CN108426988A - 一种新型的土压平衡式渣土改良试验台 - Google Patents
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Abstract
一种新型的土压平衡式渣土改良试验台，包括液压缸、筒体、螺旋输送机，筒体的顶部设有进土口、底部设有出渣口；液压缸固设在筒体的一侧，其活塞位于筒体内；筒体的另一侧穿设有传动轴，该传动轴上设有刀盘、搅拌叶片，刀盘与筒体共同构成土仓，搅拌叶片位于土仓内；筒体的另一侧还设有管接头及多个土压传感器，管接头与泡沫发生器连通；螺旋输送机由电机Ⅱ通过减速机驱动，其进口端位于所述土仓的底部；该螺旋输送机上还设有出土仓门，该出土仓门位于筒体外部并由油缸驱动。所述试验台在盾构机出发施工前，对不同的地质渣土进行各种型号的改良剂效果试验，针对各个施工段选定效果最优的渣土改良剂，保证盾构施工的正常进行。
Description
技术领域
本发明属于渣土改良技术领域，具体设计一种新型的土压平衡式渣土改良试验台。
背景技术
目前我国的地下工程(如地铁、隧道)施工，都要使用盾构机。在城市地下进行施工时使用盾构机必须保证盾构机土仓压力和地面压力平衡，这样才能保证对地面上的建筑和设施扰动最小。盾构机土仓的压力是由土压传感器测量，如果土仓压力高于地面压力，则螺旋输送机输送渣土的速度加快，土仓压力下降，当下降到设定值时，螺旋输送机输送渣土的速度下降，这样不断地控制调节螺旋输送机输送渣土的速度，可以实时调节盾构机土仓压力，保证盾构机土仓压力和地面压力基本平衡。但是地下盾构机施工的地质条件是变化的，有些地质条件下，盾构机刀盘切下的渣土粘性特别大，螺旋输送机出渣土不畅，造成盾构机土仓压力增大，大于地面压力，使地面隆起，破坏地面建筑，此时必须在渣土仓添加渣土改良剂泡沫，改善渣土流动性，使螺旋输送机出渣土顺畅；有些地质条件下，渣土是沙质土，含水量大，渣土流动性太好，造成螺旋输送机喷涌，使盾构机渣土仓压力迅速降低，小于地面压力，造成地面塌陷，破坏地面建筑和设施，造成巨大损失，这时就需要对渣土仓添加渣土改良剂，使渣土的粘性加大，使盾构机按照控制要求正常出土，保证土仓的压力。因此针对不同的地质条件，必须选择不同的渣土改良剂，但是目前市面上的渣土改良剂种类繁多，也没有专门的渣土改良剂性能试验平台，通常都是依据经验去选择，难免存在偏差，进而造成施工效率低，地面隆起或塌陷的风险增大。
发明内容
针对前述问题，本发明的目的在于提出一种新型的土压平衡式渣土改良试验台，针对不同情况的地质渣土进行各种型号的渣土改良剂的效果试验，针对各个施工段分别选择效果最优的渣土改良剂，保证盾构施工的正常进行。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种新型的土压平衡式渣土改良试验台，包括液压缸1、筒体2、泡沫发生器7、螺旋输送机13，筒体2的顶部设有进土口3，其底部设有出渣口16；液压缸1固设在筒体2的一侧，其活塞101位于筒体2内，用于对由进土口3添加的试验渣土施压；筒体2的另一侧穿设有由电机Ⅰ11通过减速机驱动的传动轴17，该传动轴17上设有刀盘4、搅拌叶片5，刀盘4与筒体2共同构成土仓A，搅拌叶片5位于该土仓A内；
所述筒体2的另一侧还设有管接头6及多个用于检测土仓压力的土压传感器12，管接头6与泡沫发生器7连通；泡沫发生器7通过管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ分别添加水、空气、渣土改良剂并产生改良剂泡沫；
螺旋输送机13由电机Ⅱ14通过减速机驱动，其进口端位于所述土仓A的底部；该螺旋输送机13上还设有出土仓门18，该出土仓门18位于筒体2外部并由油缸15驱动实现打开或关闭；
所述液压缸1、泡沫发生器7、电机Ⅰ11、电机Ⅱ14、油缸15及土压传感器12均与控制器连接。
进一步的，所述筒体2、泡沫发生器7、电机Ⅰ11、电机Ⅱ14、油缸15分别安装在相应的支撑架。
进一步的，多个所述土压传感器12在筒体2的另一侧面呈环形布置。
借由前述技术方案，本发明提出的土压平衡式渣土改良试验台，在盾构机出发施工前，能够对不同的地质渣土进行各种型号的改良剂效果试验，针对各个施工段选定效果最优的渣土改良剂，保证盾构施工的正常进行，提高施工效率，降低地面隆起或塌陷的风险。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一种土压平衡式渣土改良试验台的示意图。
【主要元件符号说明】
1-液压缸 101-活塞
2-筒体
3-进土口
4-刀盘
5-搅拌叶片
6-管接头
7-泡沫发生器
8-管道Ⅰ
9-管道Ⅱ
10-管道Ⅲ
11-电机Ⅰ
12-土压传感器
13-螺旋输送机
14-电机Ⅱ
15-油缸
16-出渣口
17-传动轴
18-出土仓门
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种土压平衡式渣土改良试验台结构及方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，一种新型的土压平衡式渣土改良试验台，包括液压缸1、筒体2、泡沫发生器7、螺旋输送机13，筒体2的顶部设有用于渣土进入的进土口3，其底部设有残留渣土清出的出渣口16。液压缸1固设在筒体2一侧，其活塞101定位于筒体2内，该活塞101的形状与筒体2内腔的截面形状一致，在活塞杆的推动下活塞101沿筒体的轴线方向移动对渣土施压，模拟盾构机刀盘掘进时的压力。筒体2的另一侧(即液压缸1的相对侧)通过轴承穿设有传动轴17，该传动轴17由电机Ⅰ11通过减速机驱动实现转动，其上沿轴线方向依次装设有刀盘4、搅拌叶片5，刀盘4与筒体2构成的空腔为土仓A，搅拌叶片5位于该土仓A内。
所述筒体2的另一侧还设有一个管接头6及多个土压传感器12，多个土压传感器12呈环形布置，用于检测土仓A的压力；管接头6与泡沫发生器7连通，水、空气和渣土改良剂分别通过管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ按照比例添加至泡沫发生器7内，经泡沫发生器7作用后渣土改良剂泡沫通过管接头6进入土仓A内。
螺旋输送机13由电机Ⅱ14通过减速机驱动实现旋转，其进口端位于土仓A的底部。所述螺旋输送机13上还设有出土仓门18，该出土仓门18由油缸15驱动，正常出土时出土仓门18打开，当螺旋输送机出现喷涌情况时出土仓门18关闭。
所述液压缸1、泡沫发生器7、电机Ⅰ11、电机Ⅱ14、油缸15及土压传感器12均与控制器连接，土压传感器12将检测到的土仓压力数据传输至控制器进行处理，控制器输出控制电机Ⅱ14的转动速率，控制出渣土速度。
作为本发明的进一步改善，筒体2、泡沫发生器7、电机Ⅰ11、电机Ⅱ14、油缸15分别安装在相应的支撑架。
本发明一种新型的土压平衡式渣土改良试验台的工作原理如下：
将施工段Ⅰ的试验渣土由进土口3添加至筒体2内，添加完成后关闭进土口3.然后通过控制器启动液压缸1、泡沫发生器7、电机Ⅰ11、电机Ⅱ14、油缸15，液压缸1推动活塞对渣土施压，模拟地下工程施工时盾构机刀盘掘进时的压力；电动机Ⅰ11通过减速机驱动传动轴17及传动轴上布设的刀盘4、搅拌叶片5转动，刀盘4对土体进行切削，切削后的渣土通过刀盘4上的开口进入土仓A内；通过管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ按照比例向泡沫发生器7内添加水、空气和渣土改良剂，泡沫发生器7产生改良剂泡沫并将其持续加入土仓A内，由旋转的搅拌叶片5将渣土和改良剂泡沫搅拌均匀；土压传感器12将检测到的土仓压力传递给控制器，控制器输出控制电机Ⅱ14的转动速率，控制出渣土速度；正常出土时油缸15驱动出土仓门18打开，螺旋输送机13携带渣土并将其从出土仓门18送出，一旦螺旋输送机出现喷涌情况时油缸15驱动出土仓门18关闭。在试验的过程中通过控制器查看多个土压传感器12检测到的土仓压力数据，采用某种渣土改良剂时土仓压力维持与预定的压力值基本平衡，则在施工段Ⅰ施工时采用该种渣土改良剂。
施工段Ⅰ的渣土试验完成后，打开出渣口16，将筒体2内残留的渣土清理干净，清理完成后关闭出渣口16。
按照前述过程依次对施工段Ⅱ、施工段Ⅲ、施工段Ⅳ、施工段Ⅴ等不同施工段的渣土进行试验，分别选定不同施工段施工时采用的渣土改良剂的种类。
以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术方案范围内，依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种新型的土压平衡式渣土改良试验台，其特征在于包括液压缸(1)、筒体(2)、泡沫发生器(7)、螺旋输送机(13)，筒体(2)的顶部设有进土口(3)，其底部设有出渣口(16)；液压缸(1)固设在筒体(2)的一侧，其活塞(101)位于筒体(2)内，对由进土口(3)添加的试验渣土施压；筒体(2)的另一侧穿设有由电机Ⅰ(11)通过减速机驱动的传动轴(17)，该传动轴(17)上设有刀盘(4)、搅拌叶片(5)，刀盘(4)与筒体(2)共同构成土仓(A)，搅拌叶片(5)位于该土仓(A)内；
所述筒体(2)的另一侧还设有管接头(6)及多个用于检测土仓压力的土压传感器(12)，管接头(6)与泡沫发生器(7)连通；泡沫发生器(7)通过管道Ⅰ(8)、管道Ⅱ(9)、管道Ⅲ(10)分别添加水、空气、渣土改良剂并产生改良剂泡沫；
螺旋输送机(13)由电机Ⅱ(14)通过减速机驱动，其进口端位于所述土仓(A)的底部；该螺旋输送机(13)上还设有出土仓门(18)，该出土仓门(18)位于筒体(2)外部并由油缸(15)驱动实现打开或关闭；
所述液压缸(1)、泡沫发生器(7)、电机Ⅰ(11)、电机Ⅱ(14)、油缸(15)及土压传感器(12)均与控制器连接。
2.如权利要求1所述的土压平衡式渣土改良试验台，其特征在于所述筒体(2)、泡沫发生器(7)、电机Ⅰ(11)、电机Ⅱ(14)、油缸(15)分别安装在相应的支撑架。
3.如权利要求1所述的土压平衡式渣土改良试验台，其特征在于多个所述土压传感器(12)在筒体(2)的另一侧面呈环形布置。
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