一種盾構機出渣系統及泥水盾構機的製作方法

2023-06-13 23:24:36

本發明涉及挖掘鑽探設備技術領域，更具體地說，涉及一種盾構機出渣系統，還涉及一種泥水盾構機。

背景技術：

盾構機全稱為盾構隧道掘進機，是一種隧道掘進的專用工程機械，現代盾構機集光、機、電、液、傳感、信息技術於一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，廣泛用於地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

泥水盾構機是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩定開挖面，其刀盤後面有一個密封隔板，與開挖面之間形成泥水室，裡面充滿了泥漿，開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離，經分離後泥漿重複使用。

然而經研究發現，應用此類原理的盾構機設備還存在一定的使用問題，具體表現在：盾構機在後續的泥漿處理過程中，出渣絕大部分仍然依賴泥漿管道，通過大流量泥漿的懸浮和託舉作用攜帶大量固體渣料出洞，這種方式有幾個難以克服的缺陷：

泥漿管道中需要攜帶的固體顆粒粒徑和數量較大時，需要的泥漿流量和流速均較大，對泥漿泵的裝機功率要求很高；

大量、大顆粒固體在泥漿泵和管道內的高速運動，嚴重磨蝕泥漿泵和泥漿管道；

雖然在排漿管道處安裝採石箱對泥漿中的固體進行沉澱和粗濾分離後，再進入排漿泵可一定程度減少固體對泵和後續管道的磨蝕，但需要定期打開採石箱人工清理固體渣料，造成施工中斷甚至停機，極大影響了施工效率、增加了施工成本。

綜上所述，如何有效地解決現有的盾構機和泥水平衡盾構機中導出固體效率低和成本高、泥漿系統裝機功率大、易損耗設備等問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的第一個目的在於提供一種盾構機出渣系統，該盾構機出渣系統的結構設計可以有效解決現有的盾構機和泥水平衡盾構機中導出固體效率低和成本高、泥漿系統裝機功率大、易損耗設備等問題，本發明的第二個目的是提供一種包括上述盾構機出渣系統的泥水盾構機。

為了達到上述第一個目的，本發明提供如下技術方案：

一種盾構機出渣系統，包括用於輸入泥漿的中心螺旋機，所述中心螺旋機兩側分別連通有用於排渣的第一螺旋機及第二螺旋機，還包括工作控制組件，用於控制所述第一螺旋機及第二螺旋機交替執行排渣工作。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述中心螺旋機與第一螺旋機及第二螺旋機分別連接的位置均設置有容納泥漿的密封收納室。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述工作控制組件包括可控開閉的可控閘門組件，所述可控閘門組件設置於所述中心螺旋機的外壁上分別與第一螺旋機及第二螺旋機連通的位置。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述密封收納室均在底部設置有排漿閥，並連接排漿管路。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述密封收納室均設置有洩壓閥，所述洩壓閥位於所述排漿閥上方，用於在排漿閥打開排液之前先對密封收納室排氣或排液洩壓。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述排漿管路上設置有泥漿泵，其尾端與汙水容納裝置直接連通，或與盾構機土倉連通。

優選的，上述盾構機出渣系統中，還包括送渣皮帶，所述中心螺旋機、第一螺旋機及第二螺旋機的出口端設置於所述送渣皮帶上方。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述第一螺旋機及第二螺旋機的出口端均設置有可將螺旋機密封的可控閘門組件。

優選的，上述盾構機出渣系統中，所述中心螺旋機的出口端設置有可將其封閉的、用於切換工作模式的可控閘門組件。

本發明提供的盾構機出渣系統，包括用於輸入泥漿的中心螺旋機，所述中心螺旋機兩側分別連通有用於排渣的第一螺旋機及第二螺旋機，還包括工作控制組件，用於控制所述第一螺旋機及第二螺旋機交替執行排渣工作。本發明提供的這種盾構機出渣系統，通過螺旋機的原理進行泥漿中的固液分離，即通過中心螺旋機將盾構機的開挖系統產生的夾雜渣料的泥漿輸送至前端的兩個並接的第一螺旋機及第二螺旋機，通過兩臺螺旋機的交替工作進行排渣，當其中一臺螺旋機進行排渣工作時，另一臺螺旋機可進行內部渣料的清理，這樣就保證了系統能夠持續不斷的連續進行排渣工作，有效保證了出渣的效率；同時由於採用這種泥漿中的渣料分離方式，泥漿中的固體渣料不需經過長距離的管道輸送，這樣採用相對功率較小的泥漿泵即可完成輸送，降低了能耗及設備成本，同時降低了堵塞的風險，減少了管道的磨損；並且通過兩組不同的螺旋機分擔泥漿分離的工作，有效實現分流，降低了設備排出功率要求。綜上所述，本發明提供的這種盾構機出渣系統有效地解決了現有的盾構機導出泥漿效率低、成本高，並且易損耗設備的問題。

為了達到上述第二個目的，本發明還提供了一種泥水盾構機，該泥水盾構機包括上述任一種盾構機出渣系統。由於上述的盾構機出渣系統具有上述技術效果，具有該盾構機出渣系統的泥水盾構機也應具有相應的技術效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的盾構機出渣系統的側視結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的盾構機出渣系統的俯視結構示意圖。

附圖中標記如下：

中心螺旋機1、第一螺旋機2、送渣皮帶3、可控閘門組件4、密封收納室5、排漿閥6、洩壓閥7、第二螺旋機8、排漿管路9、泥漿泵10。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種盾構機出渣系統，以解決現有的盾構機和泥水平衡盾構機中導出固體效率低和成本高、泥漿系統裝機功率大、易損耗設備等問題。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1、圖2，圖1為本發明實施例提供的盾構機出渣系統的側視結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的盾構機出渣系統的俯視結構示意圖。

本發明的實施例提供的盾構機出渣系統，包括用於輸入泥漿的中心螺旋機1，所述中心螺旋機1兩側分別連通有用於排渣的第一螺旋機2及第二螺旋機8，還包括工作控制組件，用於控制所述第一螺旋機2及第二螺旋機8交替執行排渣工作。

其中需要說明的是，螺旋機指的是一類用於輸送流體物料的裝置，其具有柱狀的封閉外殼，內部設置有安裝螺旋葉片的中軸，通過螺旋葉片的轉動實現物料的輸送。

本實施例中的中心螺旋機主要用於將未處理的泥漿輸送至第一及第二螺旋機，第一及第二螺旋機具有分離的功能，一般的工作方式是一個螺旋機進行分離固液物料的預處理時，另一個螺旋機將處理後剩餘的固態渣料輸出，依次循環往復實現連續的渣料輸送分離。

本實施例提供的這種盾構機出渣系統，通過螺旋機的原理進行泥漿中的固液分離，即通過中心螺旋機將盾構機的開挖系統產生的夾雜渣料的泥漿輸送至前端的兩個並接的第一螺旋機及第二螺旋機，通過兩臺螺旋機的交替工作進行排渣，當其中一臺螺旋機進行排渣工作時，另一臺螺旋機可進行內部渣料的清理，這樣就保證了系統能夠持續不斷的連續進行排渣工作，有效保證了出渣的效率；同時由於採用這種泥漿中的渣料分離方式，泥漿中的固體渣料不需經過長距離的管道輸送，這樣採用相對功率較小的泥漿泵即可完成輸送，降低了能耗及設備成本，同時降低了堵塞的風險，減少了管道的磨損；並且通過兩組不同的螺旋機分擔泥漿分離的工作，有效實現分流，降低了設備排出功率要求。

綜上所述，本發明提供的這種盾構機出渣系統有效地解決了現有的盾構機導出泥漿效率低、成本高，並且易損耗設備的問題。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述中心螺旋機1與第一螺旋機2及第二螺旋機8分別連接的位置均設置有容納泥漿的密封收納室5。

本實施例提供的技術方案中，在中心螺旋機與兩個並接的螺旋機之間色繪製密封收納室，將由中心螺旋機輸送來的泥漿先存至密封收納室中，通過密封收納室提供的空間，對泥漿進行預處理，以便在通過第一或第二螺旋機輸送時，可以充分將泥漿中的渣料分離輸送出來；基於第一及第二螺旋機交替工作的設計，向兩個不同的密封收納室供應泥漿的過程應該也為交替進行的，可通過可控閘門組價實現該目的。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述工作控制組件包括可控開閉的可控閘門組件4，所述可控閘門組件4設置於所述中心螺旋機1的外壁上分別與第一螺旋機2及第二螺旋機8連通的位置。

本實施例提供的技術方案中，工作控制組件包括可控開閉的閘門組件，其設置於第一及第二螺旋機與中心螺旋機連通的位置，也就是說可以通過閘門的開閉按照預設的時序，分別控制泥漿進入第一及第二螺旋機所對應的密封收納室；通過閘門的按時控制實現了，泥漿交替進入兩個不同的密封收納室，以便收納室可按照預定的時序進行後續的渣料分離輸送，從而保證了第一螺旋機及第二螺旋機交替出渣的順利進行。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述密封收納室5均在底部設置有排漿閥6，並連接排漿管路9。

本實施例提供的技術方案中，在密封收納室的底部設置排漿閥，當泥漿灌入密封收納室操作完成後，關閉入口閘門，打開排漿閥，將進入密封收納室的泥漿中的液態物質排出；之後按照時序操作螺旋機的輸出工作，將渣料排出。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述密封收納室5均設置有洩壓閥7，所述洩壓閥7位於所述排漿閥6上方，用於在排漿閥6打開排液之前先對密封收納室5排氣或排液洩壓。

其中需要說明的是，密封收納室在開始出渣之前出口封閉，在進入你泥漿時，難以即時排出整個空間內存留的空氣，容易造成空間內氣壓過大，因此設置洩壓閥，以保證設備在正常氣壓下實現順暢工作，通過洩壓閥的設置在排漿前預先排出一部分地空氣或液體，以便令密封的收納室內恢復正常氣壓；優選的設計是令洩壓閥與排汙管道連通，以便直接將排出的漿液引出。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述排漿管路9上設置有泥漿泵10，其尾端與汙水容納裝置直接連通，或與盾構機土倉連通。

本實施例提供的技術方案中，在排漿管路上設置有泥漿泵，通過泵的設計加速泥漿的排出，提高處理效率，並直接將管路引入汙水容納裝置，以便處理或回收利用，其中汙水容納裝置包括配套拖車上的汙水箱等結構。

另外，當其尾端的汙水容納裝置與盾構機的土倉連通時，可以將泥漿回抽至土倉內實現部分泥漿循環利用，但管路上應設置逆止裝置以防止土倉內泥漿倒灌。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，還包括送渣皮帶3，所述中心螺旋機1、第一螺旋機2及第二螺旋機8的出口端設置於所述送渣皮帶3上方。

本實施例提供的技術方案中進一步在螺旋機的排出口位置設置送渣皮帶，通過輸送皮帶這種結構，對排出的料渣進行統一的回收處理，令料渣的處理更加方便快捷，進一步提升了設備的效率，降低了人力的消耗。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述第一螺旋機2及第二螺旋機8的出口端均設置有可將螺旋機密封的可控閘門組件4。

本實施例提供的技術方案中在第一螺旋機及第二螺旋機的出口端均設置有可將螺旋機密封的可控閘門組件，由於螺旋機與密封收納室直接連通，通過這種可控閘門組件直接實現收納室在開口端的密封。

為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述盾構機出渣系統中，所述中心螺旋機1的出口端設置有可將其封閉的、用於切換工作模式的可控閘門組件4。

本實施例提供的技術方案中進一步在中心螺旋機的出口端也設置可控閘門組件，可以輔助第一及第二螺旋機的可控閘門組件的協同控制實現設備工作模式的切換，具體的當盾構機進行土壓掘進工作時，即不再產生大量的泥漿夾雜渣料的情況時，這種模式下不再有分離固液渣料的需要，因此直接關閉的可控閘門組件、打開中心螺旋機的開口端閘門僅通過中心螺旋機輸送產生的固態廢料即可，增強了設備的普遍適用性。

基於上述實施例中提供的盾構機出渣系統，本發明還提供了一種泥水盾構機，該泥水盾構機包括上述實施例中任意一種盾構機出渣系統。由於該泥水盾構機採用了上述實施例中的盾構機出渣系統，所以該泥水盾構機的有益效果請參考上述實施例。

為進一步說明本實施例中的泥水盾構機的使用方法，給出三螺旋盾構機的如下使用方法：

該三螺旋盾構機可用於土壓平衡和泥水平衡兩種工作模式，因此較適用於雙模式盾構機。

土壓平衡工作模式下，中心螺旋機連通兩側螺旋機收納室的可控閘門組件處於關閉狀態，第一、第二螺旋和兩側收納室均不工作，土艙內的泥渣通過中心螺旋機排出。

泥水平衡工作模式下，中心螺旋、第一螺旋和第二螺旋均參與渣土輸送。中心螺旋尾部的閘門關閉，通過螺旋軸轉動，將土艙內的固體渣料連同泥漿一同帶入中心螺旋機內，經位於中心螺旋兩側的控制閘門組件進入收納室；兩側的第一螺旋、第二螺旋交替工作，一側閘門開啟的同時另一側閘門處於關閉狀態；進入收納室的大粒徑固體顆粒經過沉澱和粗濾，大部分留在了收納室內，其餘細粒固體隨泥漿一道經排漿口進入排漿管路。

收納室固體物位檢測方法：工作一側的收納室內隨著固體顆粒的持續沉積，其堆積高度不斷增加並將最終堵塞排漿口，這將導致排漿泵抽空形成負壓，這一負壓由位於排漿泵前方的壓力傳感器檢測到，然後發出報警並依次按以下順序控制相關設備啟閉：打開對側收納室與中心螺旋之間的閘門組件→關閉該側閘門組件→打開該側收納室上的洩壓閥門→打開螺旋機尾部的閘門→打開中排漿閥→啟動螺旋機排出收納室內的固體渣料。

收納室的設計特點：包括上下兩個排漿口、排汙口、洩壓口、螺旋機安裝接口、檢修口等，箱底為便於固體渣料匯集應設計成向螺旋機一側傾斜的結構。排漿口、排汙口、洩壓口上均設有閥門，其中洩壓口應採用自動閥門(如氣動閥門、液動閥門、電動閥門)以便於控制聯動操作。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。