【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盾构施工，更具体地说，本专利技术涉及一种富水地层的盾构同步注浆设备及其控制方法。
技术介绍
1、在地铁隧道建设工程中，盾构工法因其高效、安全、环保、对地面交通影响小等优点得到了广泛运用。在盾构隧道的掘进过程中，管片在盾构机的盾尾，拼接形成管片环，随着盾构机的推进，管片环会脱离盾尾进入土体；由于盾构机的开挖直径（盾构机机壳直径）大于管片环的外径，脱离盾尾的管片（环）和土体之间会出现环状的厚度达10-18cm的盾构间隙；需要在盾构机推进过程中，不间断地从盾尾直接向后壁注浆，以填充盾构间隙。盾构机的推进速度与注浆速度要匹配，推进一环就必须同时完成一环的注浆，故叫同步注浆。盾构同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙，使管片与管片外的隧道土层紧密结合，以保证盾构隧道的结构稳固、可靠。
2、在富水地层进行盾构施工时，富水地层的地层稳定性较差，地下水位较高可能导致土体松软、易塌方，增加了施工风险，且注浆固化效果可能会受到地下水影响，导致注浆材料难以充分固化。这可能会影响地层的加固效果，增加了施工的难度和风险，因此，需要在注浆时保证有效的注浆速度，使得浆液能够快速的进行填充防护，同时，还需要浆液能够快速凝固，以避免富水地层环境的影响，保证施工质量。
3、所以，在注浆浆液配比时，现有技术通过采用水泥浆与水玻璃混合的方法，预先对浆液进行配比混合，使浆液凝结时间短、浆液结实体强度高，从而能够有效的应对富水地层容易出现的施工问题，形成防渗、抗渗作用，能较好地控制隧道的初期沉降和稳定性。
4、但是，对于富水
技术实现思路
1、本专利技术提供的一种富水地层的盾构同步注浆设备及其控制方法，所要解决的问题是：现有技术在注浆时，由于浆液流动性和重力的原因，浆液有下落的趋势，因此，盾构空间上方区域填充速度相对较慢，盾构间隙内浆料的整体混合效果较差。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种富水地层的盾构同步注浆设备，包括盾构机和供浆单元，盾构机中设置有a液注入管和b液注入管，a液注入管和b液注入管的注浆管口位于盾构机的盾尾处；
3、盾构机的盾尾处设置有内圈盾尾刷结构和外圈盾尾刷结构，外圈盾尾刷结构和内圈盾尾刷结构位于管片和地层之间的盾构间隙中，且外圈盾尾刷结构用于与地层间隙表面接触并封闭，内圈盾尾刷结构用于与管片的表面接触并形成封闭，外圈盾尾刷结构和内圈盾尾刷结构之间形成有混合空间；
4、外圈盾尾刷结构和内圈盾尾刷结构之间的混合空间中设置有搅拌组件，搅拌组件位于a液注入管和b液注入管之间的位置，搅拌组件包括转动轴，转动轴转动设置在盾构机上，转动轴上设置有多组倾斜叶片；
5、盾构机盾尾处的内侧转动安装有转动体，内圈盾尾刷结构固定安装在转动体上，转动体通过带动内圈盾尾刷结构转动，使盾构间隙中的浆料运动混合。
6、在一个优选的实施方式中，a液注入管和b液注入管的外侧均设置有引导板，引导板固定安装在盾构机的盾尾处，引导板向搅拌组件倾斜设置。
7、在一个优选的实施方式中，转动体为环形结构，盾构机的内部设置有第二转动驱动器，第二转动驱动器用于驱动转动体往复转动，内圈盾尾刷结构的表面形成有凸起结构。
8、在一个优选的实施方式中，转动轴上设置有多组安装槽，倾斜叶片靠近盾构机的一端转动安装在转动轴的安装槽中，倾斜叶片可翻转设置在转动轴上，且倾斜叶片与转动轴之间设置有扭力弹性件，该扭力弹性件用于对倾斜叶片提供一个向转动轴外侧翻转的弹力，盾构机盾尾处对应倾斜叶片的位置处设置有收纳腔，转动轴进入至收纳腔时，倾斜叶片翻转至转动轴的安装槽中收纳。
9、在一个优选的实施方式中，盾构机的盾尾结构中还设置有第一转动驱动器，盾构机的盾尾处转动安装有驱动轴，第一转动驱动器用于对驱动轴进行转动驱动，驱动轴滑动安装在盾构机中，盾构机中还设置有伸缩驱动器，伸缩驱动器用于驱动驱动轴横向移动，第一转动驱动器包括一个转套结构，该转套结构转动安装在盾构机中，驱动轴贯穿转套，并与转套滑动配合，驱动轴与转套之间设置有滑动键结构，第一转动驱动器还包括一个用于驱动转套转动的电机，该电机输出轴端安装有齿轮，该齿轮与转套外部齿轮啮合传动。
10、在一个优选的实施方式中，倾斜叶片的外侧表面设置有凸起，且凸起设置为多个，盾构机盾尾处靠近收纳腔的位置处设置有弹性振动件，弹性振动件的其中一端固定安装在盾构机中，弹性振动件的另一端与收纳至转动轴中的倾斜叶片的外侧滑动接触，弹性振动件经过凸起时产生振动。
11、在一个优选的实施方式中，外圈盾尾刷结构的外侧固定安装有外圈引导刷片，外圈引导刷片均呈锥形设置，外圈引导刷片与地层之间形成有间隙，外圈引导刷片与外圈盾尾刷结构之间形成有容纳间隙，外圈盾尾刷结构与外圈引导刷片之间设置有抽水管，抽水管的管口位于外圈盾尾刷结构与外圈引导刷片之间的区域，抽水管连接抽水泵。
12、在一个优选的实施方式中，供浆单元包括轨道车，轨道车上安装有a液储浆罐和b液存储罐，a液储浆罐用于存储a液，b液存储罐用于存储b液，轨道车上还设置有两组输送泵，两组输送泵分别用于连接a液注入管与a液储浆罐以及b液注入管与b液存储罐。
13、在一个优选的实施方式中，盾构机的盾尾处设置有压力传感器，压力传感器用于检测盾构间隙中浆料压力，a液注入管和b液注入管上设置有流量计，该流量计用以检测a液注入管和b液注入管输出的液体量，外圈盾尾刷结构上设置有水位检测器。
14、一种富水地层的盾构同步注浆控制方法，包括以下步骤：
15、步骤一、将项目施工参数，输入到预先训练的施工预测模型中，得出预测的注浆压力值，并根据需要的浆料凝固时间确定a液和b液的配比；
16、步骤二、基于预测的注浆压力值以及注浆量，接收盾构机推进系统的推进速度，根据推进速度，计算单位时间内的注浆量；
17、步骤三、注浆时，随着盾构机的移动，根据计算所得的单位时间内的注浆量控制a液注入管和b液注入管的输出量，并在外圈盾尾刷结构与内圈盾尾刷结构之间进行混合形成混合浆料；
18、步骤四、根据压力传感器检测盾构间隙内的真实注浆压力，判断与预测的注浆压力值是否相符，如果不符，调整两组输送泵的输送压力，直至注浆压力符合预测值。
19、本专利技术的有益效果在于：本专利技术在外圈盾尾刷结构和内圈盾尾刷结构之间的混合空间混合水泥泥浆和水玻璃，能够加速a液的凝固速度，减小富水地层环境因素的影响，提高施工质量避免地层塌本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：包括盾构机（1）和供浆单元（2），所述盾构机（1）中设置有A液注入管（11）和B液注入管（12），所述A液注入管（11）和B液注入管（12）的注浆管口位于盾构机（1）的盾尾处；
2.根据权利要求1所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述A液注入管（11）和B液注入管（12）的外侧均设置有引导板（13），所述引导板（13）固定安装在盾构机（1）的盾尾处，所述引导板（13）向搅拌组件（6）倾斜设置。
3.根据权利要求2所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述转动体（7）为环形结构，所述盾构机（1）的内部设置有第二转动驱动器（71），所述第二转动驱动器（71）用于驱动转动体（7）往复转动，所述内圈盾尾刷结构（5）的表面形成有凸起结构。
4.根据权利要求3所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述转动轴（63）上设置有多组安装槽，所述倾斜叶片（64）靠近盾构机（1）的一端转动安装在转动轴（63）的安装槽中，所述倾斜叶片（64）可翻转设置在转动轴（63）上，且所述倾斜
5.根据权利要求4所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述盾构机（1）的盾尾结构中还设置有第一转动驱动器（62），所述盾构机（1）的盾尾处转动安装有驱动轴（61），所述第一转动驱动器（62）用于对驱动轴（61）进行转动驱动，所述驱动轴（61）滑动安装在盾构机（1）中，所述盾构机（1）中还设置有伸缩驱动器（67），所述伸缩驱动器（67）用于驱动驱动轴（61）横向移动，所述第一转动驱动器（62）包括一个转套结构，该转套结构转动安装在盾构机（1）中，所述驱动轴（61）贯穿转套，并与转套滑动配合，所述驱动轴（61）与转套之间设置有滑动键结构，所述第一转动驱动器（62）还包括一个用于驱动转套转动的电机，该电机输出轴端安装有齿轮，该齿轮与转套外部齿轮啮合传动。
6.根据权利要求5所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述倾斜叶片（64）的外侧表面设置有凸起（641），且所述凸起（641）设置为多个，所述盾构机（1）盾尾处靠近收纳腔的位置处设置有弹性振动件（14），所述弹性振动件（14）的其中一端固定安装在盾构机（1）中，所述弹性振动件（14）的另一端与收纳至转动轴（63）中的倾斜叶片（64）的外侧滑动接触，所述弹性振动件（14）经过凸起（641）时产生振动。
7.根据权利要求6所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述外圈盾尾刷结构（4）的外侧固定安装有外圈引导刷片（41），所述外圈引导刷片（41）均呈锥形设置，所述外圈引导刷片（41）与地层之间形成有间隙，所述外圈引导刷片（41）与外圈盾尾刷结构（4）之间形成有容纳间隙，所述外圈盾尾刷结构（4）与外圈引导刷片（41）之间设置有抽水管（8），所述抽水管（8）的管口位于外圈盾尾刷结构（4）与外圈引导刷片（41）之间的区域，所述抽水管（8）连接抽水泵。
8.根据权利要求7所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述供浆单元（2）包括轨道车（21），所述轨道车（21）上安装有A液储浆罐（22）和B液存储罐（23），所述A液储浆罐（22）用于存储A液，所述B液存储罐（23）用于存储B液，所述轨道车（21）上还设置有两组输送泵（24），两组输送泵（24）分别用于连接A液注入管（11）与A液储浆罐（22）以及B液注入管（12）与B液存储罐（23）。
9.根据权利要求8所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述盾构机（1）的盾尾处设置有压力传感器（15），所述压力传感器（15）用于检测盾构间隙中浆料压力，所述A液注入管（11）和B液注入管（12）上设置有流量计，该流量计用以检测A液注入管（11）和B液注入管（12）输出的液体量，所述外圈盾尾刷结构（4）上设置有水位检测器。
10.一种使用根据权利要求9所述富水地层的盾构同步注浆设备的注浆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：包括盾构机（1）和供浆单元（2），所述盾构机（1）中设置有a液注入管（11）和b液注入管（12），所述a液注入管（11）和b液注入管（12）的注浆管口位于盾构机（1）的盾尾处；
2.根据权利要求1所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述a液注入管（11）和b液注入管（12）的外侧均设置有引导板（13），所述引导板（13）固定安装在盾构机（1）的盾尾处，所述引导板（13）向搅拌组件（6）倾斜设置。
3.根据权利要求2所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述转动体（7）为环形结构，所述盾构机（1）的内部设置有第二转动驱动器（71），所述第二转动驱动器（71）用于驱动转动体（7）往复转动，所述内圈盾尾刷结构（5）的表面形成有凸起结构。
4.根据权利要求3所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述转动轴（63）上设置有多组安装槽，所述倾斜叶片（64）靠近盾构机（1）的一端转动安装在转动轴（63）的安装槽中，所述倾斜叶片（64）可翻转设置在转动轴（63）上，且所述倾斜叶片（64）与转动轴（63）之间设置有扭力弹性件，该扭力弹性件用于对倾斜叶片（64）提供一个向转动轴（63）外侧翻转的弹力，所述盾构机（1）盾尾处对应倾斜叶片（64）的位置处设置有收纳腔，所述转动轴（63）进入至收纳腔时，所述倾斜叶片（64）翻转至转动轴（63）的安装槽中收纳。
5.根据权利要求4所述的一种富水地层的盾构同步注浆设备，其特征在于：所述盾构机（1）的盾尾结构中还设置有第一转动驱动器（62），所述盾构机（1）的盾尾处转动安装有驱动轴（61），所述第一转动驱动器（62）用于对驱动轴（61）进行转动驱动，所述驱动轴（61）滑动安装在盾构机（1）中，所述盾构机（1）中还设置有伸缩驱动器（67），所述伸缩驱动器（67）用于驱动驱动轴（61）横向移动，所述第一转动驱动器（62）包括一个转套结构，该转套结构转动安装在盾构机（1）中，所述驱动轴（61）贯穿转套，并与转套滑动配合，所述驱动轴（61）与转套之间设置有滑动键结构，所述第一转动驱动器（62）还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚元，谢丽辉，张晗秋，薛勇，徐波，刘彦辉，李林，夏章杰，刘云龙，彭学军，曹雄，鲁新，王海平，黄建秋，张升，王虎志，彭程，
申请(专利权)人：中铁五局集团第一工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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