CN108915716A - 用于双模盾构机的出渣设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于双模盾构机的出渣设备及其使用方法，包括：渣土泵，其料斗位于螺旋机的下方，渣土泵的泵管连通地面的渣土坑；所述料斗的正上方倾斜设置有震动筛网，所述震动筛网的较低的一侧设置有弃土斗，其为内中空且上端开口的容器。本发明具有提高始发阶段的施工效率、优化台车内部环境、减少设备损耗、减少渣土运输过程中的安全隐患的优点，可广泛应用于盾构施工技术领域。

Description

用于双模盾构机的出渣设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于双模盾构机的出渣设备及其使用方法。

背景技术

近年来，随着轨道交通事业的迅猛发展，为了适应各种复杂地层掘进，盾构机设备研发技术和施工技术已经得到了长足的发展。土压平衡、泥水平衡双模盾构机研制和推广对土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机来说是一个很好的补充，其兼具土压平衡和泥水平衡两种施工模式，可有效拓宽盾构法的地层适应性。双模盾构机可实现同一台盾构机在隧道开挖期间掘进模式的转换，也可仅使用其中任意一种模式进行隧道开挖施工。

盾构始发是盾构法施工的主要技术难题之一，尤其对于始发井场地还不具备始发条件或始发井场地受到限制情况下的土压平衡模式下盾构始发施工来说，始发阶段的渣土运输问题尤为棘手。这种情况下，盾构机每掘进一环都需要渣土车和龙门吊来回多次的运送，不但严重影响了始发阶段的施工效率，过于频繁的渣土水平和垂直运输还增加了电瓶车脱轨、溜车以及龙门吊垂直运输中的安全隐患。渣土在经过皮带机和渣土车运输过程中时常还会发生一定程度的飞溅和外溢，影响台车内部和隧道内工作环境，加剧设备的损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高始发阶段的施工效率、优化台车内部环境、减少设备损耗、减少渣土运输过程中的安全隐患的用于双模盾构机的出渣设备及其使用方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于双模盾构机的出渣设备，螺旋机位于双模盾构机内，包括：

渣土泵，其料斗位于螺旋机的下方，渣土泵的泵管连通地面的渣土坑；所述料斗的正上方倾斜设置有震动筛网，所述震动筛网的较低的一侧设置有弃土斗，其为内中空且上端开口的容器。

优选地，所述泵管安装于泥水模式下的排泥浆管中。

优选地，所述泵管的内径为125mm，所述震动筛网的筛分粒径为40mm。

优选地，所述的用于双模盾构机的出渣设备，还包括：清理装置，其具体为：

一对第一凹槽，沿着所述震动筛网的长度方向分布于其两侧；每个所述第一凹槽内同轴放置一第一滚珠丝杆，其包括螺杆，以及套设于其外部的移动螺母；所述第一滚珠丝杆在电机的驱动下转动；

方杆，其位于所述震动筛网上方，且与其相隔一定距离；所述方杆两端分别固定于两个第一滚珠丝杆上的移动螺母上；所述方杆内部中空，其顶部设有与外部水源连通的进水口；

多个圆筒，其呈直线的均匀间隔位于所述方杆内，所述圆筒两端开放，其下端伸出所述方杆下表面，并朝向所述震动筛网；所述圆筒下端连接第二喷嘴；所述圆筒下端沿其圆周方向粘接一圈刷毛；且每个所述圆筒外部套设第一齿轮，相邻两个第一齿轮之间啮合第二齿轮以进行传动，其中任一第二齿轮在电机的驱动下实现转动。

优选地，所述的用于双模盾构机的出渣设备，还包括：运输小车，其包括：

圆板，其通过滚轮滑动于隧道内运输轨道内；所述圆板内中空；

圆杆，其沿所述圆板的厚度方向设置，且通过第一轴承安装于所述圆板的中空结构内；所述圆杆外部套设第三齿轮，其与第四齿轮啮合，所述第四齿轮在电机的驱动下转动，从而带动所述第三齿轮转动，从而带动圆杆转动；

双向气缸，其横向位于所述圆板上方，其伸缩两端分别通过一方形块水平固定连接一竖向设置的单向气缸；所述双向气缸固定于所述圆杆顶端，在圆杆的带动下实现转动；每个所述单向气缸的活塞杆顶部均固定安装一三角形块，所述三角形块上安装三角橡胶块，且两个所述三角橡胶块相对靠近设置。

优选地，两个所述方形块上表面沿着垂直于所述双向气缸的伸缩方向分别间隔设置一挡板及一限位块，两个挡板、两个限位块均沿所述双向气缸的伸缩方向分布；

其中，所述限位块在所述方形块表面沿着垂直于所述双向气缸的伸缩方向进行滑动。

优选地，所述的用于双模盾构机的出渣设备的使用方法，包括：

S1：拆除双模盾构机内的皮带机及泥水模式下的设备形成安装空间，并在上述安装空间内安装所述渣土泵；

S2：经刀盘开挖并第一次流塑性改良的渣土进入所述螺旋机，其出渣口排出的渣土经过所述震动筛网，大块的渣土顺着所述震动筛网的表面进入所述弃土斗，细小的渣土经过所述震动筛网后进入所述料斗；

S3：料斗内的搅拌机将细小的渣土搅拌均匀，对料斗的渣土进行第二次流塑性改良，渣土通过所述泵管输送至地面的渣土坑，所述泵管的管壁上设置第一喷嘴，向所述泵管内部喷射高压水；

S4：双模盾构机每前进2环，对所述泵管进行延伸。

本发明至少包括以下有益效果：

1、解决了土压平衡模式下的双模盾构机始发阶段其渣土运输因受到场地限制而导致效率低下的问题，提高盾构始发阶段的施工效率；

2、代替了以前盾构始发阶段利用皮带机运输渣土的方式，优化了台车内部的工作环境，还减少了设备的损耗；

3、减少了渣土车及龙门吊的运输，使得渣土运输的安全系数更高；

4、泵管安装于泥水模式下的排浆管道中，节约了渣土运输的空间占用率，管片的下吊和运输不受渣土泵的干扰，盾构整体施工效率更高；

5、清理装置可及时对震动筛网进行清理，避免渣土残留在震动筛网而堵塞筛网；

6、运输小车可运输不同尺寸的管片，在管片运输时可十分方便的将管片进行旋转，运输小车还可十分方便的将盛有渣土的弃土斗运输至隧道外部。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明所述清理装置的俯视图；

图4为本发明所述清理装置的正视图；

图5为本发明所述方杆、所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第二喷嘴、所述圆筒、所述刷毛的连接示意图；

图6为本发明所述运输小车的结构示意图；

图7为本发明所述方形块、所述挡板、所述限位块的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，并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。

如图1-7所示，本发明提供一种用于双模盾构机的出渣设备，螺旋机1位于双模盾构机内，包括：

渣土泵2，其料斗位于螺旋机1的下方，渣土泵2的泵管3连通地面的渣土坑5；所述料斗的正上方倾斜设置有震动筛网4，所述震动筛网4的较低的一侧设置有弃土斗，其为内中空且上端开口的容器。

在上述技术方案中，双模盾构机为海瑞克双模盾构机，渣土泵2采用中联重科HBT60.13.90SU混凝土泵，设备长宽高为6.8m×1.6m×1.8m；渣土经过震动筛网4之后，可加速渣土中的石块、玻璃纤维筋、混凝土块与细粒的分离，被分离出的大块顺着震动筛网4的坡度滑落至弃土斗中，渣土中的细粒通过震动筛网4流入渣土泵2的料斗中，残留在震动筛网4上的渣土可人工进行清理；渣土泵2的最大理论泵送方量为70m³/h，为了避免设备高负荷运转，并考虑其他不可控因素，取理论泵送方量的80％约56m³/h作为渣土泵2的实际泵送速率，一环隧道的渣土方量约为78m³，渣土泵2的泵送效率在盾构始发阶段是足够的；渣土泵2泵送出渣主要用于土压平衡模式下的双模盾构机始发阶段的渣土运输，双模盾构机进入正常掘进阶段后，受限于渣土泵2的泵送压力及泵送效率，需重新安装皮带机，切换为传统的渣土运输方式；

始发阶段利用渣土泵2运送渣土的方式还可运用于土压平衡盾构机，只需土压平衡盾构机的螺旋机1的下方设计有足够的空间容纳渣土泵2即可。

在另一种技术方案中，所述泵管3安装于泥水模式下的排泥浆管中。

在上述技术方案中，所述泵管3可分段安装在各节台车内的排泥浆管中，各节台车下井后，再将排泥浆管中的泵管3进行连接，料斗内的渣土经由安装在1-3号台车上部排泥浆管中的泵管3被泵送至地面的渣土坑5，节约了渣土运输的空间占用率。

在另一种技术方案中，所述泵管3的内径为125mm，所述震动筛网4的筛分粒径为40mm，所述震动筛网4的筛分粒径应与所述泵管3允许的最大颗粒粒径一致。

在另一种技术方案中，所述的用于双模盾构机的出渣设备，还包括：清理装置，其具体为：

一对第一凹槽6，沿着所述震动筛网4的长度方向分布于其两侧；每个所述第一凹槽6内同轴放置一第一滚珠丝杆，其包括螺杆7，以及套设于其外部的移动螺母8；所述第一滚珠丝杆在电机的驱动下转动；

方杆9，其位于所述震动筛网4上方，且与其相隔一定距离；所述方杆9两端分别固定于两个第一滚珠丝杆上的移动螺母8上；所述方杆9内部中空，其顶部设有与外部水源连通的进水口10；

多个圆筒11，其呈直线的均匀间隔位于所述方杆9内，所述圆筒11两端开放，其下端伸出所述方杆9下表面，并朝向所述震动筛网4；所述圆筒11下端连接第二喷嘴12；所述圆筒11下端沿其圆周方向粘接一圈刷毛13；且每个所述圆筒11外部套设第一齿轮14，相邻两个第一齿轮14之间啮合第二齿轮15以进行传动，其中任一第二齿轮15在电机的驱动下实现转动。

在上述技术方案中，所述第一滚珠丝杆的螺杆7的一端通过轴承可转动的内置于所述第一凹槽6，所述第一滚珠丝杆的螺杆7的另一端穿出所述震动筛网4后同轴固定一电机的输出轴，电机驱动所述第一滚珠丝杆的螺杆7转动，进而使移动螺母8沿所述第一滚珠丝杆的螺杆7进行直线往复运动；

当所述震动筛网4需要清理时，所述方杆9在电机的驱动下沿所述震动筛网4的长度方向进行直线往复运动，所述方杆9的顶部的进水口10安装有快速接头，快速接头可方便快捷的接通外部的高压水，高压水从所述第二喷嘴12内喷射出来对所述震动筛网4的表面进行冲击，以使残留在所述震动筛网4表面的渣土松动；高压水经过所述震动筛网4流入到料斗中，也能对料斗中的渣土进行第二次流塑性改良；任意一个所述第二齿轮15在固定于所述方杆9顶部的电机的驱动下转动，进而带动所有所述圆筒11转动，所述圆筒11的下表面环绕所述第二喷嘴12一圈上设置有密集的刷毛13，所述刷毛13转动对所述震动筛网4的表面进行清理；所述圆筒11的上端及未固定穿设于电机输出轴的第二齿轮15均通过轴承可转动但在竖直方向上不移动的设置于所述方杆9内。

在另一种技术方案中，所述的用于双模盾构机的出渣设备，还包括：运输小车，其包括：

圆板16，其通过滚轮滑动于隧道内运输轨道内；所述圆板16内中空；

圆杆17，其沿所述圆板16的厚度方向设置，且通过第一轴承18安装于所述圆板16的中空结构内；所述圆杆17外部套设第三齿轮19，其与第四齿轮20啮合，所述第四齿轮20在电机的驱动下转动，从而带动所述第三齿轮19转动，从而带动圆杆17转动；

双向气缸21，其横向位于所述圆板16上方，其伸缩两端分别通过一方形块22水平固定连接一竖向设置的单向气缸23；所述双向气缸21固定于所述圆杆17顶端，在圆杆17的带动下实现转动；每个所述单向气缸23的活塞杆顶部均固定安装一三角形块24，所述三角形块24上安装三角橡胶块25，且两个所述三角橡胶块25相对靠近设置。

在上述技术方案中，所述单向气缸23的活塞杆朝上，所述双向气缸21的活塞杆水平方向上的伸缩及所述单向气缸23的活塞杆竖直方向上的伸缩以适应不同尺寸的管片；三角橡胶块25可以贴合于不同尺寸的管片的表面，使管片的放置更加稳固的同时不会磨损管片的表面；所述双向气缸21转动，进而转动管片至所需角度后，可直接将管片吊装至喂片机上，无需在吊装的过程中进行旋转，保证了旋转的可靠性及安全性；管片通过喂片机从渣土泵2下方传送至位于渣土泵2前方的管片拼装机区域，进行管片的拼装。

在另一种技术方案中，两个所述方形块22上表面沿着垂直于所述双向气缸21的伸缩方向分别间隔设置一挡板26及一限位块27，两个挡板26、两个限位块27均沿所述双向气缸21的伸缩方向分布；

其中，所述限位块27在所述方形块22表面沿着垂直于所述双向气缸21的伸缩方向进行滑动。

在上述技术方案中，所述方形块22的上表面沿着垂直于所述双向气缸21的伸缩方向向内凹陷形成第二凹槽，其内置一第二滚珠丝杆28，第二滚珠丝杆28的螺母上竖直固定限位块27，第二滚珠丝杆28在电机的驱动下转动，管片放置在运输小车上后，所述限位块27运动至与管片的外壁相贴，所述限位块27及所述挡板26对管片进行夹持，保证管片在运输及旋转过程中的稳定性；运输小车将管片运输至所需位置后，可将弃土斗搬至运输小车上，弃土斗由运输小车带出隧道外，对弃土斗内的渣土进行处理。

在另一种技术方案中，所述的用于双模盾构机的出渣设备的使用方法，包括：

S1：拆除双模盾构机的皮带机及泥水模式下的设备形成安装空间，并在上述安装空间内安装所述渣土泵2；

S2：刀盘开挖并第一次流塑性改良的渣土进入所述螺旋机1，其出渣口排出的渣土经过所述震动筛网4，大块的渣土顺着所述震动筛网4的表面进入所述弃土斗，细小的渣土经过所述震动筛网4后进入所述料斗；

S3：料斗内的搅拌机将细小的渣土搅拌均匀，对料斗的渣土进行第二次流塑性改良，渣土通过所述泵管3输送至地面的渣土坑5，所述泵管3的管壁上设置第一喷嘴，向所述泵管3内部喷射高压水；

S4：双模盾构机每前进2环，对所述泵管3进行延伸。

在上述技术方案中，渣土泵2的安装在双模盾构机的1号台车内，渣土泵2的安装在1号台车下井之前完成，泥水模式下的设备包括破碎机、泥浆泵及电机等；刀盘上设计有注入口，通过往注入口注入泡沫对刀盘开挖出来的渣土进行第一次流塑性改良；料斗内的渣土在搅拌的同时往料斗内加入水，实现渣土的第二次流塑性改良；渣土在泵送至地面的期间，通过所述第一喷嘴向泵管3内注入高压水，高压水沿着泵管3内壁喷射，对泵管3内壁进行润滑，减小渣土对泵管3内壁的摩擦。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种用于双模盾构机的出渣设备，螺旋机位于双模盾构机内，其特征在于，包括：

渣土泵，其料斗位于螺旋机的下方，渣土泵的泵管连通地面的渣土坑；所述料斗的正上方倾斜设置有震动筛网，所述震动筛网的较低的一侧设置有弃土斗，其为内中空且上端开口的容器。

2.如权利要求1所述的用于双模盾构机的出渣设备，其特征在于，所述泵管安装于泥水模式下的排泥浆管中。

3.如权利要求1所述的用于双模盾构机的出渣设备，其特征在于，所述泵管的内径为125mm，所述震动筛网的筛分粒径为40mm。

4.如权利要求1所述的用于双模盾构机的出渣设备，其特征在于，还包括：清理装置，其具体为：

一对第一凹槽，沿着所述震动筛网的长度方向分布于其两侧；每个所述第一凹槽内同轴放置一第一滚珠丝杆，其包括螺杆，以及套设于其外部的移动螺母；所述第一滚珠丝杆在电机的驱动下转动；

方杆，其位于所述震动筛网上方，且与其相隔一定距离；所述方杆两端分别固定于两个第一滚珠丝杆上的移动螺母上；所述方杆内部中空，其顶部设有与外部水源连通的进水口；

多个圆筒，其呈直线的均匀间隔位于所述方杆内，所述圆筒两端开放，其下端伸出所述方杆下表面，并朝向所述震动筛网；所述圆筒下端连接第二喷嘴；所述圆筒下端沿其圆周方向粘接一圈刷毛；且每个所述圆筒外部套设第一齿轮，相邻两个第一齿轮之间啮合第二齿轮以进行传动，其中任一第二齿轮在电机的驱动下实现转动。

5.如权利要求1所述的用于双模盾构机的出渣设备，其特征在于，还包括：运输小车，其包括：

圆板，其通过滚轮滑动于隧道内运输轨道内；所述圆板内中空；

圆杆，其沿所述圆板的厚度方向设置，且通过第一轴承安装于所述圆板的中空结构内；所述圆杆外部套设第三齿轮，其与第四齿轮啮合，所述第四齿轮在电机的驱动下转动，从而带动所述第三齿轮转动，从而带动圆杆转动；

双向气缸，其横向位于所述圆板上方，其伸缩两端分别通过一方形块水平固定连接一竖向设置的单向气缸；所述双向气缸固定于所述圆杆顶端，在圆杆的带动下实现转动；每个所述单向气缸的活塞杆顶部均固定安装一三角形块，所述三角形块上安装三角橡胶块，且两个所述三角橡胶块相对靠近设置。

6.如权利要求5所述的用于双模盾构机的出渣设备，其特征在于，两个所述方形块上表面沿着垂直于所述双向气缸的伸缩方向分别间隔设置一挡板及一限位块，两个挡板、两个限位块均沿所述双向气缸的伸缩方向分布；

其中，所述限位块在所述方形块表面沿着垂直于所述双向气缸的伸缩方向进行滑动。

7.如权利要求1所述的用于双模盾构机的出渣设备的使用方法，其特征在于，包括：

S1：拆除双模盾构机内的皮带机及泥水模式下的设备形成安装空间，并在上述安装空间内安装所述渣土泵；

S2：经刀盘开挖并第一次流塑性改良的渣土进入所述螺旋机，其出渣口排出的渣土经过所述震动筛网，大块的渣土顺着所述震动筛网的表面进入所述弃土斗，细小的渣土经过所述震动筛网后进入所述料斗；

S3：料斗内的搅拌机将细小的渣土搅拌均匀，对料斗的渣土进行第二次流塑性改良，渣土通过所述泵管输送至地面的渣土坑，所述泵管的管壁上设置第一喷嘴，向所述泵管内部喷射高压水；

S4：双模盾构机每前进2环，对所述泵管进行延伸。