CN106194202A - 螺旋输送机及具有其的盾构机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋输送机及具有其的盾构机及控制方法，其中，螺旋输送机具有输入端和输出端且包括：螺旋杆，螺旋杆内部中空以形成贯通其的中间通道；螺旋叶片，螺旋叶片环绕在螺旋杆的外周壁上；和用于驱动螺旋杆转动的驱动组件。根据本发明的螺旋输送机，通过将螺旋输送机的螺旋杆的内部中空以形成中间通道，可以在中间通道内输送渣土等，避免单独设置输送管道，不仅节省了中间通道和螺旋输送机的占用空间，而且中间通道与螺旋输送机在位置关系上不会发生干涉，提高了螺旋输送机应用的广泛性。

Description

螺旋输送机及具有其的盾构机及控制方法

技术领域

本发明涉及隧道施工装备技术领域，尤其是涉及一种螺旋输送机及具有其的盾构机及控制方法。

背景技术

相关技术中，泥水土压双模式盾构机均是采用螺旋输送机及泥浆管路共存的方式，即盾体上同时布置有螺旋输送机及进、排浆管路，当盾构机在土压模式下工作时，进、排浆管路关闭，采用螺旋输送机排渣，当在泥水模式下工作时，螺旋输送机停止工作，采用排浆管路排渣。这种结构的缺点是，螺旋输送机及进、排浆管路共同占据盾体承压隔板的空间，螺旋输送机通常布置在盾体底部，这样排浆管路就无法占据底部，仅能布置在盾体中下方，这样就无法排除开挖仓底部的渣液。而且螺旋输送机及进、排浆管路并存，使本来就已经拥挤的盾体布置起来更加困难，甚至降低盾构机的配置(减小螺旋输送机的外径尺寸或者减小进、排浆管路的直径)以达到空间布置要求。当系统切换至泥水模式时，由于盾体空间的限制，无法布置碎石机，而且由于泥浆管路尺寸的限制无法排除大粒径石块，因此此种双模式盾构机在适应性上有很大的局限性，仅适用于小颗粒石块的地层，大大限制了盾构机的发挥。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种螺旋输送机，所述螺旋输送机具有占用空间小的优点。

本发明还提出一种盾构机，所述盾构机包括上述螺旋输送机。

本发明还提出一种盾构机的控制方法，所述控制方法适用于上述盾构机。

根据本发明实施例的螺旋输送机，所述螺旋输送机具有输入端和输出端且包括：螺旋杆，所述螺旋杆内部中空以形成贯通其的中间通道；螺旋叶片，所述螺旋叶片环绕在所述螺旋杆的外周壁上；和用于驱动所述螺旋杆转动的驱动组件。

根据本发明实施例的螺旋输送机，通过将螺旋输送机的螺旋杆的内部中空以形成中间通道，可以在中间通道内输送渣土等，避免单独设置输送管道，不仅节省了中间通道和螺旋输送机的占用空间，而且中间通道与螺旋输送机在位置关系上不会发生干涉，提高了螺旋输送机应用的广泛性。

根据本发明的一些实施例，所述螺旋杆的靠近所述输入端的位置处设有过滤件。

在本发明的一些实施例中，所述过滤件为孔板。

根据本发明的一些实施例，所述驱动组件包括：液压马达；蜗杆，所述蜗杆与所述液压马达的输出轴连接；和涡轮，所述涡轮的外轮齿与所述蜗杆啮合，所述涡轮套设在所述螺旋杆上以驱动所述螺旋杆转动。

根据本发明的一些实施例，所述驱动组件包括：液压马达；减速机，所述减速机与所述液压马达的输出轴连接；回转支撑，所述回转支撑与所述减速机连接；和驱动法兰，所述驱动法兰与所述回转支撑连接，所述驱动法兰与所述螺旋叶片焊接连接。

根据本发明实施例的盾构机，包括：刀盘；土仓，所述土仓设在所述刀盘的后侧；进浆管，所述进浆管的进浆出口与所述土仓连通且位于所述土仓的上部；上述的螺旋输送机，所述螺旋输送机的输入端伸入至所述土仓内以适于将所述土仓内的泥土运送至所述土仓外，所述输入端位于所述土仓的底部，所述中间通道与所述土仓连通；排浆管，所述排浆管的排浆进口与中间通道连通；排浆支管，所述排浆支管的一端与相邻的两片所述螺旋叶片之间的空间连通，另一端与排浆管连通；以及皮带输送机，所述皮带输送机的一端位于所述螺旋输送机的所述输出端的位置处。

根据本发明实施例的盾构机，通过设置上述螺旋输送机，将螺旋输送机的螺旋杆内部中空以形成贯通的中间通道，在盾构机泥水模式时，土仓内的渣土等可以通过中间通道，进入排浆管内，并通过排浆泵泵送至地面上，中间通道和螺旋输送机均可以布置在土仓的底部，且不会发生干涉，从而可以将土仓底部沉集的渣土输送至洞外，进而可以避免出现滞排的情况。同时由于中间通道位于螺旋输送机内部可以增加土仓的空间，提高盾构机的配置。同时，当遇到大粒径石块地层时，可以开启螺旋输送机，通过螺旋输送机的螺旋叶片将大粒径的石块旋转排出至皮带输送机，底部的渣浆则从螺旋输送机的螺旋杆的中间通道经排浆管排出和螺旋输送机的输出端经排浆支管排出到排浆管，最后通过排浆泵排出洞外，提高了盾构机应用的广泛性。

根据本发明的一些实施例，还包括：固定座，所述固定座与所述螺旋输送机连接且具有连接通道，所述连接通道的两端分别与所述中间通道连通和所述排浆管连通。在本发明的一些实施例中，所述固定座位于靠近所述输出端的位置处。根据本发明的一些实施例，所述排浆支管的一端设在靠近所述输出端的位置处。

根据本发明的一些实施例，还包括：第一逆循环管，所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通；第二逆循环管，所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧，另一端与所述排浆管连通，且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的一侧；第一逆循环控制阀，所述第一逆循环控制阀设在所述第一逆循环管上控制所述第一逆循环管的通断；第二逆循环控制阀，所述第二逆循环控制阀设在所述第二逆循环管上控制所述第二逆循环管的通断；第一排浆控制阀，所述第一排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述一端和所述第二逆循环管的所述一端之间；和第二排浆控制阀，所述第二排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述另一端和所述第二逆循环管的所述另一端之间。

在本发明的一些实施例中，还包括：第三排浆控制阀，所述第三排浆控制阀设在所述进浆出口和所述第二逆循环管的一端之间。

在本发明的一些实施例中，还包括：第四排浆控制阀，所述第四排浆控制阀设在所述第一逆循环管的另一端和所述排浆进口之间。

在本发明的一些实施例中，还包括：旁通管，所述旁通管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通。

在本发明的一些实施例中，所述旁通管的一端位于所述第三排浆控制阀和所述第二逆循环管的一端之间，所述旁通管的另一端位于所述排浆支管的另一端和所述第一逆循环管的另一端之间。

根据本发明的一些实施例，所述排浆支管上设有支管控制阀。

根据本发明实施例的控制方法，所述盾构机为上述的盾构机，所述盾构机还包括旁通管，所述旁通管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通，所述盾构机还包括第一逆循环管和第二逆循环管，所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通，所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧，另一端与排浆管连通，且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的一侧，所述盾构机包括土压模式和泥水模式，

当所述盾构机由所述土压模式向所述泥水模式转换时，所述控制方法包括：

S10：所述盾构机停止掘进，关闭所述螺旋输送机的输出端的排渣门，使所述螺旋输送机内部形成土塞；

S20：所述盾构机运行旁通模式，泥浆由所述进浆管进入到所述旁通管后经所述排浆管排出，保证泥浆管路通畅正常；

S30：采用保压模式往所述土仓添加泥浆，关闭所述旁通管，所述泥浆由所述进浆管进入到所述土仓内，通过气体保压系统操作来控制所述土仓的压力平衡；

S40：所述土仓充满泥浆后，切换到逆循环模式，所述泥浆由所述进浆管进入到所述第一逆循环管内，再流入所述排浆管内，最后进入所述土仓内，当所述土仓内充满所述泥浆时，所述泥浆经过所述进浆管、所述第二逆循环管排入到所述排浆管内并排出，将所述土仓内渣土进行反复冲洗，同时使所述刀盘低转速运转以进行搅拌渣土，同时开启自动泄压阀来调节所述土仓压力；

S50：待所述逆循环模式能稳定运行一段时间后，再切换至掘进模式进行正常掘进，所述泥浆由所述进浆管进入所述土仓内，并经所述排浆管将所述泥浆排出；

当所述盾构机由所述泥水模式向所述土压模式转换时，所述控制方法包括：

T10：将所述刀盘转速降低至0.5rpm以下，推进速度小于15mm/min，关闭所述进浆管上的进浆泵停止输送泥浆，以所述逆循环模式进行排浆，排浆期间通过所述排浆管上的排浆泵排浆流量和所述推进速度的配合来平衡所述土仓压力；

T20：所述刀盘切削下来的土体进入所述土仓，并沉积到底部，所述土体慢慢上升，当所述刀盘扭矩明显增大时，检测隔板处的闸阀是否堵塞，检测位置由低到高，确保该位置的所述闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞，直至最高处的所述闸阀也出现完全堵塞现象；

T30：所述刀盘停止旋转，所述盾构机停止推进，继续以逆循环模式排浆，同时开启自动保压系统平衡所述土仓压力，直至所述排浆泵出现负压后，关闭所述排浆泵，将所述隔板处所述闸阀关闭。

T40：打开所述螺旋输送机的所述排渣门，开度不大于20％，启动所述刀盘，所述盾构机开始推进，开始所述土压模式的操作，所述土仓内的土体通过所述螺旋输送机和所述皮带输送机输送至地面。

附图说明

图1是根据本发明实施例的盾构机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的盾构机的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的盾构机的补浆模式的示意图；

图4是根据本发明实施例的盾构机的旁通模式的示意图；

图5是根据本发明实施例的盾构机的逆循环模式的示意图；

图6是根据本发明实施例的盾构机的掘进模式的示意图。

附图标记：

盾构机100，

刀盘1，土仓2，隔板21，

进浆管3，进浆出口31，第一排浆控制阀32，第三排浆控制阀33，进浆泵34，泥浆制备站35，

螺旋输送机4，输入端41，输出端42，螺旋杆43，中间通道431，孔板432，

螺旋叶片44，

驱动组件45，涡轮451，蜗杆452，回转支撑453，驱动法兰454，

固定座46，

排浆管5，排浆进口51，第二排浆控制阀52，第四排浆控制阀53，排浆泵54，

排浆支管55，支管控制阀551，

旁通管6，旁通管的一端61，旁通管的另一端62，旁通阀63，

第一逆循环管7，第一逆循环管的一端71，第一逆循环管的另一端72，

第一逆循环控制阀73，

第二逆循环管8，第二逆循环管的一端81，第二逆循环管的另一端82，

第二逆循环控制阀83，

皮带输送机9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的螺旋输送机4。

如图1-图6所示，螺旋输送机4具有输入端41和输出端42，螺旋输送机4包括螺旋杆43、螺旋叶片44和驱动组件45。

其中，螺旋杆43内部中空以形成贯通其的中间通道431，螺旋叶片44环绕在螺旋杆43的外周壁上，驱动组件45可以驱动螺旋杆43转动。当驱动组件45驱动螺旋杆43转动时，螺旋叶片44可以将渣土等从螺旋输送机4的输入端41输送至输出端42，当驱动组件45驱动螺旋杆43转动或未驱动螺旋杆43转动时，螺旋杆43内部的中间通道431均可以作为输送渣土等的通道，且中间通道431与螺旋输送机4均可以位于同一位置，不会发生干涉，且中间通道431位于螺旋输送机4的螺旋杆43内部可以减少螺旋输送机4和中间通道431的占用空间。

根据本发明实施例的螺旋输送机4，通过将螺旋输送机4的螺旋杆43的内部中空以形成中间通道431，可以在中间通道431内输送渣土等，避免单独设置输送管道，不仅节省了中间通道431和螺旋输送机4的占用空间，而且中间通道431与螺旋输送机4在位置关系上不会发生干涉，提高了螺旋输送机4应用的广泛性。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，螺旋杆43的靠近输入端41的位置处设有过滤件。当中间通道431输送渣土等时，过滤件可以将大粒径的石块过滤掉，以防止螺旋杆43内部的中间通道431堵塞。可选地，过滤件为孔板432，孔板432可以为开有通孔的板状结构。由此可以简化过滤件的结构及加工工艺，节约生产周期，降低生产成本。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，驱动组件45包括液压马达、蜗杆452和涡轮451，蜗杆452与液压马达的输出轴连接，涡轮451的外轮齿与蜗杆452啮合，涡轮451套设在螺旋杆43上以驱动螺旋杆43转动。其中，涡轮451与螺旋杆43可以通过键连接。当液压马达带动蜗杆452转动时，蜗杆452带动涡轮451转动，涡轮451可以带动螺旋杆43转动。

在本发明的另一些实施例中，如图2所示，驱动组件45包括液压马达、减速机、回转支撑453和驱动法兰454。其中，减速机与液压马达的输出轴连接，回转支撑453与减速机连接，驱动法兰454与回转支撑453连接且驱动法兰454与螺旋叶片44焊接连接。液压马达、减速机可以带动回转支撑453旋转，回转支撑453带动驱动法兰454旋转，驱动法兰454带动螺旋杆43上的螺旋叶片44转动。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的盾构机100。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的盾构机100，包括刀盘1、土仓2、进浆管3、螺旋输送机4、排浆管5、排浆支管55和皮带输送机9。

具体地，土仓2设在刀盘1的后侧(如图1所示的后侧)，进浆管3的进浆出口31与土仓2连通且位于土仓2的上部，螺旋输送机4的输入端41伸入至土仓2内以适于将土仓2内的泥土运送至土仓2外，输入端41位于土仓2的底部，中间通道431与土仓2连通，排浆管5的排浆进口51与中间通道431连通，排浆支管55的一端(如图1所示的上端)与相邻的两片螺旋叶片44之间的空间连通，另一端(如图1所示的下端)与排浆管5连通，皮带输送机9的一端(如图1所示的前端)位于螺旋输送机4的输出端42的位置处。

土压模式时，施工中，刀盘1旋转切削土层，切削下来的渣土进入土仓2，由斜插土仓2底部的螺旋输送机4排至皮带输送机9上，再输送到渣土车运至洞外处理。泥水模式时，从节能的角度考虑，螺旋输送机4可以停止旋转，系统切换至泥水模式，进浆泵34输送泥浆，经过进浆管3将泥浆输送至土仓2中，泥浆与刀盘1切削下来的渣土充分混合，通过螺旋输送机4的螺旋杆43内部的中间通道431排出，再由排浆管5经排浆泵54直接排出洞外。这样，中间通道431和螺旋输送机4均可以布置在土仓2的底部，且不会发生干涉，从而可以将土仓2底部沉集的渣土输送至洞外，进而可以避免出现滞排的情况。同时由于中间通道431位于螺旋输送机4内部可以增加土仓2的空间，提高盾构机100的配置(例如增大螺旋输送机4的外径尺寸或者增大进浆管3、排浆管5的直径)。

当遇到含有大粒径石块的地层时，可以利用螺旋输送机4旋转，通过螺旋输送机4的螺旋叶片44将大粒径的石块旋转排出至皮带输送机9，底部的渣浆则从螺旋输送机4的螺旋杆43的中间通道431经排浆管5排出和螺旋输送机4的输出端42经排浆支管55排出到排浆管5，最后通过排浆泵54排出洞外，提高了盾构机100应用的广泛性。

根据本发明实施例的盾构机100，通过设置上述螺旋输送机4，将螺旋输送机4的螺旋杆43内部中空以形成贯通的中间通道431，在盾构机100泥水模式时，土仓2内的渣土等可以通过中间通道431，进入排浆管5内，并通过排浆泵54泵送至地面上，中间通道431和螺旋输送机4均可以布置在土仓2的底部，且不会发生干涉，从而可以将土仓2底部沉集的渣土输送至洞外，进而可以避免出现滞排的情况。同时由于中间通道431位于螺旋输送机4内部可以增加土仓2的空间，提高盾构机100的配置。同时，当遇到大粒径石块地层时，可以开启螺旋输送机4，通过螺旋输送机4的螺旋叶片44将大粒径的石块旋转排出至皮带输送机9，底部的渣浆则从螺旋输送机4的螺旋杆43的中间通道431经排浆管5排出和螺旋输送机4的输出端42经排浆支管55排出到排浆管5，最后通过排浆泵54排出洞外，提高了盾构机100应用的广泛性。

另外，当螺旋输送机4采用涡轮451和蜗杆452的传动形式时，可以降低整体螺旋输送机4的高度，延长有效螺旋叶片44的长度，降低了螺旋输送机4输出端42的压力，同时，在保持螺旋输送机4输出端42高度的同时，可以减少皮带输送机9的倾斜角度，有利于控制皮带输送机9前端掉泥掉水，使出渣更为顺畅。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，盾构机100还包括固定座46，固定座46与螺旋输送机4连接且具有连接通道，连接通道的两端分别与中间通道431连通和排浆管5连通。一方面固定座46可以起到固定螺旋输送机4的作用，螺旋杆43可以在固定座46里转动；另一方面，固定座46可以起到连接排浆管5和中间通道431的作用。中间通道431内的渣土或泥浆可以经过固定座46由排浆管5排出。可选地，如图1和图2所示，固定座46位于靠近输出端42的位置处。一方面便于螺旋输送机4的固定，提高螺旋输送机4固定的可靠性；另一方面便于连接中间通道431和排浆管5。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，排浆支管55的一端(如图1所示的上端)设在靠近输出端42的位置处。由此，当盾构机100处于泥水模式时，可以将螺旋输送机4内的泥浆全部通过排浆支管55排出到排浆管5内，并通过排浆泵54泵送至地面。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，盾构机100还包括第一逆循环管7、第二逆循环管8、第一逆循环控制阀73、第二逆循环控制阀83、第一排浆控制阀32和第二排浆控制阀52。具体地，第一逆循环管7的一端71与进浆管3连通，另一端72与排浆管5连通；第二逆循环管8的一端81与进浆管3连通且第二逆循环管8的一端81位于第一逆循环管7的一端71的靠近进浆出口31的一侧，另一端82与排浆管5连通，且第二逆循环管8的另一端82位于第一逆循环管7的另一端72的远离排浆进口51的一侧；第一逆循环控制阀73设在第一逆循环管7上控制第一逆循环管7的通断，第二逆循环控制阀83设在第二逆循环管8上控制第二逆循环管8的通断；第一排浆控制阀32设在第一逆循环管7的一端71和第二逆循环管8的一端81之间，第二排浆控制阀52设在第一逆循环管7的另一端72和第二逆循环管8的另一端82之间。

当盾构机100进行逆循环模式时，第一排浆控制阀32和第二排浆控制阀52可以关闭，第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83可以打开，进浆泵34将泥浆泵送至进浆管3内，并通过第一逆循环管7流入排浆管5内，然后经中间通道431流入土仓2内，当土仓2内的泥浆达到一定量时，泥浆通过进浆管3流向第二逆循环管8内，最后通过排浆泵54排出。盾构机100的逆循环模式可以使土仓2和管路进行充分的清洗。

进一步地，盾构机100还包括第三排浆控制阀33，第三排浆控制阀33设在进浆出口31和第二逆循环管8的一端81之间以控制该部分进浆管3的通断。可选地，盾构机100还包括第四排浆控制阀53，第四排浆控制阀53设在第一逆循环管7的另一端72和排浆进口51之间以控制该部分排浆管5的通断。另外，排浆支管55上设有支管控制阀551用以控制排浆支管55的通断。

更进一步地，如图4所示，盾构机100还包括旁通管6，旁通管6的一端61与进浆管3连通，另一端62与排浆管5连通。旁通管6可以在盾构机100各种掘进模式切换时稳定泥浆流量，或在拼装管片时使用，不需要停止泥水环流系统，进浆泵34将泥浆泵送至进浆管3内，然后流入旁通管6内，再从旁通管6内流向排浆管5，通过排浆泵54排出。

具体地，如图4所示，旁通管6的一端61位于第三排浆控制阀33和第二逆循环管8的一端81之间，旁通管6的另一端62位于排浆支管55的另一端(如图1所示的下端)和第一逆循环管7的另一端72之间。由此，当盾构机100进行旁通模式时，可以关闭第三排浆控制阀33、第四排浆控制阀53、支管控制阀551、第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83，此时，进浆泵34泵送至进浆管3内的泥浆全部通过旁通管6流向排浆管5，并通过排浆泵54泵送至地面，可以避免泥浆进入土仓2内，从而便于盾构机100稳定泥浆流量。另外，旁通管6上设有旁通阀63以控制旁通管6的通断。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的盾构机100的控制方法。其中，盾构机100包括土压模式和泥水模式两种工作模式。

盾构机100还包括旁通管6，旁通管6的一端61与进浆管3连通，另一端62与排浆管5连通，盾构机100还包括第一逆循环管7和第二逆循环管8，第一逆循环管7的一端71与进浆管3连通，另一端72与排浆管5连通，第二逆循环管8的一端81与进浆管3连通且第二逆循环管8的一端81位于第一逆循环管7的一端71的靠近进浆出口31的一侧，另一端82与排浆管5连通，且第二逆循环管8的另一端82位于第一逆循环管7的另一端72的远离排浆进口51的一侧，

当盾构机100由土压模式向泥水模式转换时，控制方法包括：

S10：盾构机100停止掘进，关闭螺旋输送机4的输出端42的排渣门，使螺旋输送机4内部形成土塞；

S20：盾构机100运行旁通模式，泥浆由进浆管3进入到旁通管6后经排浆管5排出，保证泥浆管路通畅正常；

S30：采用保压模式往土仓2添加泥浆，关闭旁通管6，泥浆由进浆管3进入到土仓2内，通过气体保压系统操作来控制土仓2的压力平衡；

S40：土仓2充满泥浆后，切换到逆循环模式，泥浆由进浆管3进入到第一逆循环管7内，再流入排浆管5内，最后进入土仓2内，当土仓2内充满泥浆时，泥浆经过进浆管3、第二逆循环管8排入到排浆管5内并排出，将土仓2内渣土进行反复冲洗，同时使刀盘1低转速运转以进行搅拌渣土，同时开启自动泄压阀来调节土仓2压力；

S50：待逆循环模式能稳定运行一段时间后，再切换至掘进模式进行正常掘进，泥浆由进浆管3进入土仓2内，并经排浆管5将泥浆排出；

当盾构机100由泥水模式向土压模式转换时，控制方法包括：

T10：将刀盘1转速降低至0.5rpm以下，推进速度小于15mm/min，关闭进浆管3上的进浆泵34停止输送泥浆，以逆循环模式进行排浆，排浆期间通过排浆管5上的排浆泵54排浆流量和推进速度的配合来平衡土仓2压力；

T20：刀盘1切削下来的土体进入土仓2，并沉积到底部，土体慢慢上升，当刀盘1扭矩明显增大时，检测隔板21处的闸阀是否堵塞，检测位置由低到高，确保该位置的闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞，直至最高处的闸阀也出现完全堵塞现象；

需要说明的是，当该位置的闸阀被堵塞后，说明该位置处的泥浆已经排出。

T30：刀盘1停止旋转，盾构机100停止推进，继续以逆循环模式排浆，同时开启自动保压系统平衡土仓2压力，直至排浆泵54出现负压后，关闭排浆泵54以及进浆管3和排浆管5上的所有控制阀，将隔板处闸阀关闭。

T40：打开螺旋输送机4的排渣门，开度不大于20％，启动刀盘1，盾构机100开始推进，开始土压模式的操作，土仓2内的土体通过螺旋输送机4和皮带输送机9输送至地面。

具体地，下面参考图1-图2描述根据本发明一个具体实施例的盾构机100的控制方法。

当盾构机100由土压模式向泥水模式转换时，控制方法包括：

S10：盾构机100停止掘进，关闭螺旋输送机4的输出端42的排渣门，使螺旋输送机4内部形成土塞；

S20：盾构机100运行旁通模式，可以打开第一排浆控制阀、第二排浆控制阀43，关闭第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83，此时，进浆泵34泵送至进浆管3内的泥浆全部通过旁通管6流向排浆管5，并通过排浆泵54泵送至地面，保证泥浆管路通畅正常；

S30：采用保压模式往土仓2添加泥浆，可以关闭旁通阀63、第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83，打开第一排浆控制阀32、第三排将控制阀33，泥浆由进浆管3进入到土仓2内，通过气体保压系统操作来控制土仓2的压力平衡；

S40：土仓2充满泥浆后，切换到逆循环模式，第一排浆控制阀32和第二排浆控制阀43可以关闭，第一逆循环控制阀73、第二逆循环控制阀83和第三排将控制阀33、第四排浆控制阀53可以打开，进浆泵34将泥浆泵送至进浆管3内，并通过第一逆循环管7流入排浆管5内，然后经中间通道431流入土仓2内，当土仓2内的泥浆达到一定量时，泥浆通过进浆管3流向第二逆循环管8内，最后通过排浆泵54排出将土仓2内渣土进行反复冲洗，同时使刀盘1低转速运转以进行搅拌渣土，同时开启自动泄压阀来调节土仓2压力；

S50：待逆循环模式能稳定运行一段时间后，再切换至掘进模式进行正常掘进，关闭第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83，泥浆由进浆管3进入土仓2内，并经排浆管5将泥浆排出；

当盾构机100由泥水模式向土压模式转换时，控制方法包括：

T10：将刀盘1转速降低至0.5rpm以下，推进速度小于15mm/min，关闭进浆管3上的进浆泵34停止输送泥浆，关闭第四排将控制阀53，打开第二逆循环控制阀83，以逆循环模式进行排浆，土仓2内的泥浆经过进浆管3排入第二逆循环管8内，并经排浆管5排出，排浆期间通过排浆管5上的排浆泵54排浆流量和推进速度的配合来平衡土仓2压力；

T20：刀盘1切削下来的土体进入土仓2，并沉积到底部，土体慢慢上升，当刀盘1扭矩明显增大时，检测隔板21处的闸阀是否堵塞，检测位置由低到高，确保该位置的闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞，直至最高处的闸阀也出现完全堵塞现象；

需要说明的是，当该位置的闸阀被堵塞后，说明该位置处的泥浆已经排出。

T30：刀盘1停止旋转，盾构机100停止推进，继续以逆循环模式排浆，同时开启自动保压系统平衡土仓2压力，直至排浆泵54出现负压后，关闭排浆泵54以及进浆管3和排浆管5上的所有控制阀，将隔板处闸阀也关闭。

T40：打开螺旋输送机4的排渣门，开度不大于20％，启动刀盘1，盾构机100开始推进，开始土压模式的操作，土仓2内的土体通过螺旋输送机4上的螺旋叶片44和皮带输送机9输送至地面。

当盾构机100在土压模式工作时，当盾构机100遭遇富含水地层或易涌砂涌水地层时，在螺旋输送机4工作的同时，启动掘进模式，即启动进浆泵34，但需控制进浆流量，使新鲜的泥浆与开挖的土体混合，形成泥膜，这种泥膜可以贯穿刀盘1掌子面若干厘米深，对整个掌子面形成一个封闭的泥膜，防止涌砂涌水的发生，并同时开启排浆泵54，将混合的泥浆排至污水箱。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种螺旋输送机，其特征在于，所述螺旋输送机具有输入端和输出端且包括：

螺旋杆，所述螺旋杆内部中空以形成贯通其的中间通道；

螺旋叶片，所述螺旋叶片环绕在所述螺旋杆的外周壁上；和

用于驱动所述螺旋杆转动的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的螺旋输送机，其特征在于，所述螺旋杆的靠近所述输入端的位置处设有过滤件。

3.根据权利要求2所述的螺旋输送机，其特征在于，所述过滤件为孔板。

4.根据权利要求1所述的螺旋输送机，其特征在于，所述驱动组件包括：

液压马达；

蜗杆，所述蜗杆与所述液压马达的输出轴连接；和

涡轮，所述涡轮的外轮齿与所述蜗杆啮合，所述涡轮套设在所述螺旋杆上以驱动所述螺旋杆转动。

5.根据权利要求1所述的螺旋输送机，其特征在于，所述驱动组件包括：

液压马达；

减速机，所述减速机与所述液压马达的输出轴连接；

回转支撑，所述回转支撑与所述减速机连接；和

驱动法兰，所述驱动法兰与所述回转支撑连接，所述驱动法兰与所述螺旋叶片焊接连接。

6.一种盾构机，其特征在于，包括：

刀盘；

土仓，所述土仓设在所述刀盘的后侧；

进浆管，所述进浆管的进浆出口与所述土仓连通且位于所述土仓的上部；

根据权利要求1-5中任一项所述的螺旋输送机，所述螺旋输送机的输入端伸入至所述土仓内以适于将所述土仓内的泥土运送至所述土仓外，所述输入端位于所述土仓的底部，所述中间通道与所述土仓连通；

排浆管，所述排浆管的排浆进口与中间通道连通；

排浆支管，所述排浆支管的一端与相邻的两片所述螺旋叶片之间的空间连通，另一端与排浆管连通；以及

皮带输送机，所述皮带输送机的一端位于所述螺旋输送机的所述输出端的位置处。

7.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，还包括：

固定座，所述固定座与所述螺旋输送机连接且具有连接通道，所述连接通道的两端分别与所述中间通道连通和所述排浆管连通。

8.根据权利要求7所述的盾构机，其特征在于，所述固定座位于靠近所述输出端的位置处。

9.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，所述排浆支管的一端设在靠近所述输出端的位置处。

10.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，还包括：

第一逆循环管，所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通；

第二逆循环管，所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧，另一端与所述排浆管连通，且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的一侧；

第一逆循环控制阀，所述第一逆循环控制阀设在所述第一逆循环管上控制所述第一逆循环管的通断；

第二逆循环控制阀，所述第二逆循环控制阀设在所述第二逆循环管上控制所述第二逆循环管的通断；

第一排浆控制阀，所述第一排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述一端和所述第二逆循环管的所述一端之间；和

第二排浆控制阀，所述第二排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述另一端和所述第二逆循环管的所述另一端之间。

11.根据权利要求10所述的盾构机，其特征在于，还包括：

第三排浆控制阀，所述第三排浆控制阀设在所述进浆出口和所述第二逆循环管的一端之间。

12.根据权利要求10所述的盾构机，其特征在于，还包括：

第四排浆控制阀，所述第四排浆控制阀设在所述第一逆循环管的另一端和所述排浆进口之间。

13.根据权利要求11所述的盾构机，其特征在于，还包括：

旁通管，所述旁通管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通。

14.根据权利要求13所述的盾构机，其特征在于，所述旁通管的一端位于所述第三排浆控制阀和所述第二逆循环管的一端之间，所述旁通管的另一端位于所述排浆支管的另一端和所述第一逆循环管的另一端之间。

15.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，所述排浆支管上设有支管控制阀。

16.一种盾构机的控制方法，其特征在于，所述盾构机为根据权利要求6-15中任一项所述的盾构机，所述盾构机包括土压模式和泥水模式，所述盾构机还包括旁通管，所述旁通管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通，

所述盾构机还包括第一逆循环管和第二逆循环管，所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通，另一端与所述排浆管连通，所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧，另一端与排浆管连通，且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的一侧，

当所述盾构机由所述土压模式向所述泥水模式转换时，所述控制方法包括：

S10：所述盾构机停止掘进，关闭所述螺旋输送机的输出端的排渣门，使所述螺旋输送机内部形成土塞；

S20：所述盾构机运行旁通模式，泥浆由所述进浆管进入到所述旁通管后经所述排浆管排出，保证泥浆管路通畅正常；

S30：采用保压模式往所述土仓添加泥浆，关闭所述旁通管，所述泥浆由所述进浆管进入到所述土仓内，通过气体保压系统操作来控制所述土仓的压力平衡；

S40：所述土仓充满泥浆后，切换到逆循环模式，所述泥浆由所述进浆管进入到所述第一逆循环管内，再流入所述排浆管内，最后进入所述土仓内，当所述土仓内充满所述泥浆时，所述泥浆经过所述进浆管、所述第二逆循环管排入到所述排浆管内并排出，将所述土仓内渣土进行反复冲洗，同时使所述刀盘低转速运转以进行搅拌渣土，同时开启自动泄压阀来调节所述土仓压力；

S50：待所述逆循环模式能稳定运行一段时间后，再切换至掘进模式进行正常掘进，所述泥浆由所述进浆管进入所述土仓内，并经所述排浆管将所述泥浆排出；

当所述盾构机由所述泥水模式向所述土压模式转换时，所述控制方法包括：

T10：将所述刀盘转速降低至0.5rpm以下，推进速度小于15mm/min，关闭所述进浆管上的进浆泵停止输送泥浆，以所述逆循环模式进行排浆；排浆期间通过所述排浆管上的排浆泵排浆流量和所述推进速度的配合来平衡土仓压力；

T20：所述刀盘切削下来的土体进入所述土仓，并沉积到底部，所述土体慢慢上升，当所述刀盘扭矩明显增大时，检测隔板处的闸阀是否堵塞，检测位置由低到高，确保该位置的所述闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞，直至最高处的所述闸阀也出现完全堵塞现象；

T30：所述刀盘停止旋转，所述盾构机停止推进；继续以逆循环模式排浆，同时开启自动保压系统平衡所述土仓压力；直至所述排浆泵出现负压后，关闭所述排浆泵统，将所述隔板处所述闸阀关闭。

T40：打开所述螺旋输送机的所述排渣门，开度不大于20％，启动所述刀盘，所述盾构机开始推进，开始所述土压模式的操作，所述土仓内的土体通过所述螺旋输送机和所述皮带输送机输送至地面。