集成式智能制注浆系统的制作方法

1.本实用新型涉及注浆工程技术领域，具体地说，涉及一种智能制注浆系统。


背景技术：

2.随着铁路建设规模日益扩大，高速铁路隧道越来越多。在隧道建设过程中，围岩发生较大变形，稳定性变差，塌方灾害频繁发生。当隧道施工至断层破碎带时，由于围岩等级发生骤降，加上断层破碎带往往富含地下水，原初期支护设计难以维持围岩稳定性，发生大范围塌方。此外，隧道浅埋段覆盖层薄、围岩稳定性差，开挖时易出现塌方等工程事故。隧道塌方会造成工期延误、机械设备损坏、投资费用增加，同时对现场施工人员的生命安全构成巨大威胁，为了保证隧道开挖的稳定性，采取一定的注浆加固措施是非常必要的。
3.在现有技术中，制浆设备、注浆设备等多为固定式，存在进退场及施工工位转换不方便的缺陷，当面对紧急抢险的场合时，现有的制浆设备及注浆设备需要现场安装、调试、接管以及组合，使得效率低，反应速度慢。此外，现有制浆设备、注浆设备为分体式，各自为独立系统且分散布置，施工现场占地空间大且散乱；同时，目前的注浆设备仅可进行单孔注浆施工，当施工现场需要多孔同时注浆时，则需要配备多台注浆机，不仅占地面积大，而且使得施工现在更加散乱。同时，注浆过程是隐蔽工程，对注浆效果的检查一直是行业难题，现有注浆设备没有注浆压力及流量的数据实时监测及存储记录功能，施工现场难以实时了解、掌控注浆效果，以及后续的注浆数据的查验。
4.如中国专利申请第201320099956.2号公开的一种集成式注浆房，包括一箱体，所述箱体通过一柜体分割成第一部分与第二部分，第一部分内固设有复数注浆泵，注浆泵上设有一浆液入口与一浆液出口，第二部分内固设有一一次拌浆罐与一二次拌浆罐，箱体顶部设有一水箱。在注浆前打开折叠门，向水箱内注水，并打开供水截止阀，往一次拌浆罐内放水，再加入水泥拌合，初步拌浆后，将水泥浆放入二次拌浆罐内再次搅拌，通过输送软管将水泥浆通过浆液入口输入到注浆泵内加压，再从浆液出口输送到需注浆的地方。然而该专利公开的集成式注浆房具有以下缺点和不足：(1)、进出施工场地需要配套的运输设备，增加了施工难度和成本，增加了施工时间；(2)、注浆效果需要通过经验判定，难以控制，且无法进行后续追溯；(3)、非自动化配置浆液，提高了对施工人员的配液要求。
5.因此，提供一种适合于各种施工环境、集成度高、注浆效率高、注浆效果可控并可追溯的集成式智能制注浆系统成为业内急需解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种集成式智能制注浆系统，来适合紧急抢险场合，实现多孔同时注浆，并且可以实时监控注浆效果的需求。
7.本实用新型提供一种集成式智能制注浆系统，包括：集装箱体，设于集装箱体内的动力装置、制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置，其中，动力装置与制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置电连接，以
分别向制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置提供动力；制浆装置与控制分析装置通信连接，用于接收控制分析装置的配浆指令配置待注浆浆液，制浆装置与注浆装置管路连接以将配置好的待注浆浆液输送至注浆装置中；注浆装置与控制分析装置通信连接，用于接收控制分析装置的注浆指令进行注浆；监测传感装置与控制分析装置通信连接，并安装于制浆装置及注浆装置处，用于接收控制分析装置发送的控制数据信号，实时监测制浆装置的浆液配置数据及注浆装置的注浆参数数据，并将浆液配置数据及注浆参数数据实时传输至控制分析装置；显示处理装置与控制分析装置通信连接，以显示控制分析装置的数据信息。
8.可选地，动力装置、制浆装置、注浆装置、监测传感装置、以及控制分析装置合理布置于集装箱体的内部，用螺栓或焊接方式进行固定，由此可以方便牢固地进行装置的安装，如若装置出现故障需要更换时，拆卸和更换也非常方便。
9.可选地，集装箱体的顶盖、四周的箱壁均为可开合式，从而便于人员进入集装箱体的内部，对各种装置进行检修或更换。
10.可选地，集装箱体的内部设有可横向移动的平移机构，平移机构上连接有伸缩平台，注浆装置安装于伸缩平台上。可选地，所述平移机构设于所述集装箱体的内部的任意位置处，所述任意位置处包括但不限于端部和侧部。
11.由此，当所有装置准备到位，即可打开集装箱体内安装平移机构的对应方向的壁门，将伸缩平台从集装箱体的内部拉出进行注浆，从而扩大了操作空间，当完成注浆后，再将伸缩平台退回至集装箱体的内部。因此，在设置平移机构及伸缩平台的情况下，可以极大地缩减集装箱体的体积，使得集装箱的转运更加灵便。
12.可选地，注浆装置通过螺栓或焊接的方式固定在伸缩平台上。
13.可选地，平移机构设定为平移油缸机构。
14.可选地，集装箱体的底部固定连接有履带底盘，集装箱体的框架四角柱的底部固定连接有伸缩支腿。
15.在设置履带底盘的情况下，便不再需要配备运送集装箱体的运输设备，诸如拖车或吊车，同时履带式的运输移动，可以适应各种路况，诸如山路、泥路、沙土路、砂砾路等，提高了进退场速度，扩大了施工适用条件。
16.可选地，集装箱体的整体通过焊接或螺栓固定于履带底盘上，伸缩支腿通过螺栓布置于集装箱体的框架四角柱的位置处。
17.可选地，履带行走的压力设定为10～60mpa。在本技术中，可选地，履带行走的压力设定为包括但不限于10mpa、15mpa、20mpa、25mpa、30mpa、35mpa、40mpa、45mpa、50mpa、55mpa或60mpa。
18.可选地，动力装置包括：电力供应子装置及液压动力子装置，其中，电力供应子装置用于为液压动力子装置、制浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置提供电能，液压动力子装置用于为履带底盘及注浆装置提供动力。
19.可选地，电力供应子装置设定为发电机组或外接市电，液压动力子装置设定为液压泵站。
20.由此，本实用新型的集成式智能制注浆系统通过发电机组或外接市电为液压泵站提供电源，液压泵站为履带底盘行走马达提供动力油，从而实现整机的履带自行走功能。待
整机行走至工位后，通过伸缩支腿对整机设备进行调平并支撑固定，螺旋上料机安装在集装箱体的顶部的预留连接孔上，通过控制集装箱体上的平移油缸机构，将伸缩平台推出箱体，到达使用工位，完成整机就位。
21.可选地，制浆装置包括上料子装置、若干个配料子装置、与每个配料子装置管路连接的配浆子装置、以及与配浆子装置管路连接的储浆子装置，其中，配料子装置用于分别承装清水、水玻璃、以及其他配料；上料子装置包括螺旋上料机及水泵，用于接收控制分析装置的上料指令，将指定的配料输送至配浆子装置中；配浆子装置用于将各种配料搅拌均匀形成注浆液，并将注浆液输送至储浆子装置；储浆子装置用于存储注浆液，并输送至注浆装置。
22.可选地，每条管路上分别安装有气动阀。
23.可选地，动力装置还包括空压机，用于为所有气动阀提供气源，以实现控制每条管路通道中气动阀的自动开关。
24.可选地，螺旋上料机通过集装箱体的顶部的连接口与配浆子装置的进料口相通。
25.由此，在制浆过程中，控制分析装置通过控制水泵将清水从承装清水的配料子装置输送至配浆子装置内，并启动搅拌内循环功能，通过配浆子装置上安装的称重传感器及程序计算，当水量达到配比的设定值时结束加水，并自动启动螺旋上料机从其他配料子装置中进行上料，当重量再次达到设定值时停止螺旋上料机，配浆子装置按控制分析装置指令的设定时间继续搅拌一定时间后，停止搅拌内循环功能，并启动转送功能，将制好的浆液通过转运管路输送至储浆子装置进行存储，等待注浆。
26.可选地，注浆装置包括多个注浆机，每个注浆机的入浆口处设有多个分浆入口，并分别与储浆子装置及配料子装置管路连接，每根管路处分别设有阀门。
27.可选地，分浆入口分别与储浆子装置、承装清水的配料子装置、承装水玻璃的配料子装置管路连接，每根管路处分别设有阀门，使注浆机输送的浆液可任意更换为水泥浆液、清水、以及水玻璃。
28.在本技术中，可选地，所述注浆机的个数包括但不限于2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个。在本技术中，可选地，所述分浆入口的个数包括但不限于1个、2个、3个或4个。
29.在设置分浆入口的情况下，实现了注浆机输送浆液的随意转换，同时也可以及时地清洗注浆泵，降低了注浆泵因无法及时清洗，发生残余浆液凝固而堵塞注浆泵的几率。
30.可选地，还包括用于承装清洗水的配浆子装置，其中，承装清洗水的配浆子装置中的清洗水用于清洗注浆机的泵头及管路，承装清水的配料子装置中的清水为整个系统的用水部位提供水源。
31.可选地，监测传感装置包括：设于配浆子装置处的称重传感器、设于储浆子装置处的液位传感器、设于注浆装置的每个注浆机的泵头处的压力传感器及流量传感器。
32.可选地，配浆子装置、承装清水的配料子装置以及与承装水玻璃的配料子装置分别设有液位传感器。
33.由此，整个系统通过发电机组或外接市电为液压泵站提供电源，液压泵站为注浆机泵头提供动力油，使注浆机工作，并可通过控制分析装置调节每个注浆机的泵头处的压力传感器及流量传感器，对注浆压力及流量进行调整。每个注浆机泵头对应一组压力及流量调节系统，可实现每个泵头的独立调整。通过安装于泵头吸浆管上的流量传感器、压力传
感器及电气控制程序，可在显示处理装置处显示出实时的流量及压力数据，并自动保存以备查用，并可通过实时记录注浆的压力、流量、时间信息，生成p-q-t曲线，判断注浆加固效果，使注浆效果检查透明化。
34.可选地，注浆压力及流量的采集周期设定为0.1～90秒。在本技术中，可选地，所述采集周期设定为0.1秒、0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、35秒、40秒、45秒、50秒、55秒、60秒、65秒、70秒、75秒、80秒、85秒或90秒。
35.可选地，还包括与动力装置电连接的摄像装置，摄像装置与控制分析装置通信连接，以拍摄注浆现场的状况形成视频数据，传输至控制分析装置。
36.可选地，还包括存储装置，存储装置与控制分析装置通信连接，以存储控制分析装置内的浆液配置数据、注浆参数数据以及视频数据。
37.可选地，伸缩平台的尾端枢轴连接有翻转门，翻转门上安装有支撑踏板。
38.可选地，翻转门及支撑踏板通过合页、销轴或其他同等效果的机构连接在集装箱体及伸缩平台上。
39.可选地，还包括与动力装置电连接的报警装置，报警装置与控制分析装置通信连接，以在控制分析装置的指令下发出警报。
40.可选地，液压动力子装置处设有与控制分析装置通信连接的温度传感器，由此在液压油箱温度高于设定油温时，启动报警装置，停止液压动力子装置的工作。
41.本实用新型至少获得例如以下有益效果：(1)、集成化程度高，搅拌设备、储浆设备及注浆设备等全部集中在一个集装箱内，现场占用空间小，方便现场集中操作，并且可保持施工现场干净整洁；(2)、配备多个注浆机泵头，满足施工现场多孔同时注浆的需求，而且每个注浆机泵头的注浆压力、流量均可以单独调整，适应不同的注浆需求；(3)、信息化程度高，根据注浆需求，通过设备自动控制界面可达到浆料按预设完成自动配比制浆、转运储存功能，不仅可以保证浆液质量，并可大幅减少工人劳动强度；(4)、可通过实时记录注浆的压力、流量、时间信息，直接生成p-q-t曲线，判断注浆加固效果，使注浆效果检查透明化；(5)、配备发电机，互锁式双电源设计，可以使用外接电源或设备自身发电机运行整个系统，电、油双动力，适合多种工况，尤其对缺乏稳定电源施工的各种需要，对加固抢险的工程，具有很高应用价值；(6)、履带行走式设计，进退场方便，快速进入施工状态，提高施工速度；(7)、整机结构紧凑，利用伸缩平台结构，降低整机运输尺寸并在使用时增大操作空间。
附图说明
42.图1a和图1b示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的结构示意图；
43.图2示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的内部三维结构的侧面示意图；
44.图3示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的内部三维结构的俯视图；
45.图4示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的使用状态下的侧面结构示意图；
46.图5示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的运输状态下的外立面结构示意图；
47.图6示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的使用状态下的三维结构示意图；
48.图7示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的运输状态下的三维结构示意图；
49.图8示出了本实用新型的集成式智能制注浆系统的显示处理装置显示的参数控制界面。
具体实施方式
50.接下来参照附图具体描述本实用新型的集成式智能制注浆系统。
51.作为一种非限制性实施方式，本实用新型的集成式智能制注浆系统如图1a和图1b所示，包括：螺旋上料机1、集装箱体2、伸缩支腿3、配浆子装置4、作为电力供应子装置的发电机组5、作为液压动力子装置的液压泵站6、履带底盘7、空压机8、水泵9、作为承装清水的配料子装置的储水箱10、储浆子装置11、作为控制分析装置及显示处理装置的电气柜及操作台12、作为承装清洗水的配料子装置的清洗水箱13、作为承装水玻璃的配料子装置的水玻璃箱14、伸缩平台15、注浆机泵头16、翻转门及支撑踏板17。
52.如图2～图7所示，配浆子装置4、发电机组5、液压泵站6、空压机8、水泵9、储水箱10、储浆子装置11、电气柜及操作台12、清洗水箱13、水玻璃箱14、以及伸缩平台15合理布置于集装箱体2的内部，并用螺栓或焊接方式进行固定，集装箱体2再通过焊接或螺栓固定于履带底盘7上。由此可以方便牢固地进行装置的安装，如若装置出现故障需要更换时，拆卸和更换也非常方便。集装箱体的顶盖、四周的箱壁均为可开合式，从而便于人员进入集装箱体的内部，对各种装置进行检修或更换。多个注浆机泵头16通过螺栓或焊接等方式固定在伸缩平台15上，集装箱体2及伸缩平台15上，通过合页及销轴等机构连接有翻转门及支撑踏板17，伸缩支腿3通过螺栓布置于集装箱体2框架的四角柱位置。在该非限制性实施方式中，当所有装置准备到位，即可打开集装箱体的后门，将伸缩平台15从集装箱体2的内部拉出进行注浆，扩大了操作空间，当完成注浆后，再将伸缩平台15退回至集装箱体的内部。由此，在设置平移机构及伸缩平台的情况下，可以极大地缩减集装箱体的体积，使得集装箱的转运更加灵便。
53.螺旋上料机1通过集装箱2顶部的连接口与配浆子装置4的进料口相通，整机通过发电机组5或外接市电为液压泵站6提供电源，液压泵站6为履带底盘7行走马达提供动力油，以实现整机的履带自行走功能，其中，履带行走压力设定为10～60兆帕。由此可见，在设置履带底盘的情况下，不再需要配备运送集装箱体的运输设备，诸如拖车及吊车，同时履带式的运输移动，可以适应各种路况情况，诸如山路、泥路、沙土路、砂砾路等，提高了进退场速度，扩大了施工适用条件。
54.待整机行走至工位后，通过伸缩支腿3对整机设备进行调平并支撑固定，安装螺旋上料机1至集装箱体2顶部的预留连接孔上，通过控制集装箱体2的底部的平移油缸机构，将伸缩平台15推出箱体，到达使用工位，此时完成整机就位。
55.当整机就位后，便可开始进行自动制浆，通过电气柜及操作台12按键结合内部程序设置，控制水泵9将清水从储水箱10输送至配浆子装置4内，并启动搅拌内循环功能，通过配浆子装置4上安装的称重传感器及程序计算，当水量达到配比的设定值时结束加水，并自动启动螺旋上料机1上料，当重量再次达到设定值时停止螺旋上料机1。按设定继续搅拌一定时间后，关闭搅拌内循环功能，并启动转送功能，将制好的浆液通过转运管路输送至储浆
子装置11进行存储，等待注浆。后续的制浆过程再重新进入加水、搅拌、加料及转运的程序。
56.完成制浆后便可以开始进行注浆，整机通过发电机组5或外接市电为液压泵站6提供电源，液压泵站6为注浆机泵头16提供动力油，使注浆机工作，并可通过调节操作台上的调节旋钮，控制液压油压力及流量阀，对注浆压力及流量进行调整。每个注浆机泵头16对应一组压力及流量调节系统，可实现每个泵头的独立调整，并可在显示处理装置上显示出实时的流量及压力数据，并自动保存以备查用，通过实时记录注浆的压力、流量、时间信息，生成p-q-t曲线，判断注浆加固效果，使注浆效果检查透明化。
57.如图8所示，在注浆过程中，控制分析装置会依据待注浆的地质特性，提前设定好注浆压力的上限值及下限值，从而对8个注浆孔的注浆压力进行实时监测和控制。控制分析装置会对8个注浆孔的注浆压力、流量的数据进行实时监控分析，即孔号采集周期，一般为0.1～90秒，时间设定太短可能造成存储装置的数据库占用内存过大，数据同质化严重，时间设定太长可能造成无法及时发现注浆异常情况，在该非限制性实施方式中，设定为60秒的时间。对于8个注浆孔处注浆的流量计计量方式的选择，在该非限制性实施方式中，选择流量计计量，也可以选择接近开关计数计量流量。
58.如图8所示，控制分析装置在完成对应8个注浆孔的注浆泵的孔号设置后，控制对应的注浆泵即可开始注浆作业，注浆过程中根据工艺要求设置注浆压力和注浆速度(流量)，注浆开始后，存储装置将开始记录整个注浆过程的各个参数。
59.作为另一种非限制性实施方式，设于储浆子装置11处的液位传感器会实时监测液位状态，当储浆子装置11中注浆液的液位低于图8所示的液位报警下限值300mm时，便会启动报警装置，此时注浆泵将会停止工作。而当储浆子装置11中注浆液的液位高于图8所示的液位报警上限值1200mm时，系统也会启动报警装置，同时配浆子装置4将停止向储浆子装置转送注浆液。
60.同理，当储水箱10的液位低于图8所示的液位报警下限值时，水泵9便会开始向储水箱10中注水，当储水箱10的液位高于图8所示的液位报警上限时，水泵9便会停止向储水箱10中注水。当水玻璃箱14的液位高于图8所示的液位报警上限时，也会停止加注水玻璃。当然，还可以选择对储水箱、清洗水箱或水玻璃箱自动补液或手动补液。清洗水箱的水来源于储水箱，可以通过自动液位控制水泵及气动阀通断自动加水。在该非限制性实施方式中，每次的报警数据也会记录在存储装置中。
61.在完成注浆后，需要清洗配浆子装置及注浆机时，如图8所示，控制分析装置会提前设定好配浆子装置的延长搅拌时间以及注浆机的清洗时间。将水和水泥拌料按照设定比例加入至配浆子装置后按照设定的延时时间继续搅拌，时间到达后自动放料，将浆液转送到储浆子装置中，当然，该延迟时间也适合用于拌料后清洗模式下配浆子装置的清洗时间。当注浆泵完成注浆需要进行清洗时，便按照设定的时间进行清洗，时间到后便会自动停止。
62.作为又一种非限制性实施方式，如图8所示，称重传感器具有校零的功能，即在配浆子装置清空后，其可能仍有残存物料沉积或传感器零位漂移等造成的零位不准，由此便可以进行称重传感器校零操作。
63.尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

技术特征：
1.一种集成式智能制注浆系统，其特征在于，包括：集装箱体，设于所述集装箱体内的动力装置、制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置，其中，所述动力装置与所述制浆装置、所述注浆装置、所述监测传感装置、所述控制分析装置以及所述显示处理装置电连接；所述制浆装置与所述注浆装置管路连接，所述监测传感装置安装于所述制浆装置及所述注浆装置处；所述制浆装置、所述注浆装置、所述监测传感装置以及所述显示处理装置分别与所述控制分析装置通信连接。2.如权利要求1所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述集装箱体的底部固定连接有履带底盘，所述集装箱体的框架四角柱的底部固定连接有伸缩支腿。3.如权利要求1所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述集装箱体的内部设有可横向移动的平移机构，所述平移机构上连接有伸缩平台，所述注浆装置安装于所述伸缩平台上。4.如权利要求3所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述伸缩平台的尾端枢轴连接有翻转门，所述翻转门上安装有支撑踏板。5.如权利要求1所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述制浆装置包括上料子装置、若干个配料子装置、与每个所述配料子装置管路连接的配浆子装置、以及与所述配浆子装置管路连接的储浆子装置，其中，所述配料子装置包括承装清水的配料子装置、承装水玻璃的配料子装置、以及承装其他配料的配料子装置；所述上料子装置包括螺旋上料机及水泵。6.如权利要求5所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述注浆装置包括多个注浆机，每个注浆机的入浆口处设有多个分浆入口，并分别与所述储浆子装置及所述配料子装置管路连接，每根管路上分别设有阀门。7.如权利要求6所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述监测传感装置包括：设于所述配浆子装置处的称重传感器、设于所述储浆子装置处的液位传感器、设于所述注浆装置的每个注浆机的泵头处的压力传感器及流量传感器。8.如权利要求7所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，所述配浆子装置、所述承装清水的配料子装置以及所述承装水玻璃的配料子装置分别设有液位传感器。9.如权利要求7所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，还包括摄像装置，所述摄像装置与所述控制分析装置通信连接。10.如权利要求7所述的集成式智能制注浆系统，其特征在于，还包括存储装置，所述存储装置与所述控制分析装置通信连接。

技术总结
本实用新型公开一种集成式智能制注浆系统，包括：集装箱体，设于集装箱体内的动力装置、制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置，其中，动力装置与制浆装置、注浆装置、监测传感装置、控制分析装置以及显示处理装置电连接，制浆装置用于配置注浆液，制浆装置与注浆装置管路连接以将配置好的注浆液输送至注浆装置中，监测传感装置与控制分析装置通信连接，并安装于制浆装置及注浆装置处，用于接收控制分析装置发送的控制信号，实时监测制浆装置的浆液配置数据及注浆装置的注浆参数数据，并将浆液配置数据及注浆参数数据实时传输至控制分析装置；显示处理装置与控制分析装置通信连接，以显示控制分析装置的数据信息。的数据信息。的数据信息。


技术研发人员：王海明 邹明波 吕传田 周培培
受保护的技术使用者：瑞威智造（北京）机械科技有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/13