泥水平衡盾構泥漿循環系統及泥水平衡盾構的製作方法

2023-05-12 05:00:46 1

本發明涉及一種地下工程用泥水盾構機，具體涉及一種泥水平衡盾構泥漿循環系統及一種泥水平衡盾構。

背景技術：

隨著我國基礎建設的持續增長，地下空間的利用也是目前國內施工研究的重點方向，而且隨著盾構的引進，地下空間的開發變得越來越方便和安全，我國目前在地下工程中使用的盾構主要分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構。其中泥水平衡盾構在盾構切削前方土體推進時通過可調節壓力的泥漿穩定前方土體，又因泥水平衡盾構在整個掘進過程中完全處於密封狀態，其對地層的穩定性好於土壓盾構，所以泥水平衡盾構憑藉其更好的穩定性及更可靠的安全性，也越來約受歡迎。泥水平衡盾構通過刀盤切削前方土體，切削后土體與開挖倉泥漿混合後通過設置在盾構底部的泥漿門進入泥漿排出管路再由泥漿排出管路輸送至地面泥水處理場，由泥水處理場對輸送至地面泥水進行分離處理。

由於泥水平衡盾構出渣完全依賴於泥漿的循環流動，因此泥漿循環的通暢與否直接決定了泥水平衡盾構施工的效率。當泥水平衡盾構在黏土地層、砂卵石地層及穿越障礙物時均會出現泥漿門堵塞現象，一旦泥漿門出現堵塞現象，不但影響泥水平衡盾構施工效率，而且會出現以下危險情況：1、開挖倉壓力突然升高，可能導致地面隆起或被擊穿。2、開挖倉堵塞後不容易疏通，需要長時間的循環，長時間的循環可能導致刀盤前面地層塌方。3、開挖倉堵塞後正常的循環不能對泥漿門進行疏通，此時需要帶壓進倉人工處理，帶壓進倉風險大，代價高。4、堵倉後可能會導致刀盤被卡的現象。為此泥水平衡盾構迫切需要一種能夠大大減少泥水平衡盾構掘進過程中的堵倉時間，有效的提高掘進效率的泥漿循環系統和泥水平衡盾構。

技術實現要素：

為了更好解決上述現有技術中所存在的問題，本發明提供一種能夠大大減少盾構掘進過程中的堵倉時間，有效的提高掘進效率的泥水平衡盾構泥漿循環系統和泥水平衡盾構。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種泥水平衡盾構泥漿循環系統，包括進漿管和排漿管路，其中，還包括設置在所述進漿管路和排漿管路之間並連通進漿管路和排漿管路的泥漿回打循環管路，所述泥漿回打循環管路與所述排漿管路之間設置分流器，所述泥漿回打管路上設置有增壓泵，所述增壓泵的進漿管路端和排漿管路端分別設置有閥門。

所述增壓泵為離心泵，所述增壓泵出口和所述閥門之間的回打循環管路上設有氣動球閥。

還包括plc控制裝置，所述離心泵和氣動球閥與所述plc控制裝置電連接。

所述泥漿回打循環管路中的管道內徑為120-170mm、壁厚為8-12mm。

本發明還提供一種泥水平衡盾構，包括刀盤、開挖倉、氣墊倉、泥漿門、碎石裝置、氣體保壓裝置、開挖倉壓力檢測裝置、電控系統和泥漿循環系統，其中，所述泥漿循環系統包括進漿管路、排漿管路和泥漿回打管路，所述泥漿回打循環管路設置在進漿管路和排漿管路之間並連通進漿管路和排漿管路，所述泥漿回打循環管路與所述排漿管路之間設置分流器，所述泥漿回打管路上設置有增壓泵，所述增壓泵的進漿管路端和排漿管路端分別設置有閥門，

其中，所述泥漿循環系統可實現泥漿回打循環管路關閉工作模式和泥漿回打循環管路啟動工作模式，當實現泥漿回打循環管路關閉工作模式時，所述泥漿回打循環管路上的閥門和增壓泵關閉，分流器不工作，所述泥漿注入泥漿循環系統後經過進漿管路進入開挖倉並攜帶開挖倉中的渣土經過排漿管路排出，當實現泥漿回打循環管路啟動工作模式時，所述泥漿回打循環管路上的閥門和增壓泵打開，分流器工作，排出泥漿經過分流器後的一部分漿液流入泥漿回打循環管路進入進漿管路和新注入泥漿一起進入開挖倉進行循環，剩餘泥漿排出。

當所述泥漿循環系統實現泥漿回打循環管路關閉工作模式時，當所述開挖倉內的壓力波動值超出預設精度範圍時，所述泥漿循環系統採用切換措施實現泥漿回打循環管路啟動工作模式。

所述預設精度範圍是±0.3bar。

所述增壓泵為離心泵，所述增壓泵出口和所述閥門之間的回打循環管路上設有氣動球閥。

所述氣動球閥和離心泵與所述電控系統電連接。

所述泥漿回打循環管路中的管道內徑為120-170mm、壁厚為8-12mm。

有益效果：

1、本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統能夠減少掘進過程中的開挖倉堵塞情況的發生，提高掘進效率。本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中泥漿回打循環管路中的設計進一步增強了開挖倉中的泥漿環流強度，可有效減少盾構在黏土層掘進時堵倉現象的發生，提高掘進效率。

2、本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統對疏通泥漿門堵塞有良好的作用，能夠大大減少堵倉時間，可提高盾構在穿越地下障礙物時的掘進效率。本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中增壓泵可加大進漿壓力，增大進漿流量，增強漿液的攜渣能力，能夠很好地疏通堵塞的泥漿門，大大減少堵倉時間，可提高盾構在穿越地下障礙物時的掘進效率。

3、本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統可減少出漿壓力，防止開挖倉前部壓力過大波動造成的地表沉降或隆起。本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中回打循環管路中使得部分排除泥漿回打至進漿管路，從而減小了出漿壓力，防止開挖倉前部壓力產生過大波動造成的地標沉降或隆起現象的發生。

4、本發明泥水平衡盾構減少在黏土地層、砂卵石地層及穿越障礙物時掘進過程中的堵倉現象和堵塞時間，降低了因堵塞而引起的各種風險，有效的提高掘進效率。本發明泥水平衡盾構回打循環管路中的設計進一步增強了開挖倉中的泥漿環流強度，可有效減少盾構在黏土層掘進時堵倉現象的發生，並且對疏通泥漿門堵塞有良好的作用，能夠大大減少堵倉時間，有效的提高掘進效率。

5、本發明泥水平衡盾構減少出漿壓力，防止開挖倉前部壓力過大波動造成的地表沉降或隆起。本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中本發明泥水平衡盾構泥漿循環系統中回打循環管路中使得部分排除泥漿回打至進漿管路，從而減小了出漿壓力，防止開挖倉前部壓力產生過大波動造成的地標沉降或隆起現象的發生。

附圖說明

圖1是本發明實施例中泥水平衡盾構泥漿循環系統結構示意圖；

圖2是本發明實施例中泥水平衡盾構的結構示意圖，其中泥漿回打循環管路上的閥門和增壓泵關閉，泥漿循環系統處於泥漿回打循環管路關閉工作模式的狀態；

圖3是本發明實施例中泥水平衡盾構的結構示意圖，其中泥漿回打循環管路上的閥門和增壓泵打開，泥漿循環系統處於泥漿回打循環管路啟動工作模式的狀態；

在圖中，進漿管路1、排漿管路2、泥漿回打循環管路3、分流器4、增壓泵5、氣動球閥6、包括刀盤7、開挖倉8、氣墊倉9、泥漿門10、碎石裝置11、氣體保壓裝置12、電控系統13。

具體實施方式

下面結合附圖、通過具體實施例對本發明作進一步詳述。以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。

實施例1

參加圖1，一種泥水平衡盾構泥漿循環系統，包括進漿管1和排漿管路2，還包括設置在所述進漿管路1和排漿管路2之間並連通進漿管路1和排漿管路2的泥漿回打循環管路3，所述泥漿回打循環管路3與所述排漿管路2連接處設置分流器4以方便漿液能順暢回流至回打循環管路1內，所述泥漿回打管路上設置有增壓泵5，所述增壓泵5的進漿管路1端和排漿管路2端分別設置有閥門。

所述增壓泵5為離心泵，用於抽排泥漿和給管路加壓，可加大進漿壓力，增大進漿流量，增強漿液的攜渣能力，進一步增強了開挖倉8的環流強度，增強漿液的攜渣能力，對疏通泥漿門堵塞有良好的作用，可有效解決盾構在粘土層中掘進時堵倉現象。本實施例中採用55kw離心泵，所述增壓泵5出口和所述閥門之間的回打循環管路上設有氣動球閥6，以便掘進過程中根據掘進情況通過控制氣動球閥6的開合隨時開啟泥漿回打循環管路3，還包括plc控制裝置，所述離心泵和氣動球閥6與所述plc控制裝置電連接。

所述泥漿回打循環管路3中的管道內徑為120-170mm、壁厚為8-12mm。

實施例2

參加圖2，一種泥水平衡盾構，包括刀盤7、開挖倉8、氣墊倉9、泥漿門10、碎石裝置11、氣體保壓裝置12、開挖倉壓力檢測裝置、電控系統13和泥漿循環系統，其中，所述泥漿循環系統包括進漿管路1、排漿管路2和泥漿回打管路3，所述泥漿回打循環管路3設置在進漿管路1和排漿管路2之間並連通進漿管路1和排漿管路2，所述泥漿回打循環管路3與所述排漿管路2之間設置分流器4以方便漿液能順暢回流至回打循環管路1內，所述泥漿回打管路3上設置有增壓泵5，所述增壓泵5的進漿管路1端和排漿管路2端分別設置有閥門，所述進漿管路1包括進漿主管和多個進漿支管，多個進漿支管沿刀盤7的徑向和/或周向間隔開分布，由此可以擴大進漿支管的分布範圍，不僅提高泥漿攜帶渣土的能力，同時還可以起到很好衝洗刀盤7的作用。

其中，所述泥漿循環系統可實現泥漿回打循環管路3關閉工作模式和泥漿回打循環管路3啟動工作模式，當實現泥漿回打循環管路3關閉工作模式時，所述泥漿回打循環管路3上的閥門和增壓泵5關閉，分流器4不工作，所述泥漿注入泥漿循環系統後經過進漿管路1進入開挖倉8並攜帶開挖倉8中的渣土經過排漿管路2排出，當實現泥漿回打循環管路3啟動工作模式時，所述泥漿回打循環管路3上的閥門和增壓泵5打開，分流器4工作，排出泥漿經過分流器4後的一部分漿液流入泥漿回打循環管路3進入進漿管路1和新注入泥漿一起進入開挖倉8進行循環，剩餘泥漿排出。

當所述泥漿循環系統實現泥漿回打循環管路3關閉工作模式時，當所述開挖倉8內的壓力波動值超出預設精度範圍時，所述泥漿循環系統採用切換措施實現泥漿回打循環管路3啟動工作模式。開挖倉8內設置有壓力傳感器，泥漿循環系統根據壓力傳感器反饋的開挖倉8的壓力變化來關閉或啟動泥漿回打循環管路3，當壓力高於設定值時，啟動泥漿回打循環管路3，所述泥漿回打循環管路3上的閥門和增壓泵5打開，分流器4工作，排出泥漿經過分流器4後的一部分漿液流入泥漿回打循環管路3進入進漿管路1和新注入泥漿一起進入開挖倉8進行循環，剩餘泥漿排出，從而減小了出漿壓力，防止開挖倉8前部壓力產生過大波動造成的地標沉降或隆起現象的發生，同時也增強了開挖倉8中的泥漿環流強度，可有效減少盾構在黏土層掘進時堵倉現象的發生。

所述預設精度範圍是±0.3bar。

所述增壓泵5為離心泵，用於抽排泥漿和給管路加壓，可加大進漿壓力，增大進漿流量，增強漿液的攜渣能力，進一步增強了開挖倉8的環流強度，增強漿液的攜渣能力，對疏通泥漿門10堵塞有良好的作用，可有效解決盾構在粘土層中掘進時堵倉現象。本實施例中採用55kw離心泵，所述增壓泵5出口和所述閥門之間的回打循環管路上設有氣動球閥6，以便掘進過程中根據掘進情況通過控制氣動球閥6的開合隨時開啟泥漿回打循環管路3，所述氣動球閥6和離心泵與所述電控系統13電連接。

所述泥漿回打循環管路3中的管道內徑為120-170mm、壁厚為8-12mm。