一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置。


背景技术：

2.盾构机钻机是一种隧道掘进的专用工程机械。盾构法具有施工安全性高、地面交通干扰少、周围环境影响小等特点，是隧道工程主要施工方式。在淤泥质土层等软弱地层中进行盾构法施工时，由于土体强度低、流动性强、触变性大等原因，会对盾构掘进的轴线控制等施工过程产生不利影响，易引发地层变形、破坏周围环境等。针对上述不良影响，传统方法一般采用地面注浆加固技术。但当遇到隧道埋深较深、地下施工条件较为复杂或地面不具备施工条件等情况时，需采用地下注浆加固技术。因此，对盾构前方的软弱地层进行有效的地下加固是确保盾构安全施工的重要工作之一。
3.现有的注浆装置虽然实现了多种浆液混合注浆工艺，但是无法根据现场情况自动转换注浆工艺；且注浆装置须在钻孔作业完成后才可进行注浆作业，施工效率相对较低。注浆装置根据经验确定注浆压力，需要提前设定注浆方式和注浆压力，注浆施工经验化，可靠性较低、存在隐患，并且作业繁琐。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置，以解决现有钻孔注浆装置作业繁琐、可靠性低的问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置，包括：注浆管路、钻杆组件、控制器以及定位座，钻杆组件包括架设在定位座上的钻杆、设置在钻杆端部的钻头、设置在钻杆远离钻头端部的密封接头、以及与密封接头动力连接且用于驱动钻杆转动的驱动件，驱动件与控制器通信连接；
7.密封接头的内部具有空腔，空腔与设置在钻杆内的注浆清洗管连通，钻头上设置有与注浆清洗管相连通的注浆清洗孔，注浆管路的注浆口与密封接头的内腔连通。
8.采用上述技术方案的有益效果为：使用装置时，工作人员通过控制器控制驱动件，驱动件驱动钻杆转动，从而带动钻杆端部的钻头转动，实现对隧道钻孔。由于注浆管路的注浆口与密封接头的内腔连通，密封接头的内部具有空腔，空腔与设置在钻杆内的注浆清洗管连通，通过注浆管路用于对注浆清洗管注浆和注水，当钻头在钻进时，注浆管路向注浆清洗管注水，注入的水通过注浆清洗孔流出，用于清洗钻孔过程中钻头上的渣土，避免渣土对钻头产生影响以及堵塞管路。通过设置密封接头，使钻杆的端部处于密封状态，避免在注水或者注浆过程中出现漏液的情况，且可实现钻注一体，结构简单，操作方便。
9.进一步地，密封接头包括密封连接管、旋转防喷器、法兰盘，密封连接管的一端通过旋转防喷器与钻杆连接，密封连接管的另一端通过法兰盘与驱动件连接，注浆管路的注
浆口与密封连接管内部的空腔相连通。
10.采用上述技术方案的有益效果为：驱动件通过控制器指令启动和关闭，当驱动件启动时，其输出端驱动法兰盘，从而使法兰盘带动密封连接管以及旋转防喷器，密封连接管的一端通过旋转防喷器与钻杆连接，旋转防喷器带动钻杆转动，钻杆转动带动钻头转动，从而对隧道进行钻孔操作，使装置更可靠。
11.进一步地，旋转防喷器上设置有用于排渣的排渣管，排渣管上设置有排渣球阀。
12.采用上述技术方案的有益效果为：当在钻进时，少量的渣土会通过注浆清洗孔进入到钻杆中，工作人员可以根据旋转防喷器上的排渣管和排渣球阀，收集渣土，并对渣土的土质进行分析来确定地质的情况，从而确定是否继续钻进，使操作更安全，提高了设备的可靠性。
13.进一步地，注浆管路包括注浆管、清洗管、供给箱、输送管、以及用于对注浆管和清洗管输送浆液和水的输送泵，输送泵的进液口分别通过注浆管以及清洗管与供给箱连通，输送泵的出液口通过输送管与密封连接管内部的空腔相连通，注浆管以及清洗管上分别设置有球阀，输送泵与控制器通信连接。
14.采用上述技术方案的有益效果为：当使用装置时，工作人员通过控制器驱动输送泵。输送泵用于将供给箱中的浆液和水通过注浆管、清洗管泵入到输送管中，并通过输送管注入到密封连接管内，从而进一步通过密封连接管注入到注浆清洗管中，再从钻头上的注浆清洗孔流出，实现注浆和注水的整个过程，操作方便。
15.进一步地，供给箱为中空结构，供给箱内部设置有挡板，挡板将供给箱隔开形成第一腔和第二腔，第一腔的出液口与注浆管的入口端连通，第二腔的出液口与清洗管的入口端连通。
16.采用上述技术方案的有益效果为：通过在供给箱内部设置挡板，设置供给箱，用于向注浆清洗管提供浆液和水，工作人员可以在做准备钻进工作前，预先将需要用到的注浆材料和水加入到第一腔、第二腔内，当在钻孔过程中需要注水时，工作人员打开清洗管上的球阀，同时控制器驱动输送泵向注浆清洗管泵入水；当根据渣土的土质分析，当施工钻进段为岩溶破碎区，暂停钻进，工作人员打开注浆管上的球阀，使第一腔向注浆管中注浆，在已经完成的钻孔深度范围内预注膨润土，当注浆完毕后，继续超前钻孔，使用更便捷且操作简单。
17.进一步地，钻杆的内径与注浆清洗管的直径相适配。
18.采用上述技术方案的有益效果为：通过钻杆的内径与注浆清洗管直径相适配，在钻进过程中，渣土会通过钻头上的注浆清洗孔进入到钻杆内部，工作人员可以通过旋转防喷器上的排渣管和排渣球阀收集渣土，并对渣土进行分析，方便操作，由此提高了结构的可靠性。
19.进一步地，输送管上设置有控制阀、压力传感器以及流量计，控制阀与控制器通信连接。
20.采用上述技术方案的有益效果为：通过设置控制阀，控制阀根据控制器的指令控制是否对注浆清洗管注浆和注水，使用更方便。通过设置压力传感器用于检测输送管内部的注浆和注水压力，流量计用于检测输送管中的液体流量，且根据压力传感器和流量计检测的数据，调整输送泵的泵入速度，避免管道损坏。
21.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
22.一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置，在钻孔时，工作人员通过控制器控制驱动件，驱动件驱动钻杆转动，从而带动钻杆端部的钻头转动，同时工作人员手动调节清洗管上的球阀，控制器驱动输送泵，使供给箱向清洗管供水，用于对钻头上的渣土进行冲洗排渣。当钻进一定深度后，工作人员通过旋转防喷器上的排渣管，装置在操作过程中，少量的渣土会通过注浆清洗孔进入到钻杆内部，进而工作人员可以手动调节排渣管上的排渣球阀，并将钻杆内部的渣土排出，工作人员收集排出的渣土分析判定钻进地质的情况，当施工钻进段为岩溶破碎区，暂停钻进，并手动打开注浆管上的球阀，使供给箱向注浆管中注浆，在已经完成的钻孔深度范围内预注膨润土，当注浆完毕后，继续超前钻孔。通过将注浆管路，使其实现钻注一体，操作更简单，且提高了盾构机使用的可靠性。
附图说明
23.图1为用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置结构示意图；
24.图2为钻杆结构局部放大示意图；
25.图3为密封接头与钻杆结构示意图；
26.图4为密封接头局部示意图。
27.图1至图4中所示附图标记分别表示为：1-注浆管路、2-钻杆组件、3-定位座、4-钻杆、5-钻头、6-密封接头、601-密封连接管、602-旋转防喷器、603-法兰盘、604-排渣管、605-排渣球阀、7-驱动件、8-注浆清洗管、9-注浆清洗孔、10-注浆管、11-清洗管、12-供给箱、14-输送管、15-输送泵、16-挡板、17-第一腔、18-第二腔、19-控制阀、20-压力传感器、21-流量计。
具体实施方式
28.以下结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1
30.请参照图1-2，一种用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置，包括：注浆管路1、钻杆组件2、控制器以及定位座3，钻杆组件2包括架设在定位座3上的钻杆4、设置在钻杆4端部的钻头5、设置在钻杆4远离钻头5端部的密封接头6、以及与密封接头6动力连接且用于驱动钻杆4转动的驱动件7，驱动件7与控制器通信连接。注浆管路1用于对钻杆组件2注浆和注水，钻杆组件2用于钻孔，控制器为现有单片机，其型号为plc单片机，定位座3用于对钻杆4进行定位和固定，驱动件7位现有伺服电机。控制器驱动驱动件7，驱动件7进一步驱动密封接头6以及钻杆4，从而使钻杆4转动，钻杆4转动带动钻杆4端部的钻头5转动，实现钻孔。
31.密封接头6的内部具有空腔，空腔与设置在钻杆4内的注浆清洗管8连通，钻头5上设置有与注浆清洗管8相连通的注浆清洗孔9，注浆管路1的注浆口与密封接头6的内腔连通。密封接头6用于对钻杆4的端部进行密封，避免在注水或者注浆过程中液体泄漏，注浆管路1注入的浆液和水，通过密封接头6注入到注浆清洗管8中，并通过注浆清洗孔9排出，实现
注浆和注水，并实现钻注一体的方式，且操作简单。
32.使用装置时，工作人员通过控制器控制驱动件7，驱动件7驱动钻杆4转动，从而带动钻杆4端部的钻头5转动，实现对隧道钻孔。由于注浆管路1的注浆口与密封接头6的内腔连通，密封接头6的内部具有空腔，空腔与设置在钻杆4内的注浆清洗管8连通，通过注浆管路1用于对注浆清洗管8注浆和注水，当钻头5在钻进时，注浆管路1向注浆清洗管8注水，注入的水通过注浆清洗孔9流出，用于清洗钻孔过程中钻头5上的渣土，避免渣土对钻头5产生影响以及堵塞管路。通过设置密封接头6，使钻杆4的端部处于密封状态，避免在注水或者注浆过程中出现漏液的情况，且可实现钻注一体，结构简单，操作方便。
33.请参照图4，本实用新型的用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置中：密封接头6包括密封连接管601、旋转防喷器602、法兰盘603，密封连接管601的一端通过旋转防喷器602与钻杆4连接，密封连接管601的另一端通过法兰盘603与驱动件7连接，注浆管路1的注浆口与密封连接管601内部的空腔相连通。驱动件7通过控制器指令启动和关闭，当驱动件7启动时，其输出端驱动法兰盘603，从而使法兰盘603带动密封连接管601以及旋转防喷器602，密封连接管601的一端通过旋转防喷器602与钻杆4连接，进一步旋转防喷器602带动钻杆4转动，钻杆4转动带动钻头5转动，从而对隧道进行钻孔操作，使装置更可靠。
34.请参照图3-4，本实用新型的用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置中：旋转防喷器602上设置有用于排渣的排渣管604，排渣管604上设置有排渣球阀605。当在钻进时，少量的渣土会通过注浆清洗孔9进入到钻杆4中，工作人员可以根据旋转防喷器602上的排渣管604和排渣球阀605，收集渣土，并对渣土的土质进行分析来确定地质的情况，从而确定是否继续钻进，使操作更安全，提高了设备的可靠性。
35.请参照图1，本实用新型的用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置中：注浆管路1包括注浆管10、清洗管11、供给箱12、输送管14、以及用于对注浆管10和清洗管11输送浆液和水的输送泵15，输送泵15的进液口分别通过注浆管10以及清洗管11与供给箱12连通，输送泵15的出液口通过输送管14与密封连接管601内部的空腔相连通，注浆管10以及清洗管11上分别设置有球阀，输送泵15与控制器通信连接。当使用装置时，工作人员通过控制器驱动输送泵15，输送,15用于将供给箱12中的浆液和水通过注浆管10、清洗管11泵入到输送管14中，并通过输送管14注入到密封连接管601内，从而进一步通过密封连接管601注入到注浆清洗管8中，再从钻头5上的注浆清洗孔9流出，实现注浆和注水的整个过程，操作方便。
36.请参照图1，本实用新型的用于盾构隧道超前地质钻孔注浆装置中：供给箱12为中空结构，供给箱12内部设置有挡板16，挡板16将供给箱12隔开形成第一腔17和第二腔18，第一腔17的出液口与注浆管10的入口端连通，第二腔18的出液口与清洗管11的入口端连通。设置供给箱12，用于向注浆清洗管8提供浆液和水，工作人员可以在做准备钻进工作前，预先将需要用到的注浆材料和水加入到第一腔17、第二腔18内，当在钻孔过程中需要注水时，工作人员打开清洗管11上的球阀，同时控制器驱动输送泵15向注浆清洗管8泵入水，注入的水通过钻头5上的注浆清洗孔9流出，用于对钻头5进行冲洗，避免在钻进时对钻头5产生影响；当根据渣土的土质分析，当施工钻进段为岩溶破碎区，暂停钻进，工作人员打开注浆管10上的球阀，使第一腔17向注浆管10中注浆，在已经完成的钻孔深度范围内预注膨润土，当注浆完毕后，继续超前钻孔，使用更便捷且操作简单。
37.优选地，钻杆4的内径与注浆清洗管8的直径相适配。通过钻杆4的内径与注浆清洗
管8直径相适配，在钻进过程中，渣土会通过钻头5上的注浆清洗孔9进入到钻杆4内部，工作人员可以通过旋转防喷器602上的排渣管604和排渣球阀605收集渣土，并对渣土进行分析，方便操作，由此提高了结构的可靠性。
38.优选地，输送管14上设置有控制阀19、压力传感器20以及流量计21，控制阀19与控制器通信连接。通过设置控制阀19，控制阀根据控制器的指令控制是否对注浆清洗管8注浆和注水，使用更方便。通过设置压力传感器20用于检测输送管14内部的注浆和注水压力，流量计21用于检测输送管14中的液体流量，且根据压力传感器20和流量计21检测的数据，调整输送泵15的泵入速度，避免管道损坏，且便于工作人员查看检测数据。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。