盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管的制作方法

本发明涉及地铁隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管。

背景技术：

目前既有常规盾构管片背后空洞处理措施往往是通过检测手段确定背后空洞位置，然后通过钻孔将注浆管伸入脱空位置，注浆对脱空区域进行填充密实施工。目前常规注浆机械主要采用注浆直管。通过将常规钢管端部制作成锥形，管壁开设注浆孔，后部连接注浆机械。然而现有技术存在如下缺陷：

1、现有技术的注浆管的结构与操作简单，但注浆效果难以保证，注浆管通过钻孔伸入脱空区域，浆液通过注浆管壁的预设孔进行灌注，注浆管周灌注的浆液量及灌注的效果完全相同，而实际管片背后脱空区域并不连续与均匀。当一侧密实度较好的注浆区域压力达到注浆压力要求时，按经验认为注浆工作完成，盾构衬砌背后密实，但另一侧密实度较差的注浆区域可能没有达到密实度要求。用这种注浆直管很难保证实际工程的注浆效果，而这种不均匀的衬砌背后不密实情况在实际工程中十分常见，因此既有的注浆措施很难保证注浆效果。

2、当盾构管片背后脱空区域位于侧壁时，浆液通过注浆管注入脱空区域，由于注浆管是平直的，因此浆液在重力的作用下流到注浆管下部的脱空区域，而位于注浆管上部的脱空区域则需要在下部脱空区域填充完成后，浆液逐渐升高填充，但由于浆液随着时间的强度增大，覆盖注浆管后产生强度，当压力达到注浆压力要求时，按经验认为注浆工作完成，但实际上部脱空区域并没有完全填充密实。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管，其能够解决现有技术的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管，包括：固定段，其包括固定段外壳，固定段外壳内设置有固定板和内部注浆管，其中，固定板水平设置，并且内部注浆管固定设置在固定板上；顶推旋转段，其包括注浆区域注浆管和注浆管导向异形装置，注浆区域注浆管的内端部与注浆管导向异形装置的外端部相连接，注浆区域注浆管的外端部设置为锥形，且注浆区域注浆管的管壁上间隔开设有多个注浆孔；软管连接段，其连接固定段和顶推旋转段，软管连接段包括外套连接伸缩软管，外套连接伸缩软管的两端分别与固定段外壳和注浆管导向异形装置相连接；其中，固定段和软管连接段内部设置有气缸顶推机构，气缸顶推机构能够驱动注浆管导向异形装置绕异形装置活动轴旋转，并带动注浆区域注浆管旋转。

在一优选实施方式中，注浆管导向异形装置的内端部为弧形结构，弧形结构伸入外套连接伸缩软管中，并与外套连接伸缩软管的内管壁相接触。

在一优选实施方式中，固定段外壳的外套钢管，且外套钢管的直径大于内部注浆管的直径，固定板的一端沿长度方向伸入至软管连接段内，并且固定板的两侧与外套钢管的内壁固定连接。

在一优选实施方式中，气缸顶推机构包括：气缸，其通过气缸固定轴固定设置在外套钢管内的固定板上，并与内部注浆管之间留有间隙；以及顶推轴，其一端与气缸相连接，另一端与注浆管导向异形装置的内端部相连接，通过气缸输出动力推动或牵引顶推轴的上升或下降，从而推动或牵引注浆管导向异形装置绕异形装置活动轴转动；其中，当顶推轴处于完全收缩状态时，注浆区域注浆管与内部注浆管之间的夹角为0°，当顶推轴处于完全伸长状态时，注浆区域注浆管与内部注浆管之间的夹角为90°。

在一优选实施方式中，盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管还包括导向板顶推控制系统，其与气缸相连接，通过控制气缸与顶推轴的旋转角度来控制注浆管导向异形装置与注浆区域注浆管的旋转角度。

在一优选实施方式中，注浆区域注浆管与注浆管导向异形装置通过第一内螺纹连接套丝固定连接，且外套钢管与外套连接伸缩软管通过第二内螺纹连接套丝固定连接。

在一优选实施方式中，软管连接段内还设置有注浆软管，注浆软管的一端与内部注浆管相连接，另一端与注浆区域注浆管相连接，并且注浆软管、内部注浆管和注浆区域注浆管的直径相一致。

在一优选实施方式中，内部注浆管为钢管，且内部注浆管的直径小于二分之一外套钢管的直径。

在一优选实施方式中，外套连接伸缩软管和注浆软管均为钢软管，外套连接伸缩软管和注浆软管均能够随注浆管导向异形装置的旋转而弯曲。

在一优选实施方式中，注浆区域注浆管的长度大于内部注浆管的长度。

与现有技术相比，本发明的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管的有益效果如下：本发明通过设置固定段、软管连接段、顶推旋转段，并且通过设置气缸顶推机构能较好解决既有注浆管注浆作业过程中遇到的注浆效果不密实的情况，无论脱空区域位于拱顶还是侧壁，将注浆管顶推旋转向较高位置的脱空区域，在注浆施工的过程中，浆液在重力与压力作用下向位置较低的脱空区域流动填充，随着脱空区域的填充，浆液页面逐渐升高至注浆管位置，即脱空区域的较高位置，当注浆管压力达到注浆压力要求时，则脱空范围内都已填充完成，能够较好保证脱空的注浆填充效果。

附图说明

图1为本发明的优选实施方式的顶推轴处于完全收缩状态时的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管结构示意图。

图2为本发明的优选实施方式的顶推轴处于完全伸长状态时的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管结构示意图。

图3为图1的沿a-a方向的剖视图。

图4为图1的沿b-b方向的剖视图。

图5为采用本发明的优选实施方式的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管结构注浆时的示意图。

图6为采用本发明的优选实施方式的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管结构注浆完成后的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1-4所示，根据本发明一优选实施方式的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管，包括：固定段101、软管连接段102以及顶推旋转段103。固定段101包括固定段外壳1，固定段外壳1内设置有固定板11和内部注浆管12，其中，固定板11水平设置，并且内部注浆管12固定设置在固定板11上。顶推旋转段103包括注浆区域注浆管31和注浆管导向异形装置32，注浆区域注浆管31的内端部与注浆管导向异形装置32的外端部相连接，注浆区域注浆管31的外端部设置为锥形，且注浆区域注浆管31的管壁上间隔开设有多个注浆孔311。软管连接段102连接固定段101和顶推旋转段103，软管连接段102包括外套连接伸缩软管2，外套连接伸缩软管2的两端分别与固定段外壳1和注浆管导向异形装置32相连接。其中，固定段101和软管连接段102内部设置有气缸顶推机构，气缸顶推机构能够驱动注浆管导向异形装置32绕异形装置活动轴33旋转，并带动注浆区域注浆管31旋转。导向异形装置32的具有注浆区域注浆管31的旋转导向和外壳防护作用。

在一优选实施方式中，注浆管导向异形装置32的内端部321为弧形结构，弧形结构伸入外套连接伸缩软管2中，并与外套连接伸缩软管2的内管壁相接触。

在一优选实施方式中，固定段外壳1的外套钢管，且外套钢管的直径大于内部注浆管12的直径，固定板11的一端沿长度方向伸入至软管连接段102内，并且固定板11的两侧与外套钢管的内壁固定连接。

在一优选实施方式中，气缸顶推机构包括：气缸4和顶推轴5，气缸4通过气缸固定轴41固定设置在外套钢管内的固定板11上，并与内部注浆管12之间留有间隙。顶推轴5一端与气缸4相连接，另一端与注浆管导向异形装置32的内端部通过连接轴34相连接，通过气缸4输出动力推动或牵引顶推轴5的上升或下降，从而推动或牵引注浆管导向异形装置32绕异形装置活动轴33转动。其中，当顶推轴5处于完全收缩状态时，注浆区域注浆管31与内部注浆管12之间的夹角为0°，如图1所示。当顶推轴5处于完全伸长状态时，注浆区域注浆管31与内部注浆管12之间的夹角为90°，如图2所示。因此，本发明实现了注浆管导向异形装置32与注浆区域注浆管31在0~90°角度范围内旋转，从而使得注浆区域注浆管31在空洞范围内可以在0~90°范围内任意转动特定角度进行注浆作业。异形装置活动轴33位置材质相较其他部位硬度与强度较小，材质更软，使得在顶推轴5伸缩的过程中，注浆管导向异形装置32能绕该位置旋转。

在一优选实施方式中，盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管还包括导向板顶推控制系统6，其与气缸4相连接，通过控制气缸4与顶推轴5的旋转角度来控制注浆管导向异形装置32与注浆区域注浆管31的旋转角度。

在一优选实施方式中，注浆区域注浆管31与注浆管导向异形装置32通过第一内螺纹连接套丝312固定连接，外套钢管与外套连接伸缩软管2通过第二内螺纹连接套丝211固定连接，且注浆管导向异形装置32与外套连接伸缩软管2通过第三内螺纹连接套丝212固定连接。

在一优选实施方式中，软管连接段102内还设置有注浆软管21，注浆软管21的一端与内部注浆管12相连接，另一端与注浆区域注浆管31相连接，并且注浆软管21、内部注浆管12和注浆区域注浆管31的直径相一致。

在一优选实施方式中，内部注浆管12为钢管，且内部注浆管12的直径小于二分之一外套钢管的直径。

在一优选实施方式中，外套连接伸缩软管2和注浆软管21均为钢软管，外套连接伸缩软管2和注浆软管21均能够随注浆管导向异形装置32的旋转而弯曲。

在一优选实施方式中，注浆区域注浆管31的长度大于内部注浆管12的长度。优选地，注浆区域注浆管的长度接近内部注浆管的长度的两倍。并且固定段101的长度接近软管连接段102长度的两倍。

在一优选实施方式中，注浆区域注浆管31和内部注浆管12的直径为2cm，外套连接伸缩软管2的直径为4.38cm，顶推轴5完全收缩状态（如图1所示）条件下的长度为3.45cm，顶推轴5完全伸长状态（如图2所示）条件下的长度为7.71cm，注浆管导向异形装置32的旋转半径为3.46cm。

如图5-6所示，本发明的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管501能较好解决既有注浆管注浆作业过程中遇到的注浆效果不密实的情况，无论脱空区域502位于拱顶还是侧壁，将本发明的盾构管片背后空洞可旋转定向注浆管501顶推旋转向较高位置的脱空区域，在注浆施工的过程中，浆液在重力与压力作用下向位置较低的脱空区域流动填充，随着脱空区域502的填充，浆液页面逐渐升高至注浆管位置，即脱空区域的较高位置，当注浆管压力达到注浆压力要求时，则脱空范围内都已填充完成，从而能够较好保证脱空的注浆填充效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。