CN104879133B - 双模式盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盾构施工领域。一种双模式盾构机，包括盾构主机、设置在盾构主机前部的刀盘、依次设置在刀盘后部的土仓和气垫仓、以及土压平衡系统和泥水平衡系统系统，在盾构机工作时，可以根据实际隧道的地层，在土压平衡模式掘进和泥水平衡模式掘进中切换，来适应不同地质条件下的掘进，提高对复杂地层的适应性和盾构施工效率。同时本发明通过在螺旋输送机尾部安装稀释箱和破碎机将大石块破碎到泥浆泵可以输送的粒径，从泥浆管路排出，这样可以有效的防止在泥水模式下大石块排出不畅。
Description
技术领域
本发明属于盾构施工领域，具体涉及一种双模式盾构机。
背景技术
常见的盾构机分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构。土压平衡盾构的基本原理是由刀盘切削土层，切削后的泥土进入土仓，土仓内的泥土与开挖面压力取得平衡的同时由土仓内的螺旋输送机出渣，装于出渣口的排渣装置在出渣量与推进量取得平衡的状态下，进行连续出渣；泥水平衡式盾构的基本原理是在盾构刀盘后部设置隔板，与刀盘之间形成泥水仓（泥水压力室），将加压的泥浆送入泥水仓，通过加压作用和压力保持机构，泥浆在压力的作用下缓慢向地层中渗透形成泥膜来支撑掌子面稳定，刀盘切削下来的土体和泥浆混合通过排浆泵及排浆管输送到地面处理。
以上两种盾构机掘进方式只能为土压平衡式或者泥水平衡式的其中一种，因此盾构机适应地层变化的工作能力受到极大限制，现阶段我国城市轨道交通、引水隧道、电力隧道大力发展，隧道穿越地区地质变化较大，在大量的复杂地段，单一掘进方式的盾构机容易出现掘进困难，影响施工工期，增加施工成本，给城市轨道交通等各类建设造成不利影响。
现阶段虽然也存在一些能够将土压平衡和泥水平衡两种掘进方式结合在一起的盾构，但是由于其两种不同性质的开挖掘进模式导致整体设计极为不合理，双模式切换过程导致后续的排渣排浆变化，其不仅在操作上存在很大的困难，同时对于整个空间的利用和布置都有很高的要求，无法实现良好的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，能够使得土压平衡掘进和泥水平衡掘进模式灵活切换的双模式盾构机。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：
一种双模式盾构机，包括盾构主机、设置在盾构主机前部的刀盘、依次设置在刀盘后部的土仓和气垫仓、以及土压平衡系统和泥水平衡系统系统，所述的土仓和气垫仓上均连通有进浆管，所述的气垫仓上部还连通有进气管，气垫仓与土仓之间设有连通管道；所述的土压平衡系统包括伸入土仓底部的螺旋输送机、伸入土仓内的膨润土注入管道、设置在螺旋输送机后部的稀释箱和破碎机、以及破碎机出料端连接的排浆泵；所述的泥水平衡系统包括连通伸入土仓底部的排浆管和设置在排浆管上的破碎机，所述的泥水平衡系统的破碎机出口连接排浆泵。
所述的进浆管、进气管、膨润土注入管道、排浆管、循环管道上均设置有阀门，所述的螺旋输送机的两端均设置有闸门。
所述的稀释箱上连通有泥浆冲刷管路。
所述的泥水平衡系统的破碎机与排浆泵之间还设置有分流箱，所述的分流箱的第三连通口与土仓之间设有循环管道和逆循环泥浆泵。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
①本发明机通过配置的土压平衡系统和泥水平衡系统系统，在盾构机工作时，可以根据实际盾构隧道的地层，在土压平衡式和泥水平衡式掘进中切换，以适应复杂地段盾构隧道的掘进，提高对复杂地形的适应性和盾构施工效率。
②本发明中通过螺旋输送机和破碎机的中间安装一稀释箱，稀释箱再连接到进浆冲刷管路，螺旋输送机排出的渣土及大石块落入稀释箱，通过冲刷管路稀释送到破碎机处破碎，破碎后的石块通过排浆管送入排浆泵，从而在盾构机转换至泥水平衡模式时，能有效的清除土仓内的大石块，避免大石块使排浆管堵塞排渣不畅。
③本发明通过对土压平衡系统和泥水平衡系统系统的结构的新的设计，强化了其排渣排浆功能，能够有效的缩减双模式盾构机的空间占用面积，大大提高了设备的一体化性能，且便于操作，能够灵活切换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中序号：1为盾构主机、2为刀盘、3为土仓、4为气垫仓、5为进浆管、6为进气管、7为连通管道、8为螺旋输送机、9为膨润土注入管道、10为稀释箱、11为破碎机、12为排浆泵、13为排浆管、14-1为阀门、14-2为阀门、14-3为阀门、14-4为阀门、15-1为闸门、15-2为闸门、16为泥浆冲刷管路、17为分流箱、18为循环管路、19为逆循环泥浆泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参见图1，一种双模式盾构机，包括盾构主机1，所述盾构机的前部设有刀盘2，所述刀盘后面设置有土仓3，所述土仓3后面设置有气垫仓4，在盾构主机1后方设有拖车，所述拖车安装有土压平衡系统和泥水平衡系统，所述的土仓3和气垫仓4上均连通有进浆管5，所述的气垫仓4上部还连通有进气管6，气垫仓4与土仓3之间设有连通管道7；所述土压平衡系统包括伸入所述土仓3内的螺旋输送机8、伸入土仓内的膨润土注入管道9、依次设有螺旋输送机8后部的稀释箱10和破碎机11、以及破碎机11出料端连接的排浆泵12，所述的稀释箱10上连通有泥浆冲刷管路16；所述的泥水平衡系统包括连通伸入土仓3底部的排浆管13、依次设置在排浆管13上的破碎机11和分流箱17，所述的分流箱17的其中一连通口与土仓3之间设有循环管道18和逆循环泥浆泵19，分流箱17的第三连通口连通排浆泵12。所述的进浆管5、进气管6、膨润土注入管道9、排浆管13、循环管道18上均设置有阀门，所述的螺旋输送机8的两端均设置有闸门15-1和闸门15-2。
在土压平衡模式下掘进工作时，关闭伸入到土仓的进浆管阀门14-1，打开伸入气垫仓的进浆管的阀门14-2，打开膨润土注入管路的阀门14-3，刀盘2旋转切削隧道内的土层，削落后的渣土进入土仓3，稀泥浆在气垫仓4的压缩空气作用通过连通管送入土仓3，膨润土通过管路注入土仓3，渣土、稀浆和膨润土三者混合，能够有效提高螺旋输送机的携渣能力，螺旋输送机工作，渣土通过螺旋输送机前端输送至末端，从出渣门落入稀释箱，冲刷管路进浆稀释，泥浆混合着大石块进入破碎进行破碎，破碎后的小石块和泥浆通过排浆管送入排浆泵输送至隧道外。
切换至泥水平衡模式，进行泥水平衡模式掘进时，关闭螺旋输送机排渣系统，关闭螺旋输送机前后闸门15-1和15-2，打开伸至土仓内的排浆管的阀门14-4和伸入土仓3的进浆管的阀门14-1，刀盘2旋转切削隧道内的土层，削落后的渣土进入土仓3内，渣土与泥浆在土仓3内混合，从排浆管输送至拖车上的破碎机11处破碎后，可经过分流箱将破碎后的石块通过分流箱分流石块送入排浆泵，通过排浆泵输送至隧道外，分流箱分流后的稀浆通过逆循环泥浆泵打回土仓。
Claims (2)
1.一种双模式盾构机，其特征在于，包括盾构主机、设置在盾构主机前部的刀盘、依次设置在刀盘后部的土仓和气垫仓、以及土压平衡系统和泥水平衡系统系统，所述的土仓和气垫仓上均连通有进浆管，所述的气垫仓上部还连通有进气管，气垫仓与土仓之间设有连通管道；所述的土压平衡系统包括伸入土仓底部的螺旋输送机、伸入土仓内的膨润土注入管道、设置在螺旋输送机后部的稀释箱和破碎机、以及破碎机出料端连接的排浆泵；所述的泥水平衡系统包括连通伸入土仓底部的排浆管和设置在排浆管上的破碎机，所述的泥水平衡系统的破碎机出口连接排浆泵，所述的稀释箱上连通有泥浆冲刷管路，所述的泥水平衡系统的破碎机与排浆泵之间还设置有分流箱，所述的分流箱的第三连通口与土仓之间设有循环管道和逆循环泥浆泵。
2.根据权利要求1所述的双模式盾构机，其特征在于，所述的进浆管、进气管、膨润土注入管道、排浆管、循环管道上均设置有阀门，所述的螺旋输送机的两端均设置有闸门。
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