板(11)的顶部沿其轴向设置有若干个注浆管(3)，其特征在于：所述支撑架(12)的下部固定有水平设置的底板(4)，所述底板(4)上部固定有长度方向沿台车模板(11)轴向设置的行走轨道(41)，所述注浆装置(2)包括车架(21)、设置于车架(21)上的泵浆管(22)以及驱动泵浆管(22)在竖直方向上进行升降的车体升降组件；所述车架(21)的底部设置有用于与行走轨道(41)滚动接触的行走轮(24)，所述车架(21)上还设有用于驱动行走轮(24)进行转动的伺服电机(25)；

所述注浆管(3)包括与台车模板(11)固定连接的上部管体(31)以及沿竖直方向与上部管体(31)滑动连接的下部管体(32)；所述下部管体(32)与上部管体(31)相连通，所述注浆管(3)处设置有用于驱动下部管体(32)在竖直方向升降运动的顶部升降组件(8)；

所述下部注浆管(3)的下端设置有注浆插嘴，所述泵浆管(22)的上端设置有用于与注浆插嘴插接的注浆插头；

所述注浆插嘴内部设置有控制注浆流体由下向上单向通过的单向阀(7)；当注浆压力大于设置压力时，所述单向阀(7)开启，当注浆压力小于设置压力时，所述单向阀(7)闭合；所述单向阀(7)包括定位孔板(71)、弹性液压缸(72)、锥塞(73)以及密封板(74)；所述定位孔板(71)以及密封板(74)分别与注浆插嘴的内壁固定连接；所述弹性液压缸(72)包括缸体(721)以及沿缸体(721)轴向方向与缸体(721)滑动连接的缸杆(722)，所述缸体(721)内密封存储有液压油(724)，所述缸体(721)内设置有复位弹簧(723)，所述复位弹簧(723)的两端分别与缸体(721)端部以及缸杆(722)端部抵接；

所述锥塞(73)固定于缸杆(722)端部，所述密封板(74)开设有用于与锥塞(73)配合的锥孔(75)；

所述注浆插头的端部设置有插接锥面(221)，所述注浆插嘴内部设置有与插接锥面(221)配合的密封锥面(33)，所述密封锥面(33)上固定有密封橡胶层(34)；所述注浆插嘴内部还设置有过渡锥面(35)，所述过渡锥面(35)位于密封锥面(33)上部，并且锥度朝向与密封锥面(33)相反。

2.根据权利要求1所述的一种衬砌带模注浆***，其特征在于：所述注浆插嘴的周面上固定有上部密封盘(36)，所述注浆插头的周面上固定有下部密封盘(222)，所述上部密封盘(36)和下部密封盘(222)之间设置有环形凹凸密封结构。

3.根据权利要求1所述的一种衬砌带模注浆***，其特征在于：所述车体升降组件包括轴向竖直设置的定位环(26)以及用于驱动泵浆管(22)在竖直方向升降的车体电动推杆(27)，所述泵浆管(22)从定位环(26)中穿过。

4.根据权利要求1所述的一种衬砌带模注浆***，其特征在于：所述下部管体(32)与上部管体(31)套接，所述顶部升降组件(8)包括与下部管体(32)固定连接的连接块(82)以及驱动连接块(82)在竖直方向进行升降的顶部电动推杆(81)。

5.根据权利要求1所述的一种衬砌带模注浆***，其特征在于：所述行走轨道(41)沿其长度方向设置有若干组用于对注浆装置(2)进行定位的定位组件(6)；所述定位组件(6)包括定位块(62)以及驱动定位块(62)靠近或远离行走轨道(41)的定位气缸(61)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种衬砌带模注浆***，其特征在于：所述底板(4)下部的支撑架(12)上设置有传输方向沿台车模板(11)轴线方向的皮带传输线(5)；所述底板(4)上开设有若干个物料口(42)，所述物料口(42)处设置有用于对物料口(42)进行封闭的密封盖板(43)。