一种盾构机多功能溶洞探测设备及其工作方法与流程

1.本发明涉及盾构机技术领域，具体为一种盾构机多功能溶洞探测设备及其工作方法。


背景技术：

2.盾构机是一种集隧道挖掘、加固、衬砌等功能于一体的隧道施工设备，可在地下几十米甚至上百米的位置进行施工；由于地层环境的复杂多样，盾构机在掘进过程中可能在盾壳外侧出现溶洞等情况，溶洞容易导致盾构机下陷、栽头等情况，如果溶洞较大时，还可能会出现盾构机落入溶洞的情况发生；针对于有溶洞的地层，在盾构机掘进时需要对溶洞进行填筑作业，这就需要进行超前注浆作业，并且超前注浆需要外部设备接入，操作费事费力，效率低下；目前，现有的盾构机溶洞探测设备仅仅具有伸出探测功能，由此我们需要一种发明的探测设备来满足要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种盾构机多功能溶洞探测设备及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种盾构机多功能溶洞探测设备及其工作方法，包括盾壳、安装板、探头、缸体、活塞杆、行程传感器；所述缸体内部中空，其底端与安装板顶面固定连接；所述安装板与盾壳内侧固定连接；所述活塞杆设在缸体内部，所述活塞杆穿过连接板且其在伸长时穿过盾壳；所述活塞杆中部设有分隔凸起；所述分隔凸起将活塞杆与缸体之间环形空腔分隔为上油缸腔与下油缸腔；所述缸体外侧表面设有上油口、下油口；所述上油口与上油缸腔相通；所述下油口与下油缸腔相通；在实施时，当上油口或者下油口中任一油口接液压泵的压力管路时，则另一油口接液压油箱；所述活塞杆底端安装有探头；所述活塞杆内部开有贯穿式注浆通道；所述探头侧面开有注浆孔，且注浆孔与注浆通道相通；所述行程传感器设置于所述缸体外侧，行程传感器与活塞杆中心轴线互相平行。
5.作为优选的技术方案，还包括顶密封套和底密封套，所述顶密封套嵌入式安装在缸体顶端，底密封套嵌入式安装在缸体底端；所述活塞杆贯穿顶密封套与底密封套。
6.作为优选的技术方案，所述缸体外部一侧设有用于固定行程传感器的固定架；所述行程传感器顶端为伸缩端，所述行程传感器顶端连接有连接板；所述连接板的另一端套在活塞杆外侧靠近顶端位置。
7.作为优选的技术方案，还包括o型圈a；所述顶密封套顶端设有突出式环形翼缘板；所述缸体顶端内侧边缘设有倒角；所述o型圈a设在翼缘板底面与缸体顶面相接触时形成的倒角空腔中。
8.作为优选的技术方案，所述顶密封套内侧从上到下依次嵌入式设有防尘圈a、两u型圈a以及两支撑环a，位于所述顶密封套上部的u型圈a的u型口朝向缸体顶端，另一u型圈a
的u型口朝向缸体底端；所述顶密封套内侧在两支撑环a之间位置设有斯特封a；所述防尘圈a、u型圈a、支撑环a以及斯特封a分别与穿过顶密封套a的活塞杆外侧弧面相接触。
9.作为优选的技术方案，所述分隔凸起上嵌入式安装有两支撑环b以及活塞密封；所述活塞密封设在两支撑环b之间；所述活塞密封由矩形截面橡胶圈以及圆形截面橡胶圈组成；所述矩形截面橡胶圈与缸体相接触；所述圆形截面橡胶圈与活塞杆的分隔凸起相接触。
10.作为优选的技术方案，所述活塞杆在分隔凸起下侧位置设有缩径式阶梯凸台；所述在活塞杆完全伸出时，底密封套顶面与阶梯凸台底面相接触。
11.作为优选的技术方案，所述底密封套内侧从上到下依次设有两支撑环c、斯特封b、两u型圈b以及防尘圈b，靠近底密封套顶面的u型圈b的u型口朝向缸体顶端，另一u型圈b的u型口朝向缸体底端；所述底密封套外侧设有与缸体内侧相接触的止水密封。
12.作为优选的技术方案，所述活塞杆在最小行程时，探头底面不超过盾壳外侧表面,且活塞杆顶面高于顶密封套顶面。
13.作为优选的技术方案，还包括o型圈b；所述o型圈b设在安装板与盾壳的接触面上。
14.更进一步的，上述盾构机多功能溶洞探测设备的工作方法，包括如下步骤：s1、在具体实施时，采用上油口接液压泵的压力管路，下油口接液压油箱；或者下油口接液压泵的压力管路，上油口接液压油箱；s2、当上油口接液压泵的压力管路时，通过对上油缸腔进行加压与减压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆的伸长与缩短操作；当下油口接液压泵的压力管路时，通过对下油缸腔进行减压与加压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆的伸长与缩短操作；s3、当活塞杆伸长时，探头伸出盾壳，可进行溶洞探测工作；缸体的油压可以通过对外部液压泵处的压力测定得到，当缸体油压急速减小时，即探头探测到溶洞，此时通过活塞杆的注浆通道以及探头的注浆孔对溶洞进行注浆。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明集成了溶洞探测与注浆两种功能，加速了溶洞探测处理工作进行，并且本发明能做作为盾构的稳定器使用，功能多样化；使用时，可采用上油口接液压泵的压力管路，下油口接液压油箱，或者下油口接液压泵的压力管路，上油口接液压油箱，当上油口接液压泵的压力管路时，通过对上油缸腔进行加压与减压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆的伸长与缩短操作；当下油口接液压泵的压力管路时，通过对下油缸腔进行减压与加压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆的伸长与缩短操作；当活塞杆伸长时，探头伸出盾壳，可进行溶洞探测工作，缸体油压可以通过外部液压泵处压力进行测定，当缸体油压急速减小时，即探头探测到溶洞，此时通过活塞杆的注浆通道以及探头的注浆孔对溶洞进行注浆；本发明在使用过程中，采用了底密封套、分隔凸起以及顶密封套处的密封组合来进行密封，保证盾壳内部环境压力稳定；行程传感器可以实时监测活塞杆的行程；本发明将活塞杆伸出，探头插入地层，由此作为临时的盾构稳定器使用。
附图说明
16.图1为本发明探测设备的整体三维图；图2为本发明探测设备的全剖视图；
图3为图2中ⅰ处的局部放大图；图4为图2中ⅱ处的局部放大图；图5为图2中ⅲ处的局部放大图。
17.图中：1、盾壳；2、安装板；3、探头；4、底密封套；5、缸体；6、活塞杆；7、顶密封套；8、行程传感器；9、固定架；11、连接板；12、斯特封a；13、支撑环a；14、u型圈a；15、防尘圈a；16、o型圈a；17、支撑环b；18、活塞密封；19、支撑环c；20、斯特封b；21、u型圈b；22、防尘圈b；23、止水密封；24、o型圈b；25、上油口；26、下油口。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
19.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种盾构机多功能溶洞探测设备及其工作方法，包括盾壳1、安装板2、探头3、底密封套4、缸体5、活塞杆6、顶密封套7、行程传感器8；所述缸体5内部中空，其底端与安装板2顶面固定连接；所述安装板2与盾壳1内侧固定连接；所述活塞杆6设在缸体5内部，所述活塞杆6穿过连接板11且其在伸长时穿过盾壳1；所述活塞杆6底端安装有探头3；所述活塞杆6内部开有贯穿式注浆通道；所述探头3侧面开有注浆孔10，且注浆孔10与注浆通道相通；所述底密封套4嵌入式安装在缸体5底端；所述顶密封套7嵌入式安装在缸体5顶端；所述活塞杆6穿过顶密封套7与底密封套4；所述行程传感器8设置所述缸体5外侧。
20.进一步的，所述缸体5外部一侧设有用于固定行程传感器8的固定架9；所述行程传感器8顶端为伸缩端，所述行程传感器8顶端连接有连接板11；所述连接板11的另一端套在活塞杆6外侧靠近顶端位置；所述行程传感器8与活塞杆6中心轴线在同一平面且互相平行。
21.进一步的，还包括o型圈a16；所述顶密封套7顶端设有突出式环形翼缘板；所述缸体5顶端内侧边缘设有倒角；所述o型圈a16设在翼缘板底面与缸体5顶面相接触时形成的倒角空腔中；所述顶密封套7内侧从上到下依次嵌入式设有防尘圈a15、两u型圈a14以及两支撑环a13，位于所述顶密封套7上部的u型圈a14的u型口朝向缸体5顶端，另一u型圈a14的u型口朝向缸体5底端；所述顶密封套7内侧在两支撑环a13之间位置设有斯特封a12；所述防尘圈a15、u型圈a14、支撑环a13以及斯特封a12分别与穿过顶密封套7的活塞杆6外侧弧面相接触。
22.进一步的，所述活塞杆6中部设有分隔凸起；所述分隔凸起上嵌入式安装有两支撑环b17以及活塞密封18；所述活塞密封18设在两支撑环b17之间；所述活塞密封18由矩形截面橡胶圈以及圆形截面橡胶圈组成；所述矩形截面橡胶圈与缸体5相接触；所述圆形截面橡胶圈与活塞杆6的分隔凸起相接触。
23.进一步的，所述分隔凸起将活塞杆6与缸体5之间环形空腔分隔为上油缸腔与下油缸腔；所述缸体5外侧表面设有上油口25、下油口26；所述上油口25与上油缸腔顶部相对且与上油缸腔相通；所述下油口26与下油缸腔底部相对且与下油缸腔相通。
24.进一步的，所述活塞杆6在分隔凸起下侧位置设有缩径式阶梯凸台；所述在活塞杆
6完全伸出时，底密封套4顶面与阶梯凸台底面相接触。
25.进一步的，所述底密封套4内侧从上到下依次设有两支撑环c19、斯特封b20、两u型圈b21以及防尘圈b22，靠近底密封套4顶面的u型圈b21的u型口朝向缸体5顶端，另一u型圈b21的u型口朝向缸体5底端；所述底密封套4外侧设有与缸体5内侧相接触的止水密封23。
26.进一步的，所述活塞杆6在最小行程时，探头3底面不超过盾壳1外侧表面,且活塞杆顶面高于顶密封套顶面。
27.进一步的，还包括o型圈b24；所述o型圈b24设在安装板2与盾壳1的接触面上。
28.本发明的盾构机多功能溶洞探测设备的工作方法包括如下步骤：s1、在具体实施时，采用上油口25接液压泵的压力管路，下油口26接液压油箱；或者下油口26接液压泵的压力管路，上油口25接液压油箱；s2、当上油口25接液压泵的压力管路时，通过对上油缸腔进行加压与减压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆6的伸长与缩短操作；当下油口26接液压泵的压力管路时，通过对下油缸腔进行减压与加压操作，可以推拉分隔凸起，进一步实现活塞杆6的伸长与缩短操作；s3、当活塞杆6伸长时，探头3伸出盾壳1，可进行溶洞探测工作；缸体5的油压可以通过对外部液压泵处的压力测定得到，当缸体5油压急速减小时，即探头3探测到溶洞，此时通过活塞杆6的注浆通道以及探头3的注浆孔10对溶洞进行注浆。
29.本发明在使用过程中，采用了底密封套4、分隔凸起以及顶密封套7处的密封组合来进行密封，保证盾壳1内部环境压力稳定；行程传感器8可以实时监测活塞杆6的行程；本发明将活塞杆6伸出，探头3插入地层，由此作为临时的盾构稳定器使用；本发明集成了溶洞探测与注浆两种功能，加速了溶洞探测处理工作进行，并且本发明能做作为盾构的稳定器使用，功能多样化。
30.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。