CN108868783B - 一种用于顶管机纠偏的挤泥装置及其纠偏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于顶管机纠偏的挤泥装置，包括前盾、后盾、打泥泵系统、注泥口和铰接装置，所述打泥泵系统包括电机、搅拌螺旋泵、浓泥输送泵和泥料斗，所述泥料斗的出泥口通过管道与搅拌螺旋泵相连，所述搅拌螺旋泵的搅拌轴与电机相连，所述搅拌螺旋泵的出泥口通过管道与浓泥输送泵相连，所述浓泥输送泵的出泥口通过管道与注泥口相连，所述注泥口与浓泥输送泵之间的管道上依次安装有监控浓泥流量的流量计、监控注泥口和前盾压力差的压差传感器。本发明还公开了顶管机纠偏方法。本发明不仅结构简单紧凑，而且通过浓泥的挤压效果纠正顶管机的掘进方向，既环保又低成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程施工设备领域，具体设计一种用于顶管机纠偏的挤泥装置及其纠偏方法。
背景技术
顶管机的推进油缸一般布置在始发井，距离顶管机机身较远地方。当顶管机出现姿态不合适需要调整时，例如刀盘栽头(低头)，就需要用铰接系统将盾体纠正到预定的掘进线路上。但一般顶管机都是用于较浅地层，土体的反作用力较小，造成铰接纠偏不理想或不受控。顶管机盾体只是在铰接系统的作用下形成一定角度，掘进方向依然顺着土力弱小的方向前进(大多数是向下，通俗叫“栽头”)，这样不利于顶管机纠偏。
中国专利申请CN201520217512.3公开了“大口径顶管机两级纠偏系统”，该系统设置了二级纠偏装置，因此能确保双向线性和纠偏姿态控制，能实现小曲率半径及双向曲线同时顶进，进而解决大口径混凝土曲线顶进过程中的轨迹控制问题，但是该系统完全依靠纠偏油缸，纠偏油缸成本高，而且顶力有限，无法进行精准的纠偏。
发明内容：
针对现有技术不足，本发明提供一种用于顶管机纠偏的挤泥装置及其纠偏方法，本发明精度高、装置简单紧凑，而利用浓泥纠偏更是环保经济，原材料成本低。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种用于顶管机纠偏的挤泥装置，包括前盾、后盾、打泥泵系统、注泥口和铰接装置，所述打泥泵系统包括电机、搅拌螺旋泵、浓泥输送泵和泥料斗，所述泥料斗的出泥口通过管道与搅拌螺旋泵相连，所述搅拌螺旋泵的搅拌轴与电机相连，所述搅拌螺旋泵的出泥口通过管道与浓泥输送泵相连，所述浓泥输送泵的出泥口通过管道与注泥口相连，所述注泥口设置于前盾的四个内壁上，所述注泥口与浓泥输送泵之间的管道上依次安装有监控浓泥流量的流量计、监控注泥口和前盾压力差的压差传感器；所述铰接装置设置于顶管机内部，所述铰接装置铰接在前盾与后盾之间。
作为本发明的一种优化，所述打泥泵系统还包括油箱、液压泵和液压控制阀组，所述油箱的出油口通过油管与液压泵相连，所述液压泵出油口通过油管与浓泥输送泵相连，所述浓泥输送泵的出油口通过油管与油箱相连；所述液压控制阀组安装在油管上，这样设计，可以根据压差传感器的压力差，利用液压控制阀组控制液压泵的流量。
作为本发明的一种优化，所述前盾的四个内壁包括顶壁，底壁，左侧壁，右侧壁，其中顶壁上设置有4个注泥口，直径均为50mm，底壁上设置有3个注泥口，直径均为100mm，左侧壁和右侧壁上分别设置有1个注泥口，直径均为100mm。，这样设计，是因为顶管机向上纠偏需要较大压力，向下次之，左右两侧则不需要太大压力。
作为本发明的一种优化，所述注泥口上安装有球阀，这样设计，可以精密控制注泥口的开关。
作为本发明的一种优化，所述铰接装置的数量为12个，以3个为一组分别铰接于盾体的四个内壁上。
作为本发明的一种优化，所述铰接装置设置为附带随动功能的铰接装置。
作为本发明的一种优化，所述注泥口与浓泥输送泵之间的管道上还安装有用于检测注泥口压力的压力计。
一种顶管机纠偏的方法，包括步骤：
(1)确定顶管机纠偏方向和设置好压差传感器的额定值；
(2)利用铰接装置将盾体向纠偏方向铰接，使盾体产生偏移角度；
(3)利用打泥泵系统向注泥口输送浓泥，打开顶管机需要注泥一侧的注泥口，并开始注泥，补充盾体与土体的空隙形成挤泥层；
(4)通过压差传感器反馈的压力值，调节打泥泵系统的浓泥输送流量；
(5)当压差传感器的检测数值等于设定的额定数值时，打泥泵系统停止工作；
(6)顶管机向前运动，直到掘进线路恢复到既定线路后，再缓慢恢复铰接装置。
本发明的有益效果在于：
本发明通过打泥泵系统将浓泥打入盾体一侧，补充盾体与土体的空隙及加强土体的强度，增强了土体对盾体的反作用力，从而实现盾体运动纠偏，这样实现了顶管机的精密纠偏，而且采用浓土这一原料，大大降低了成本，同时不会对施工环境造成污染，非常环保。同时本发明的挤泥装置结构简单紧凑，采用模块化组成，组装拆卸也非常简单，方便运输。
附图说明
图1为本发明挤泥装置的结构示意图；
图2为本发明打泥泵系统的结构示意图；
图3为本发明顶管机横截面的结构示意图。
附图标记：1、前盾；2、后盾；3、打泥泵系统；4、注泥口；5、铰接装置；6、电机；7、搅拌螺旋泵；8、浓泥输送泵；9、泥料斗；10、流量计；11、压差传感器；12、压力计；13、油箱；14、液压泵；15、液压控制阀组；16、挤泥层。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1、图2所示，一种用于顶管机纠偏的挤泥装置，包括前盾1、后盾2、打泥泵系统3、注泥口4和铰接装置5，所述打泥泵系统3包括电机6、搅拌螺旋泵7、浓泥输送泵8和泥料斗9，所述泥料斗9的出泥口通过管道与搅拌螺旋泵7相连，所述搅拌螺旋泵7的搅拌轴与电机6相连，所述搅拌螺旋泵7的出泥口通过管道与浓泥输送泵8相连，所述浓泥输送泵8的出泥口分别通过管道与多个注泥口4相连，所述多个注泥口4分别设置于前盾1的四个内壁上，所述注泥口4与浓泥输送泵8之间的管道上依次安装有监控浓泥流量的流量计10、监控注泥口4与前盾1压力差的压差传感器11和用于检测注泥口4压力的压力计；所述打泥泵系统3还包括油箱13、液压泵14和液压控制阀组15，所述油箱13的出油口通过油管与液压泵14相连，所述液压泵14出油口通过油管与浓泥输送泵8相连，所述浓泥输送泵8的出油口通过油管与油箱13相连；所述液压控制阀组15安装在油管上。所述铰接装置5设置于顶管机内部，所述铰接装置5铰接在前盾1与后盾2之间。
如图3所示，所述前盾1的四个内壁包括顶壁，底壁，左侧壁，右侧壁，其中顶壁上设置有4个注泥口4，直径均为50mm，底壁上设置有3个注泥口4，直径均为100mm，左侧壁和右侧壁上分别设置有1个注泥口4，直径均为100mm，所述注泥口4上安装有球阀；所述铰接装置5的数量为12个，以3个为一组分别铰接于盾体的四个内壁上，所述铰接装置5设置为附带随动功能的铰接装置5。
一种顶管机纠偏的方法，包括步骤：
(1)确定顶管机纠偏方向，设定压差传感器11的额定值；
(2)利用铰接装置5将盾体向纠偏方向铰接，使盾体产生偏移角度；
(3)利用打泥泵系统3向注泥口4输送浓泥，打开顶管机需要注泥一侧的注泥口4，并开始注泥，补充盾体与土体的空隙形成挤泥层16；
(4)通过压差传感器11反馈的压力值，调节打泥泵系统3的浓泥输送流量；
(5)当压差传感器11的检测数值等于设定的额定数值时，打泥泵系统3停止工作；
(6)顶管机向前运动，直到掘进线路恢复到既定线路后，再缓慢恢复铰接装置5。
以顶管机向上偏移为例，本发明工作过程如下：
顶管机利用铰接装置5向上纠偏，盾体与土体形成一定间隙，浓泥在泥料斗9中贮存，经过双液和多液混合搅拌后进入搅拌螺旋泵7，并将浓泥输送到浓泥输送泵8吸口。浓泥输送泵8将浓泥以高压高流速的状态输送到的盾体上的注泥口4，注泥口4将浓泥输送至盾体与土体之间的间隙之间，形成一个挤泥层16；随后根据压差传感器11的数值，调节浓泥输送泵8，控制浓泥的输送流量，直到当盾体受到的压力平衡后，关闭打泥泵系统3。最后顶管机向前掘进，直到掘进线路恢复到既定线路后，再缓慢恢复铰接装置5，完成纠偏。
本发明的有益效果在于：
本发明通过打泥泵系统3将浓泥打入盾体一侧，补充盾体与土体的空隙及加强土体的强度，增强了土体对盾体的反作用力，从而实现盾体运动纠偏，这样实现了顶管机的精密纠偏，而且采用浓土这一原料，大大降低了成本，同时不会对施工环境造成污染，非常环保。同时本发明的挤泥装置结构简单紧凑，采用模块化组成，组装拆卸也非常简单，方便运输。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于顶管机纠偏的挤泥装置，包括前盾、后盾、打泥泵系统、注泥口和铰接装置，其特征在于：所述打泥泵系统包括电机、搅拌螺旋泵、浓泥输送泵和泥料斗，所述泥料斗的出泥口通过管道与搅拌螺旋泵相连，所述搅拌螺旋泵的搅拌轴与电机相连，所述搅拌螺旋泵的出泥口通过管道与浓泥输送泵相连，所述浓泥输送泵的出泥口分别通过管道与多个注泥口相连，所述多个注泥口分别设置于前盾的四个内壁上，所述注泥口与浓泥输送泵之间的管道上依次安装有监控浓泥流量的流量计、监控注泥口和前盾压力差的压差传感器；所述铰接装置设置于顶管机内部，铰接在前盾与后盾之间；
所述打泥泵系统还包括油箱、液压泵和液压控制阀组，所述油箱的出油口通过油管与液压泵相连，所述液压泵出油口通过油管与浓泥输送泵相连，所述浓泥输送泵的出油口通过油管与油箱相连；所述液压控制阀组安装在油管上；
所述注泥口上安装有球阀。
2.根据权利要求1所述的用于顶管机纠偏的挤泥装置，其特征在于，所述前盾的四个内壁包括顶壁，底壁，左侧壁，右侧壁，其中顶壁上设置有4个注泥口，直径均为50mm，底壁上设置有3个注泥口，直径均为100mm，左侧壁和右侧壁上分别设置有1个注泥口，直径均为100mm。
3.根据权利要求1所述的用于顶管机纠偏的挤泥装置，其特征在于，所述铰接装置的数量为12个，以3个为一组，四组分别铰接于盾体的四个内壁上。
4.根据权利要求1所述的用于顶管机纠偏的挤泥装置，其特征在于，所述铰接装置为附带随动功能的铰接装置。
5.根据权利要求1所述的用于顶管机纠偏的挤泥装置，其特征在于，所述注泥口与浓泥输送泵之间的管道上还安装有用于检测注泥口压力的压力计。
6.一种顶管机纠偏的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)确定顶管机纠偏方向，设定压差传感器的额定值；
(2)利用铰接装置将盾体向纠偏方向铰接，使盾体产生偏移角度；
(3)利用打泥泵系统向注泥口输送浓泥，打开顶管机需要注泥一侧的注泥口，并开始注泥，补充盾体与土体的空隙形成挤泥层；
(4)通过压差传感器反馈的压力值，调节打泥泵系统的浓泥输送流量；
(5)当压差传感器的检测数值等于设定的所述额定值时，打泥泵系统停止工作；
(6)顶管机向前运动，直到掘进线路恢复到既定线路后，再缓慢恢复铰接装置。
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