CN107989631A - 管幕顶管机出土装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管幕顶管机出土装置，包括：连接于顶管机的螺旋机的输土管路；与所述输土管路连接、并供盛放所述输土管路输送的泥土的搅拌箱，所述搅拌箱内装设有可转动的搅拌轴，通过所述搅拌轴的转动对所述搅拌箱内的泥土进行搅拌；与所述搅拌箱连接的注水系统，通过所述注水系统向所述搅拌箱内注水；以及与所述搅拌箱连通的排泥系统，通过所述排泥系统将所述搅拌箱内的泥土和水混合所形成的泥水排出。本发明的出土装置效率较高，适用于小口径管幕土压顶管机，具有结构简单，破碎冲刷能力强，出土快速，满足土压顶管机在实时推进过程中不间断出土。解决了小口径土压顶管机在长距离排泥的问题、人力运送出土效率低下和存在安全风险的问题。
Description
技术领域
本发明涉及管幕暗挖法顶管施工领域，特指一种管幕顶管机出土装置。
背景技术
随着城市建设的发展，人口密度大幅增加，交通工具越来越多，城市交通拥挤限制着城市发展，开发利用地下空间成为各方研究的重点，而施工方法是否恰当将直接影响施工效率和成本。管幕工法是非明挖工艺的一种，作为利用小口径顶管机建造大断面地下空间的施工技术，国外已经有20多年的发展历程，在日本、美国、新加坡和中国台北地区等应用于穿越道路，铁路，结构物，机场等下方的开挖工程，是一种较为成熟的施工方法。
目前，管幕法施工在国内也被广泛应用，土压顶管机对土体扰动较小，单小口径土压顶管机在中长距离上存在出土困难的问题，往往需要人工辅助出土，使得其生产效率低下，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种管幕顶管机出土装置，解决现有的土压顶管机在中长距离上存在出土困难的问题以及人工辅助出土存在生产效率地下和安全隐患的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供了一种管幕顶管机出土装置，包括：
连接于顶管机的螺旋机的输土管路；
与所述输土管路连接、并供盛放所述输土管路输送的泥土的搅拌箱，所述搅拌箱内装设有可转动的搅拌轴，通过所述搅拌轴的转动对所述搅拌箱内的泥土进行搅拌；
与所述搅拌箱连接的注水系统，通过所述注水系统向所述搅拌箱内注水；以及
与所述搅拌箱连通的排泥系统，通过所述排泥系统将所述搅拌箱内的泥土和水混合所形成的泥水排出。
本发明的出土装置效率较高，适用于小口径管幕土压顶管机，具有结构简单，破碎冲刷能力强，出土快速，满足土压顶管机在实时推进过程中不间断出土。解决了小口径土压顶管机在长距离排泥的问题、人力运送出土效率低下和存在安全风险的问题。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述输土管路包括与所述螺旋机的出土口密封连接的硬管和与所述硬管密封连接的软管，所述软管的另一端与所述搅拌箱密封连接。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述搅拌箱的顶板上开设有进土口，所述进土口靠近所述搅拌箱的前端板设置，所述进土口与所述输土管路的软管密封连接。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述硬管的管体上相对两侧设置有高压注入口，所述高压注入口与所述注水系统连通，且所述高压注入口上位于所述硬管内的开口呈倾斜状并朝向所述软管设置。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述搅拌轴上交错布设有多个搅拌叶片和多个平直刮板，所述平直刮板的端部接近所述搅拌箱的底部设置。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述搅拌箱的两侧部设有多个注水口，所述注水口与所述注水系统连通，所述注水系统通过所述注水口向所述搅拌箱内注水。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述注水系统包括有位于地面的水箱、与所述水箱连通的注水泵以及与所述注水泵连接的输水管，所述输水管与对应的注水口连通，所述水箱和所述注水泵之间连接有第一电动球阀和第一压力表，输水管上安装有注水流量计和手动球阀。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述搅拌箱的后端板的底部开设有与所述排泥系统连通的排泥口，所述搅拌箱内对应所述排泥口处设有罩设所述排泥口的格栅网架。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述搅拌轴上固设有刷板，所述刷板位于所述格栅网架的前侧，随着所述搅拌轴转动以搅动所述格栅网架前侧的泥土。
本发明管幕顶管机出土装置的进一步改进在于，所述排泥系统包括与所述排泥口连通的排泥泵、与所述排泥泵连接的排泥管路以及与所述排泥管路连通的沉淀池，所述沉淀池位于地面，所述排泥管路上装设有第二电动球阀、第二压力表和排泥流量计。
附图说明
图1为本发明管幕顶管机出土装置的结构示意图。
图2为本发明管幕顶管机出土装置中搅拌箱的结构示意图。
图3为本发明管幕顶管机出土装置中搅拌箱的剖视图。
图4为本发明管幕顶管机出土装置的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，本发明提供了一种管幕顶管机出土装置，用于解决小口径土压顶管机在长距离排泥的问题，避免了人力运送出土的效率低下及潜在的安全风险的问题。本发明的管幕顶管机出土装置通过设置搅拌箱接收涂土压顶管机的螺旋机输出的泥土，而后通过注水系统向搅拌箱内注水，搅拌箱内的搅拌轴对泥土和水进行搅拌，使得搅拌箱内的泥土迅速转变为泥水，而后通过排泥系统将泥水排出，形成了一种高效、稳定和可靠的出土装置。本发明的出土装置能够通过电路控制实现进水压力流量自动补偿，出土装置全自动工作，满足小口径管幕顶进的需要。本发明的出土装置的结构简单，破损冲刷能力强，出土快速，能够实现在土压顶管机实时推进过程中不间断出土，整体占用空间少，安全可靠，出土效率高，自动化程度高。下面结合附图对本发明管幕顶管机出土装置的结构进行说明。
参阅图1，显示了本发明管幕顶管机出土装置的结构示意图。参阅图4，显示了本发明管幕顶管机出土装置的工作原理图。下面结合图1和图4，对本发明提供的管幕顶管机出土装置的结构进行说明。
如图1和图4所示，本发明提供了一种管幕顶管机出土装置30与顶管机的螺旋机21的出土口相连接，用于实现顶管机的出土作业。该管幕顶管机出土装置30包括输土管路31、搅拌箱32、注水系统33以及排泥系统34，其中输土管路31与顶管机的螺旋机21连接，该输土管路31用于运送螺旋机21输出的泥土；搅拌箱32与输土管路31连接用于盛放输土管路31输送的泥土，该搅拌箱32内装设有可转动的搅拌轴321，通过搅拌轴321的转动对搅拌箱32内的泥土进行搅拌；注水系统33与搅拌箱32连接，通过注水系统33向搅拌箱32内注水，从而通过搅拌轴321的转动搅拌使得搅拌箱32内的泥土和水混合形成泥水；排泥系统34与搅拌箱32连通，通过排泥系统34将搅拌箱32内的泥土和水混合形成的泥水排出，从而实现了将螺旋机31排出的泥土顺利转换成泥水排出，避免了人力运送的效率低的问题，还解决了小口径土压顶管机在长距离出土存在困难的问题。
作为本发明的一较佳实施方式，输土管路31包括与螺旋机21的出土口密封连接的硬管311和与硬管311密封连接的软管313，该硬管311一端与螺旋机21的出土口密封连接，另一端与软管313密封连接，较佳地，在硬管311上与螺旋机21连接的端部设置有法兰盘，该法兰盘与螺旋机21的出土口相适配，连接时在法兰盘和螺旋机21的出土口之间垫设有O型密封圈进行密封连接。硬管311上与软管313连接的端部设置有DN250法兰，软管313的两端也设置有DN250法兰，将硬管311端部的DN250法兰和软管313一端的DN250法兰对接连接，并在对接处垫设密封垫密封。软管313的另一端与搅拌箱32密封连接，从而通过硬管311和软管313将螺旋机21输出的泥土输送至搅拌箱32内。软管313具有一定的伸长以及弯曲的变形能力，通过软管313的变形能够释放土压顶管机顶进过程中产生的作用力，使得搅拌箱32可以固定放置，提高了搅拌箱32的稳定性，也提高了出土装置30整体的稳定性。
进一步地，结合图3所示，为便于搅拌箱32接收输土管路31输送的泥土，搅拌箱32的顶板322上开设有进土口3221，该进土口3221靠近搅拌箱32的前端板323设置，进土口3221与输土管路31的软管313密封连接，将进出口3221设置在顶板322上，使得软管313输送的泥土能够顺利进入到搅拌箱32内。较佳地，在搅拌箱32的进土口3221上密封连接有接头管328，该接头管328的端部设置有DN250法兰，通过该DN250法兰将接头管328与软管313的一端的DN250法兰密封连接。
更进一步地，硬管311的管体上相对两侧设置有高压注入口3111，该高压注入口3111与注水系统33连通，且高压注入口3111上位于硬管311内的开口呈倾斜状并朝向软管313设置，通过注水系统33向高压注入口3111注水，由于高压注入口3111为倾斜状设置，使得注入到硬管311内的水斜向后喷射，能够冲碎螺旋机出土口至搅拌箱32之间的泥土，而不堵塞输土管路31，将泥土顺利地输送至搅拌箱32内。较佳地，高压注入口3111设置在硬管311的上部，该高压注入口3111呈倾斜地朝向搅拌箱32的进土口3221和硬管311的底部方向设置，使得注入的水斜向后向下喷射，提高了输土管路31的输送泥土的效率，避免了输土管路31发生堵塞现象。
作为本发明的另一较佳实施方式，如图1至图3所述，搅拌箱32包括有顶板322、前端板323、后端板324以及侧板325，该搅拌箱32为密封箱体，侧板325弯曲呈圆弧形，该圆弧形部分作为搅拌箱32的底，圆弧形的两端向上延伸在顶部形成矩形开口，该矩形开口处密封盖设顶板322，该顶板322包括一倾斜板和一矩形板，在倾斜板上开设有进土口3221，前端板323和后端板324均与侧板325密封连接，从而形成了搅拌箱32，该搅拌箱32内部形成了密封空间，该密封空间用于盛放泥土和水。
进一步地，搅拌轴321贯穿搅拌箱32设置，从搅拌箱32的前端板323处有部分伸出，从后端板324处也有部分伸出，搅拌轴321的中部位于搅拌箱32内，该搅拌轴321与前端板323和后端板324均密封连接，且能够确保搅拌轴321的自由转动。在前端板323的外侧面固设有轴承座326，通过该轴承座326支撑连接搅拌轴321上伸出前端板323的部分，通过该轴承座326支撑搅拌轴321。在后端板324处设置有电机327，该电机327与搅拌轴321上伸出后端板324的部分驱动连接，以驱动搅拌轴321进行转动。较佳地，在搅拌轴321上位于搅拌箱32内的部分上交错布设有多个搅拌叶片3211和多个平直刮板3212，搅拌叶片3211和平直刮板3212均通过连接柱垂直连接在搅拌轴321上，通过搅拌轴321的转动带动搅拌叶片3211和平直刮板3212的转动，搅拌叶片3211用于对搅拌箱32内的泥土进行搅拌，以使得泥土能够迅速地与水融合形成泥水。平直刮板3212的端部接近搅拌箱32的底部设置，较佳地，安装平直刮板3212的连接柱的长度大于安装搅拌叶片3211的连接柱的长度，使得平直刮板3212能够接触到搅拌箱32的底部，从而平直刮板3212在转动的过程中能够对沉积在搅拌箱32的侧板325的底部的泥土进行刮出，避免泥土固结在搅拌箱32的底部。
更进一步地，在搅拌箱32的两侧部设置有多个注水口3251，将注水口3251设置在侧板325上，将注水口3251与注水系统33连通，注水系统33通过注水口3251向搅拌箱32内注水。较佳地，在侧板325上布设六个注水口3251，靠近前端板323的四个注水口3251的出水方向设置为斜向后下，后部的两个注水口3251的出水方向朝向后端板324底部设置的排泥口3241设置。为保证泥土和水的顺利混合，在前端板323上设置出水方向为水平向后的两个注入口3251，从而使得搅拌箱32内进入的泥土能够迅速分解形成泥水，从而通过排泥系统排出。
再进一步地，搅拌箱32的顶板322上装设有压力传感器，用于实时检测搅拌箱32内的压力，通过压力传感器检测的压力来控制螺旋机21的出土量和注水系统33的注水量，从而避免出土过程而堵塞搅拌箱32，或者搅拌箱32内的水反溢至螺旋机21处。
作为本发明的再一较佳实施方式，如图4所示，注水系统33包括有位于地面10的水箱331、与水箱331连通的注水泵332以及与注水泵33连接的输水管333，水箱331内存储有水，在水箱331上装设有液位传感器338，该液位传感器338用于检测水箱331内的存储的水的液面高度，通过液位传感器338来控制箱水箱331内加水。注水泵332将水箱331内存储的水经由输水管333泵送至搅拌箱32内，输水管333与搅拌箱32上的注水口3251对应连通，该输水管333通过多个软管支路连通对应的注水口3251，在输水管333上另外连通两个软管支路，将该两个软管支路与输土管路31的硬管311上的高压注入口3111连通。在水箱331和注水泵332之间连接有第一电动球阀334和第一压力表335，通过第一电动球阀334控制注水泵332与水箱331的连通状态，第一压力表335用来检测水压力。在输水管333上安装有注水流量计336和手动球阀337，通过注水流量计336检测注水量，手动球阀337对应设于每一个软管支路上，用于控制该软管支路的启闭，手动球阀337的启闭操作为人工操作，通过设置手动球阀337，提供出土装置30的应急控制。
较佳地，注水泵332采用变频泵，能够调节水量大小以及水压力，根据检测的注水量和水压力来调节注水泵332的工作频率。
作为本发明的又一较佳实施方式，如图3所示，在搅拌箱32的后端板324的底部开设有与排泥系统34连通的排泥口3241，该排泥口3241处密封连接有一输泥管3242，该输泥管3242与排泥系统34连通，在搅拌箱32内对应排泥口3241处设有罩设该排泥口3241的格栅网架329，该格栅网架329挡设在排泥口3241处，使得搅拌箱32内的泥水经过格栅网架329的过滤再进入到排泥口3241，进而从排泥口3241排出，使得较大颗粒的泥土被挡在了格栅网架329的外侧，避免了排泥口3241的堵塞现象的发生。
进一步地，在搅拌轴321上固设有刷板3213，该刷板3213通过连接柱垂直固设在搅拌轴321上，该刷板3213位于格栅网架329的前侧，随着搅拌轴321转动以搅动格栅网架329前侧的泥土，避免阻挡在格栅网架329外侧的大颗粒泥土堵塞格栅网架329，防止格栅网架329的堵塞。
作为本发明的再又一较佳实施方式，如图4所示，排泥系统34包括与排泥口3241连通的排泥泵341、与排泥泵341连接的排泥管路342以及与排泥管路342连通的沉淀池(图中未示出)，该沉淀池位于地面10上，排泥管路342上装设有第二电动球阀343、第二压力表344和排泥流量计345，通过第二电动球阀343控制排泥管路342的启闭，第二压力表344用于检测排泥管路342的压力，排泥流量计345用于检测排泥量的大小。较佳地，该排泥管路342还包括有与第二电动球阀343并联的中继支路346，该中继支路346为另一条输泥管道，该中继支路346与第二电动球阀343所在的输泥管道并联，在中继支路346上设置有接力泵347和设于接力泵347两端的第三电动球阀348，该两个第三电动球阀348为常闭状态，使得中继支路346处于关闭状态，而第二电动球阀343为打开状态，第二电动球阀343所在的输泥管道为连通状态，进行泥水的输送，当第二压力表344检测的排泥管路342的泥水压力低于阈值时，开启第三电动球阀343，使得中继支路346连通，通过接力泵347增加泥水的泵送压力，该中继支路346用于排泥管路342较长时使用，能够提高泥水的排出效率。
较佳地，排泥泵341采用固定频率的泵体，其能够泵送带有一定颗粒的泥水。提高节能环保效果，将沉淀池与水箱331连通，将沉淀池内沉淀形成的清水输送至水箱331中进行循环利用。
作为本发明的再又一较佳实施方式，本发明的管幕顶管机出土装置还包括控制系统，该控制系统可以为独立的结构，也可以集成在顶管机的操作系统中。控制系统与搅拌箱32上设置的压力传感器、水箱331上的压力传感器338、注水泵332、第一电动球阀334、第一压力表335、注水流量计336、第二电动球阀343、排泥泵341、第二压力表344、排泥流量计345、接力泵347以及第三电动球阀348控制连接，控制系统能够控制压力传感器、水箱331上的压力传感器338、注水泵332、第一电动球阀334、第一压力表335、注水流量计336、第二电动球阀343、排泥泵341、第二压力表344、排泥流量计345、接力泵347以及第三电动球阀348的启闭，还能够结构该些设备的检测数据，在控制系统内设置有阈值参数，通过控制系统来控制出土装置的自动运行，并根据实际的注水量、注水压力、泥水压力以及排泥量来控制条件各个设备的运行，比如：在压力传感器检测的搅拌箱32的压力大于阈值时，控制系统控制注水泵332的运行频率，减少注水量，还将发送信号至螺旋机并控制螺旋机的出土量。
本发明提供的出土装置30可将搅拌箱32固定在管节上，跟随着管节和顶管机一起向前移动，在顶管机的整个顶进过程中只需在增加管节时停机加长管线，其余时间排泥可同顶进施工同步进行，且注水、排泥系统通过电路和控制系统实现全自动控制，实现了自动开启、关闭以及自动补偿调节等的功能。
本发明的出土装置30能够通过电路控制实现进水压力流量自动补偿，全自动工作，满足小口径管幕顶进的需要。所需的结构简单，破碎冲刷能力强，出土快速，满足了土压顶管机在实时推进过程中，不间断出土。整体占用空间少，安全可靠，生产效率高，自动化程度高。满足顶管机在实时推进，纠偏过程中不间断出土。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种管幕顶管机出土装置，其特征在于，包括：
连接于顶管机的螺旋机的输土管路；
与所述输土管路连接、并供盛放所述输土管路输送的泥土的搅拌箱，所述搅拌箱内装设有可转动的搅拌轴，通过所述搅拌轴的转动对所述搅拌箱内的泥土进行搅拌；
与所述搅拌箱连接的注水系统，通过所述注水系统向所述搅拌箱内注水；以及
与所述搅拌箱连通的排泥系统，通过所述排泥系统将所述搅拌箱内的泥土和水混合所形成的泥水排出。
2.如权利要求1所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述输土管路包括与所述螺旋机的出土口密封连接的硬管和与所述硬管密封连接的软管，所述软管的另一端与所述搅拌箱密封连接。
3.如权利要求2所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述搅拌箱的顶板上开设有进土口，所述进土口靠近所述搅拌箱的前端板设置，所述进土口与所述输土管路的软管密封连接。
4.如权利要求2所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述硬管的管体上相对两侧设置有高压注入口，所述高压注入口与所述注水系统连通，且所述高压注入口上位于所述硬管内的开口呈倾斜状并朝向所述软管设置。
5.如权利要求1所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述搅拌轴上交错布设有多个搅拌叶片和多个平直刮板，所述平直刮板的端部接近所述搅拌箱的底部设置。
6.如权利要求1所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述搅拌箱的两侧部设有多个注水口，所述注水口与所述注水系统连通，所述注水系统通过所述注水口向所述搅拌箱内注水。
7.如权利要求6所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述注水系统包括有位于地面的水箱、与所述水箱连通的注水泵以及与所述注水泵连接的输水管，所述输水管与对应的注水口连通，所述水箱和所述注水泵之间连接有第一电动球阀和第一压力表，输水管上安装有注水流量计和手动球阀。
8.如权利要求1所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述搅拌箱的后端板的底部开设有与所述排泥系统连通的排泥口，所述搅拌箱内对应所述排泥口处设有罩设所述排泥口的格栅网架。
9.如权利要求8所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述搅拌轴上固设有刷板，所述刷板位于所述格栅网架的前侧，随着所述搅拌轴转动以搅动所述格栅网架前侧的泥土。
10.如权利要求8所述的管幕顶管机出土装置，其特征在于，所述排泥系统包括与所述排泥口连通的排泥泵、与所述排泥泵连接的排泥管路以及与所述排泥管路连通的沉淀池，所述沉淀池位于地面，所述排泥管路上装设有第二电动球阀、第二压力表和排泥流量计。
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