本发明涉及盾构机技术领域，特别是涉及一种用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构。
背景技术：
盾构隧道掘进机，简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
在盾构施工中，因地质的复杂性，土仓内经常由于各种原因结泥饼，造成刀盘转动扭矩增加甚至卡死、土仓内的土体无法正常输送出土仓造成机器无法掘进。人们需要通过一些连接孔向土仓内注入改良介质或高压水来疏通或打散泥饼。但由于结泥饼位置的不确定性，连接孔的设计位置无法确定。同时，由于地质的复杂和不确定性，往往也需要超前钻探和超前注浆。而超前钻探和超前注浆也需要土仓隔板上的注射孔要覆盖到整个超前注浆加固区域。这对连接孔设计位置也提出了更高的要求。
因此，特别需要一种可以在注入孔位置的一定范围内自由旋转、注入孔利用率高的用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种可以在注入孔位置的一定范围内自由旋转、注入孔利用率高的发生的用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构，来解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构，包括球座、球面体和注入管，所述球座包括前圆板和后圆板，所述前圆板和后圆板内分别设置有与球面体相匹配的第一凹球面和第二凹球面，所述第一凹球面上设置有第一密封圈，所述第一凹球面和第二凹球面的接缝中设置有第二密封圈，所述第二凹球面上设置有第三密封圈，所述球面体设置在球座内，所述球面体的外表面与第一凹球面和第二凹球面相贴合设置，所述球面体内设置有通孔，所述注入管端部固定在球面体上并与通孔连通设置。
为了进一步实现本发明，所述前圆板的后表面与后圆板的前表面相贴合设置，所述前圆板和后圆板通过螺栓固定连接。
为了进一步实现本发明，所述球面体外表面设置有铬层。
有益效果
(1)本发明组装时，先将第一密封圈安装到第一凹球面上，然后将与注入管焊接好的球面体连接到带第一密封圈的前圆板上，将第二密封圈组装到前圆板与球面体的组合体上，再将第三密封圈安装到后圆板上，然后将后圆板盖在组合体上，并通过螺栓将前圆板和后圆板固定安装，组合完成后，将其作为整体安装到土仓隔板或盾体上，通过铰接式注入孔结构的设计，可以在注入孔位置的一定范围内自由旋转，从而大大提高了注入孔利用率，使注入孔结构能超前钻探、超前注浆以及多角度疏通泥饼。
(2)本发明通过球座包括前圆板和后圆板，球座的分体式设计，可以在掘进过程中更换第二密封圈和/或第三密封圈，大大增加了注入孔结构的可靠性和可修复性。
(3)本发明通过球面体外表面设置有铬层，提高球面体的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高注入孔结构的使用寿命。
附图说明
图1为本发明用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构的结构示意图。
附图标记说明：
1、球座；11、前圆板；111、第一凹球面；12、后圆板；121、第二凹球面；13、第一密封圈；14、第二密封圈；15、第三密封圈；2、球面体；3、注入管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。
实施例一
如图1所示，本发明用于盾构机土质改良与超前钻探的铰接式注入孔结构包括球座1、球面体2和注入管3，其中：
球座1采用钢板制成，球座1包括前圆板11和后圆板12，前圆板11和后圆板12内分别设置有与球面体2相匹配的第一凹球面111和第二凹球面121，前圆板11的后表面与后圆板12的前表面相贴合设置，前圆板11和后圆板12通过螺栓固定连接，第一凹球面111上设置有第一密封圈13，第一凹球面111和第二凹球面121的接缝中设置有第二密封圈14，第二凹球面121上设置有第三密封圈15，球座1的分体式设计，可以在掘进过程中更换第二密封圈14和/或第三密封圈15，大大增加了注入孔结构的可靠性和可修复性。
球面体2设置在球座1内，球面体2的外表面与第一凹球面111和第二凹球面121相贴合设置，球面体2内设置有通孔(未图示)，球面体2外表面设置有铬层(未图示)，提高球面体2的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高注入孔结构的使用寿命。
注入管3端部焊接固定在球面体2上并与通孔(未图示)连通设置。
组装时，先将第一密封圈13安装到第一凹球面111上，然后将与注入管3焊接好的球面体2连接到带第一密封圈13的前圆板11上，将第二密封圈14组装到前圆板11与球面体2的组合体上，再将第三密封圈15安装到后圆板12上，然后将后圆板盖12在组合体上，并通过螺栓将前圆板11和后圆板12固定安装，组合完成后，将其作为整体安装到土仓隔板或盾体上，通过铰接式注入孔结构的设计，可以在注入孔位置的一定范围内自由旋转，从而大大提高了注入孔利用率，使注入孔结构能超前钻探、超前注浆以及多角度疏通泥饼。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。