CN109209407A - 增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统及方法，盾构泥水系统将进泥总管进来的泥水经由连接于进泥总管的两路进泥支路分别供给至盾构机的工作舱和开挖舱，协调分配方法包括：提供泥水泵，将泥水泵的入口通过抽泥管连接至工作舱，将泥水泵的出口通过进泥管连接至开挖舱的冲洗区域；在盾构泥水系统对工作舱和开挖舱供给泥水的过程中，利用泥水泵将工作舱中的泥水泵送至开挖舱的冲洗区域进行冲洗。本发明在原有泥浆管路不改变进泥流量的前提下，直接从工作舱进行抽泥水打到开挖舱，提高了开挖舱的泥水流量，满足大直径盾构开挖舱泥水流量供给需要。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，尤其涉及一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统及方法。
背景技术
现有常规盾构泥水系统增加开挖舱流量的方式是不增加进泥流量，进泥管进来的泥水可根据实际需要分成三路供给开挖舱、工作舱和开挖舱中心区域冲洗，三路流量之和必为进泥流量。
牛少侠、彭勇等在中国专利《一种防刀盘结泥饼冲洗装置》(申请号为：201621376380.X)中公开了一种防刀盘结泥饼冲洗装置，包括一端与主进浆管路连接的刀盘冲洗管路，刀盘冲洗管路上设置有刀盘冲洗球阀和进浆球阀，与进浆球阀并联设有增压支路，增压支路包括增压管路和设置在增压管路上的渣浆泵和渣浆泵球阀，此通过增压支路的设置，当刀盘中心区域清洗压力不足时，关闭进浆球阀和刀盘冲洗球阀，开启增压支路中的送浆泵，接着再次打开刀盘冲洗球阀，以增加刀盘冲洗管路的出浆压力，以提高刀盘中心区域的清洗流量进而达到防止刀盘结泥饼的技术效果，此方案用于泥水盾构施工技术领域。
张瑞临、范宜等在中国专利《一种防止盾构机开挖处结泥饼的处理方法》(申请号为：201010569553.0)中公开了一种应用于盾构机行业中的一种防止盾构机开挖处结泥饼的处理方法，在盾构机单独增设高压水路和水泵，将高压水通过安装在前面的高压喷嘴喷射到开挖舱；高压水泵采用柱塞式水泵，高压水管由无缝钢管及高压软管组成，高压喷嘴安装在盾构机前盾破碎壁下部，将高压水分流注入盾构机的不同位置，有的喷射口注入到刀盘背面，将粘在刀具上的粘土冲洗下来。该装置有效地解决盾构机遇到超粘土地质条件下粘土黏住刀具，刀盘扭矩增加等施工困境，用此种处理方法成本低廉。
但是，上述现有技术存在以下几个问题：
1、泥水泵从进泥管进行抽浆，由于在推进过程中，进排泥流量是一个相对固定的数值，进泥管进来的泥水分成三路供给开挖舱、工作舱和开挖舱中心区域，开挖舱的冲洗流量在工程实际中可能还不够。
2、通过改造进浆管路，增加增压支路，能暂时增加管路压力，但是总的冲洗流量依然不变，无法有效增加开挖舱泥水流量。
3、在盾构机加装高压水泵，安装多个高压喷嘴，高压水泵采用柱塞式水泵，喷射压力可达250bar，流量仅为几个m3/h，对于大直径盾构冲洗刀盘，这点流量远远不够，而且只冲洗刀盘背面无法冲洗到刀具的正表面，刀盘外侧比内侧上容易结泥，无法有效清除刀盘表面附着的碴土。
发明内容
鉴于现有技术中存在或潜在的一些问题，本发明提供了一种用于大直径盾构机在复合地层环境下，通过对泥水流量的综合协调分配系统和综合协调分配方法，在不改变进泥流量的情况下，增大开挖舱泥水流量，解决大直径盾构开挖舱泥水流量供给不足的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面提供了一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，盾构泥水系统将进泥总管进来的泥水经由连接于进泥总管的两路进泥支路分别供给至盾构机的工作舱和开挖舱，其中，该协调分配方法包括：
提供泥水泵，将所述泥水泵的入口通过抽泥管连接至所述工作舱，将所述泥水泵的出口通过进泥管连接至所述开挖舱的冲洗区域；
在所述盾构泥水系统对所述工作舱和所述开挖舱供给泥水的过程中，利用所述泥水泵将所述工作舱中的泥水泵送至开挖舱的冲洗区域进行冲洗。
在本发明的协调分配方法的一些实施例中，所述抽泥管的入口分成两路抽泥支路，两路所述抽泥支路伸入至所述工作舱的泥水中，配合将所述工作舱中的泥水抽至所述泥水泵。
在本发明的协调分配方法的一些实施例中，每路所述抽泥支路上设有第一电动阀，通过所述第一电动阀控制抽泥流量。
在本发明的协调分配方法的一些实施例中，所述进泥管的出口分成两路二次进泥支路，两路所述二次进泥支路分别连接至开挖舱的冲洗区域中心和开挖舱的冲洗区域周边，配合将所述工作舱中的泥水分别送至所述冲洗区域中心和所述冲洗区域周边。
在本发明的协调分配方法的一些实施例中，所述进泥管上设有第二电动阀，通过所述第二电动阀控制进泥流量。
本发明的第二方面提供了一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，盾构泥水系统包括进泥总管，所述进泥总管分立连接于两路进泥支路，两路所述进泥支路分别连接至盾构机的工作舱和开挖舱，其中，所述协调分配系统包括泥水泵，所述泥水泵的入口通过抽泥管连接至所述工作舱，所述泥水泵的出口通过进泥管连接至所述开挖舱的冲洗区域。
在本发明的协调分配系统的一些实施例中，所述抽泥管的入口连接于两路抽泥支路，两路所述抽泥支路伸入至所述工作舱的泥水中。
在本发明的协调分配系统的一些实施例中，每路所述抽泥支路上设有第一电动阀。
在本发明的协调分配系统的一些实施例中，所述进泥管的出口连接于两路二次进泥支路，两路所述二次进泥支路分别连接至开挖舱的冲洗区域中心和开挖舱的冲洗区域周边。
在本发明的协调分配系统的一些实施例中，所述进泥管上设有第二电动阀。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：在不增加盾构进排泥设备及管路的情况下，泥水泵直接从工作舱进行抽泥水送往中心两总管路进行冲洗，可以有效地调节开挖舱冲洗的流量及冲洗压力，可以提升开挖舱冲洗流量(原来仅三路中的一路，即三分之一的泥水流向开挖舱中心冲洗，改进后，直接流向开挖舱的由原先1/3提升至1/2，流向工作面的1/2泥水也通过泥水泵进一步被泵送至开挖舱进行中心冲洗，即最终进入中心区域的泥水流量由原来的1/3可提升到1/2，进入开挖舱的泥水流量由原来的2/3可提升到100％)，在不增加盾构进排泥流量设备及管路的情况下，有效增加中心区域和开挖舱的流量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为改造前盾构泥水系统的示意图。
图2为经本发明实施例的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统改造后的盾构泥水系统的示意图。
具体实施方式
随着经济社会的快速提升以及人类活动日益频繁，堵塞的路面情况时常困扰着人们，对地下交通网络空间的合理开发和修建有力缓解了这一问题，超大直径的公路地铁隧道建设越来越多，隧道的建设也逐步向大直径、大埋深方向发展。
如图1所示，盾构原设计的泥水冲洗系统，进排泥流量相对固定，进泥管2进来的泥水可根据实际需要分成三路进泥支路20，分别供给盾构机的开挖舱21、工作舱22和开挖舱中心管路，开挖舱中心管路是泥水泵从进泥管抽泥浆再送往开挖舱21的中心冲洗，三路流量之和就是进泥流量，三路流量无论如何调配都无法做到三路之和大于进泥流量。
另外，图1中，还具有：进浆泵23、泥水泵24、出浆泵25、五个阀门26，三个流量计27，以及若干泥水管，其中，进浆泵23连接于进泥管23的入口，用于向进泥管23中泵送泥浆，进泥管2的第一路进泥支路20向下送浆至工作舱22，进泥管2的第二路进泥支路20向下送浆至开挖舱21，进泥管2的第三路进泥支路20进一步分为两路，一路送浆至开挖舱21的冲洗中心，另一路送浆至开挖舱21的冲洗中心的周边，及第三路进泥支路20用于对开挖舱进行中心冲洗。其中两个流量计27分别设于进泥管2的入口处和连接至开挖舱的冲洗中心那一路泥水管上。泥水泵24也设于连接至开挖舱的冲洗中心那一路泥水管上，用于从进泥管2抽泥浆再送往冲洗中心。出浆泵25通过出浆管连接于工作舱22，出浆管的出口处设有另一流量计27。五个阀门26如图1所示地设置在各路泥水管上。
因此，在现有盾构泥水设计基础上，想要增大盾构开挖舱的泥水流量就只有增大进泥流量，增加成本，不能从根本上解决大直径盾构开挖舱泥水流量供给不足的问题。
本发明提供了一种用于大直径盾构机在复合地层环境下，通过对泥水流量的综合协调分配方法，在不改变进泥流量的情况下，增大开挖舱泥水流量，解决大直径盾构开挖舱泥水流量供给不足的问题。
本发明对于开挖舱泥水流量不足的情况，经过研究，准备将冲洗的形式进行更改。将原来的泥水泵从进泥管抽泥浆再送往开挖舱中心冲洗区域更改为泥水泵直接从工作舱抽泥浆再送往开挖舱的中心冲洗区域。
具体措施请结合附图和实施例，详请参见如下：
参阅图2所示，本发明实施例提供了一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，通过对原盾构泥水系统的改进，在不改变进泥流量，也不增加盾构进排泥设备及管路的情况下，通过协调分配泥水系统，高效、快捷且方便地达到提升盾构开挖舱的泥水流量的效果，满足大直径盾构开挖舱泥水流量的供给要求。
如图2所示，涉及到的原盾构泥水系统，主要包括进泥总管1，进泥总管1分立连接于两路进泥支路11，两路进泥支路11分别连接至盾构机的工作舱12和开挖舱13。本发明实施例的改进在于：协调分配系统包括一泥水泵10，该泥水泵10的入口通过一抽泥管14连接至工作舱12，该泥水泵10的出口通过进泥管15连接至开挖舱13的冲洗区域。
其中，抽泥管14的入口连接于两路抽泥支路141，两路抽泥支路141伸入至工作舱12的泥水中。每一路该抽泥支路141上设有一第一电动阀142。
进泥管15的出口连接于两路二次进泥支路151，两路二次进泥支路151分别连接至开挖舱13的冲洗区域中心和开挖舱13的冲洗区域周边。进泥管15上设有一第二电动阀152。
本发明实施例的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统对原盾构泥水系统的改进在于：
1、原有的泥水泵从进泥管抽泥水再送往开挖舱进行冲洗，现在更改为泥水泵10直接从工作舱12抽泥水再送往开挖舱13进行冲洗。
2、在原有两个阀门基础上，将原有泥水泵电机调换方向，由进泥管变成抽泥管14，泥水泵10直接从工作舱12直接抽泥水，分成两路中心总管，一路送往中心周边管路及一路通到中心管路，对开挖舱的冲洗区域的周边和中心进行冲洗。
可以看出，在采用本发明实施例的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统对原盾构泥水管路进行改造中，并没有增加新的盾构进排泥设备及管路，仅仅是改变了泥水泵10的进排泥方向，从形式上将原连接于泥水泵的入口的进泥管变成了抽泥管14，抽取工作舱12中的泥水，在地下直接送到开挖舱13的冲洗区域，进行冲洗。
本发明实施例采用上述实施例的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，提供了一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，其中，盾构泥水系统将进泥总管1进来的泥水经由连接于进泥总管1的两路进泥支路11分别供给至盾构机的工作舱12和开挖舱13，其中，本实施例的协调分配方法具体包括步骤：
步骤a：提供泥水泵10，将泥水泵10的入口通过抽泥管14连接至工作舱12，将泥水泵10的出口通过进泥管15连接至开挖舱13的冲洗区域；
步骤b：在盾构泥水系统对工作舱12和开挖舱13供给泥水的过程中，利用泥水泵10将工作舱12中的泥水泵送至开挖舱13的冲洗区域进行冲洗。
其中，抽泥管14的入口分成两路抽泥支路141，两路抽泥支路141伸入至工作舱12的泥水中，配合将工作舱12中的泥水抽至泥水泵10。每路抽泥支路141上设有第一电动阀142，通过该第一电动阀142可进一步控制抽泥流量。
进泥管15的出口分成两路二次进泥支路151，两路二次进泥支路151分别连接至开挖舱13的冲洗区域中心和冲洗区域周边，配合将工作舱12中的泥水分别送至开挖舱13的冲洗区域中心和冲洗区域周边，进行开挖舱13的冲洗工作。进泥管15上设有第二电动阀152，通过该第二电动阀152可进一步控制进泥流量。
另外，图2中还具有：进浆泵111(进浆泵设置于地面，因此，通过进浆泵和进泥总管从地面将浆液输送至地下的盾构中，由于输送路径较长，通常流量较小，远不及地下直接从工作舱泵送浆液至开挖舱进行冲洗时的流量，这一点也是本发明可以提升泥水流量的原因之一)、出浆泵112、五个阀门，三个流量计113，以及若干泥水管，其中，进浆泵111连接于进泥总管1的入口，用于向进泥总管1中泵送泥浆，进泥总管1的第一路进泥支路11向下送浆至工作舱12，进泥总管1的第二路进泥支路11送浆至开挖舱13。一个流量计113设于进泥总管1的入口处，一个流量计113设于泥水泵10出口处的进泥管15上。出浆泵112通过出浆管连接于工作舱12，出浆管的出口处设有另一流量计113。五个阀门(可采用电动阀)如图2所示地设置在各路泥水管上。
本发明采用上述实施例的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，可以在不增加盾构进排泥设备及管路的情况下，泥水泵直接从工作舱进行抽泥水送往中心两总管路进行冲洗，可以有效地调节开挖舱冲洗的流量及冲洗压力，可以提升开挖舱冲洗流量(原来仅三路中的一路，即三分之一的泥水流向开挖舱中心冲洗，改进后，直接流向开挖舱的由原先1/3提升至1/2，流向工作面的1/2泥水也通过泥水泵进一步被泵送至开挖舱进行中心冲洗，即最终进入中心区域的泥水流量由原来的1/3可提升到1/2，进入开挖舱的泥水流量由原来的2/3可提升到100％)，在不增加盾构进排泥流量设备及管路的情况下，有效增加中心区域和开挖舱的流量。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，盾构泥水系统将进泥总管进来的泥水经由连接于进泥总管的两路进泥支路分别供给至盾构机的工作舱和开挖舱，其特征在于，所述协调分配方法包括：
提供泥水泵，将所述泥水泵的入口通过抽泥管连接至所述工作舱，将所述泥水泵的出口通过进泥管连接至所述开挖舱的冲洗区域；
在所述盾构泥水系统对所述工作舱和所述开挖舱供给泥水的过程中，利用所述泥水泵将所述工作舱中的泥水泵送至所述开挖舱的冲洗区域进行冲洗。
2.如权利要求1所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，其特征在于：所述抽泥管的入口分成两路抽泥支路，两路所述抽泥支路伸入至所述工作舱的泥水中，配合将所述工作舱中的泥水抽至所述泥水泵。
3.如权利要求2所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，其特征在于：每路所述抽泥支路上设有第一电动阀，通过所述第一电动阀控制抽泥流量。
4.如权利要求1所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，其特征在于：所述进泥管的出口分成两路二次进泥支路，两路所述二次进泥支路分别连接至所述开挖舱的冲洗区域中心和冲洗区域周边，配合将所述工作舱中的泥水分别送至冲洗区域中心和所述冲洗区域周边。
5.如权利要求4所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配方法，其特征在于：所述进泥管上设有第二电动阀，通过所述第二电动阀控制进泥流量。
6.一种增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，盾构泥水系统包括进泥总管，所述进泥总管分立连接于两路进泥支路，两路所述进泥支路分别连接至盾构机的工作舱和开挖舱，其特征在于：所述协调分配系统包括泥水泵，所述泥水泵的入口通过抽泥管连接至所述工作舱，所述泥水泵的出口通过进泥管连接至所述开挖舱的冲洗区域。
7.如权利要求6所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，其特征在于：所述抽泥管的入口连接于两路抽泥支路，两路所述抽泥支路伸入至所述工作舱的泥水中。
8.如权利要求7所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，其特征在于：每路所述抽泥支路上设有第一电动阀。
9.如权利要求6所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，其特征在于：所述进泥管的出口连接于两路二次进泥支路，两路所述二次进泥支路分别连接至开挖舱的冲洗区域中心和开挖舱的冲洗区域周边。
10.如权利要求9所述的增加盾构开挖泥水流量的协调分配系统，其特征在于：所述进泥管上设有第二电动阀。
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| CN111608673A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-01 | 上海隧道工程有限公司 | 泥水盾构刀盘的冲洗系统及其施工方法 |
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| JPS63250799A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-18 | 株式会社安川電機 | 磁極センサ信号伝送路 |
| CN1108349A (zh) * | 1994-03-07 | 1995-09-13 | 藤田株式会社 | 盾构设备 |
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2018
- 2018-10-18 CN CN201811215334.5A patent/CN109209407A/zh active Pending
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