CN110145324B - 一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法，包括具有第一端口的三通管、一端与第一端口相连接的外套管、一端部自外套管的另一端可伸缩地插入并能够伸入至三通管内部的伸缩管、设置在伸缩管与外套管之间的密封件、用于驱动伸缩管移动的驱动装置、能够在压力的作用下进入或脱离伸缩管的闭塞球，三通管还具有与盾构机的泥浆管路可阻断地相连接的第二端口、与隧道内的泥浆管道可脱离地相连接的第三端口。本发明一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法，泥浆无须倒运、机构简单、经济性好、操作和维护方便。

Description

一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法

技术领域

本发明涉及一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法,属于隧道施工的泥水盾构机领域。

背景技术

泥水盾构机目前已经广泛地应用于地铁隧道施工以及跨江跨海隧道工程中。泥水盾构机在工作时，每次掘进6m-10m需要接驳一次隧道内的泥浆管，在接驳的过程中，会有大量的泥浆从管路断开的地方泄漏出来，导致隧道内部被泥浆污染，人工清理起来费时费力。

目前常用的管延伸装置一般是采用泥浆箱来收集污水，这种收集的方式需要对污水进行多次的倒运，无法真正解决泥浆泄漏的问题，而且污水箱内部会逐渐堆积泥浆，清理起来也非常麻烦。除此之外，还有三通打球式管延伸装置，这种装置对三通阀和闭塞球的制作要求很高，机构繁琐，成本昂贵，并且实际在使用时存在三通阀的密封损坏、阀腔易被堵塞等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种盾构机管延伸装置，包括具有第一端口的三通管、一端与第一端口相连接的外套管、一端部自外套管的另一端可伸缩地插入并能够伸入至三通管内部的伸缩管、设置在伸缩管与外套管之间的密封件、用于驱动伸缩管移动的驱动装置、能够在压力的作用下进入或脱离伸缩管的闭塞球，三通管还具有与盾构机的泥浆管路可阻断地相连接的第二端口、与隧道内的泥浆管道可脱离地相连接的第三端口；

盾构机管延伸装置至少具有掘进状态和接管状态，当其处于掘进状态时，第二端口与盾构机的泥浆管路之间相连通，第三端口与泥浆管道相连接，伸缩管相对外套管伸出，闭塞球位于伸缩管内，第二端口与第三端口相连通；当盾构机管延伸装置处于接管状态时，第二端口与盾构机的泥浆管路之间被阻断，伸缩管相对外套管缩回且伸缩管的一端部伸入三通管内将第二端口堵住，闭塞球脱离伸缩管并进入至泥浆管道内使泥浆管道封闭，第三端口与泥浆管道相脱离。

进一步地，第二端口处或盾构机的泥浆管路处设置有通过自身开关使第二端口与泥浆管路之间相连通或被阻断的闸阀。

更进一步地，闸阀为液压闸阀。

进一步地，伸缩管的另一端部连接有端盖。

更进一步地，端盖具有与能够提供压力驱动闭塞球移动的压力机构相连接的接口。

更进一步地，压力机构提供水压。

进一步地，闭塞球为在自由状态时的直径大于泥浆管道的内径的弹性体。这里的自由状态是指，在闭塞球不受压的状态下。

进一步地，驱动装置为伸缩油缸。

进一步地，第一端口与第三端口位于同一直线上，第二端口的中心轴垂直于该直线，这样，通过伸缩管沿自身轴向的直线移动伸缩就可以实现对第二端口的堵住和打开。

本发明还提供了另一种技术方案：一种基于上述的盾构机管延伸装置的隧道内泥浆管道接驳方法，包括以下步骤：

步骤一、在盾构机掘进时，盾构机管延伸装置处于掘进状态。

步骤二、在接管时，首先阻断第二端口与盾构机的泥浆管路之间的连通，这样就切断了盾构机的泥浆管路，然后驱动装置驱动伸缩管回缩，使伸缩管的一端部伸入三通管内并将第二端口堵住，对盾构机的泥浆管路实现了二次封堵，同时三通管的第二端口所处部段内的泥浆被封堵，不会泄露。伸缩管移动过程中，由于密封件的作用，泥浆不会泄露到外部。

步骤三、第二端口被堵住后，通过伸缩管的另一端部向伸缩管内部的闭塞球施加压力，在该压力作用下，闭塞球脱离伸缩管并通过第三端口进入至泥浆管道；由于闭塞球是直径稍大于管道内径的弹性体，因此在闭塞球移动过程中以及移动到预定位置后，能够保证泥浆管道内的泥浆不泄露。

步骤四、将带有闭塞球的泥浆管道与第三端口脱离，并在该泥浆管道与第三端口之间连接上另一根泥浆管道。

步骤五、另一根泥浆管道连接完毕后，对泥浆管道内部的闭塞球施加压力使闭塞球脱离泥浆管道，并依次通过另一根泥浆管道和第三端口而进入伸缩管内；本步骤中的压力由地面上泵提供。

步骤六、当检测到闭塞球回到伸缩管内后，驱动装置驱动伸缩管伸出，并恢复第二端口与盾构机的泥浆管路之间的连通，盾构机管延伸装置恢复至掘进状态。

通过采用上述技术方案，本发明一种盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法，泥浆无须倒运、机构简单、经济性好、操作和维护方便，利用闭塞球堵住隧道内的泥浆管路，可以有效地避免泥浆的泄漏，减少了隧道的泥浆污染，降低了人工清理的劳动强度和时间成本；另外，利用伸缩套管的特点，避免了闭塞球在运动过程中的损坏，相比于其他的打球式管延伸装置，具有机构简单，密封可靠，子部件便于维护等显著的优点，克服了其他的打球式管延伸装置经常出现的密封损坏、阀球损坏、阀腔易被堵塞、成本高昂等缺点。

附图说明

附图1为本发明一个实施例中盾构机管延伸装置的结构示意图，其处于掘进状态；

附图2为附图1所示的盾构机管延伸装置在泥浆管道接驳接驳过程中的结构示意图；

附图3为附图1所示的盾构机管延伸装置在泥浆管道接驳接驳过程中的结构示意图；

附图4为附图1所示的盾构机管延伸装置在接管状态时的结构示意图；

附图5为附图1所示的盾构机管延伸装置应用于盾构机上的结构示意图。

结构示意图。

图中标号为：

1、三通管；11、第一端口；12、第二端口；13、第三端口；2、外套管；3、伸缩管；4、密封件；5、驱动装置；6、闭塞球；7、端盖；71、接口；8a、泥浆管道；8b、另一根泥浆管道；9、闸阀；

100、盾构机；101、泥浆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。

参考附图1至附图5，本实施例中的一种盾构机管延伸装置，包括具有第一端口11的三通管1、一端与第一端口11相连接的外套管2、一端部自外套管2的另一端可伸缩地插入并能够伸入至三通管1内部的伸缩管3、设置在伸缩管3与外套管2之间的密封件4、用于驱动伸缩管3移动的驱动装置5、能够在压力的作用下进入或脱离伸缩管3的闭塞球6，三通管1还具有与盾构机100的泥浆管路101可阻断地相连接的第二端口12、与隧道内的泥浆管道8a可脱离地相连接的第三端口13。

盾构机管延伸装置至少具有掘进状态和接管状态，当其处于掘进状态时，第二端口12与盾构机100的泥浆管路101之间相连通，第三端口13与泥浆管道8a相连接，伸缩管3相对外套管2伸出，闭塞球6位于伸缩管3内，第二端口12与第三端口13相连通；当盾构机管延伸装置处于接管状态时，第二端口12与盾构机100的泥浆管路101之间被阻断，伸缩管3相对外套管2缩回且伸缩管3的一端部伸入三通管1内将第二端口12堵住，闭塞球6脱离伸缩管3并进入至泥浆管道8a内使泥浆管道8a封闭，第三端口13与泥浆管道8a相脱离。

在一种更为优选的实施方案中，第二端口12处或盾构机100的泥浆管路101处设置有通过自身开关使第二端口12与泥浆管路之间相连通或被阻断的闸阀9。本实施例中的闸阀9设置在第二端口12处，闸阀9采用为液压闸阀9。

在一种更为优选的实施方案中，伸缩管3的另一端部连接有端盖7，端盖7具有与能够提供压力驱动闭塞球6移动的压力机构相连接的接口71。本实施例中的压力机构提供水压。

闭塞球6为在自由状态时的直径大于泥浆管道8a的内径的弹性体。这里的自由状态是指，在闭塞球6不受压的状态下。需要说明的是，闭塞球6的直径稍大于泥浆管道8a的内径即可，应保证闭塞球6在受到压力时能够在管道内移动，具体尺寸可以更具实际情况而定。

本实施例中的驱动装置5为伸缩油缸,缸体的与三通管1相连接，活塞杆与伸缩管3相连接。

在一种更为优选的实施方案中，第一端口11与第三端口13位于同一直线上，第二端口12的中心轴垂直于该直线，这样，通过伸缩管3沿自身轴向的直线移动伸缩就可以实现对第二端口12的堵住和打开。

本发明还提供了另一种技术方案：一种基于上述的盾构机管延伸装置的隧道内泥浆管道8a接驳方法，包括以下步骤：

步骤一、在盾构机掘进时，盾构机管延伸装置处于掘进状态。

步骤二、在接管时，首先阻断第二端口12与盾构机100的泥浆管路101之间的连通，这样就切断了盾构机100的泥浆管路101，然后驱动装置5驱动伸缩管3回缩，使伸缩管3的一端部伸入三通管1内并将第二端口12堵住，对盾构机100的泥浆管路101实现了二次封堵，同时三通管1的第二端口12所处部段内的泥浆被封堵，不会泄露。伸缩管3移动过程中，由于密封件4的作用，泥浆不会泄露到外部。

步骤三、第二端口12被堵住后，通过伸缩管3的另一端部向伸缩管3内部的闭塞球6施加压力，在该压力作用下，闭塞球6脱离伸缩管3并通过第三端口13进入至泥浆管道8a；由于闭塞球6是直径稍大于管道内径的弹性体，因此在闭塞球6移动过程中以及移动到预定位置后，能够保证泥浆管道8a内的泥浆不泄露。

步骤四、将带有闭塞球6的泥浆管道8a与第三端口13脱离，并在该泥浆管道8a与第三端口13之间连接上另一根泥浆管道8b。

步骤五、另一根泥浆管道8b连接完毕后，对泥浆管道8a内部的闭塞球6施加压力使闭塞球6脱离泥浆管道8a，并依次通过另一根泥浆管道8b和第三端口13而进入伸缩管3内；本步骤中的压力由地面上泵提供。

步骤六、当检测到闭塞球6回到伸缩管3内后，驱动装置5驱动伸缩管3伸出，并恢复第二端口12与盾构机100的泥浆管路101之间的连通，盾构机管延伸装置恢复至掘进状态。

本盾构机管延伸装置及隧道内泥浆管道接驳方法，泥浆无须倒运、机构简单、经济性好、操作和维护方便，利用闭塞球堵住隧道内的泥浆管路，可以有效地避免泥浆的泄漏，减少了隧道的泥浆污染，降低了人工清理的劳动强度和时间成本；另外，利用伸缩套管的特点，避免了闭塞球在运动过程中的损坏，相比于其他的打球式管延伸装置，具有机构简单，密封可靠，子部件便于维护等显著的优点，克服了其他的打球式管延伸装置经常出现的密封损坏、阀球损坏、阀腔易被堵塞、成本高昂等缺点。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盾构机管延伸装置，其特征在于：包括具有第一端口（11）的三通管（1）、一端与所述第一端口（11）相连接的外套管（2）、一端部自所述外套管（2）的另一端可伸缩地插入并能够伸入至所述三通管（1）内部的伸缩管（3）、设置在所述伸缩管（3）与外套管（2）之间的密封件（4）、用于驱动所述伸缩管（3）移动的驱动装置（5）、能够在压力的作用下进入或脱离所述伸缩管（3）的闭塞球（6），所述的三通管（1）还具有与盾构机（100）的泥浆管路（101）可阻断地相连接的第二端口（12）、与隧道内的泥浆管道（8a）可脱离地相连接的第三端口（13）；所述盾构机管延伸装置至少具有掘进状态和接管状态，当其处于掘进状态时，所述的第二端口（12）与盾构机（100）的泥浆管路（101）之间相连通，所述的第三端口（13）与泥浆管道（8a）相连接，所述的伸缩管（3）相对外套管（2）伸出，所述的闭塞球（6）位于伸缩管（3）内，所述的第二端口（12）与第三端口（13）相连通；当所述盾构机管延伸装置处于接管状态时，所述的第二端口（12）与盾构机（100）的泥浆管路（101）之间被阻断，所述第二端口（12）处或所述盾构机（100）的泥浆管路（101）处设置有通过自身开关使所述第二端口（12）与泥浆管路之间相连通或被阻断的闸阀（9），所述的伸缩管（3）相对外套管（2）缩回且伸缩管（3）的一端部伸入所述三通管（1）内将所述第二端口（12）堵住，所述的伸缩管（3）的另一端部连接有端盖（7），所述的闭塞球（6）脱离所述伸缩管（3）并进入至所述的泥浆管道（8a）内使泥浆管道（8a）封闭，所述的第三端口（13）与所述的泥浆管道（8a）相脱离。

2.根据权利要求1所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述的闸阀（9）为液压闸阀。

3.根据权利要求1所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述端盖（7）具有与能够提供压力驱动所述闭塞球（6）移动的压力机构相连接的接口（71）。

4.根据权利要求3所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述的压力机构提供水压。

5.根据权利要求1所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述的闭塞球（6）为在自由状态时的直径大于所述泥浆管道（8a）的内径的弹性体。

6.根据权利要求1所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述的驱动装置为伸缩油缸。

7.根据权利要求1所述的盾构机管延伸装置，其特征在于：所述的第一端口（11）与第三端口（13）位于同一直线上，所述的第二端口（12）的中心轴垂直于该直线。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的盾构机管延伸装置的隧道内泥浆管道接驳方法，包括以下步骤：步骤一、在盾构机掘进时，所述盾构机管延伸装置处于所述的掘进状态；步骤二、在接管时，首先阻断所述第二端口（12）与盾构机（100）的泥浆管路（101）之间的连通，然后所述驱动装置（5）驱动所述伸缩管（3）回缩，使所述伸缩管（3）的一端部伸入所述三通管（1）内并将所述的第二端口（12）堵住；步骤三、所述的第二端口（12）被堵住后，通过所述伸缩管（3）的另一端部向伸缩管（3）内部的闭塞球（6）施加压力，在该压力作用下，所述闭塞球（6）脱离伸缩管（3）并通过所述第三端口（13）进入至泥浆管道（8a）；步骤四、将带有所述闭塞球（6）的泥浆管道（8a）与所述第三端口（13）脱离，并在该泥浆管道（8a）与第三端口（13）之间连接上另一根泥浆管道（8b）；步骤五、所述另一根泥浆管道（8b）连接完毕后，对所述泥浆管道（8a）内部的闭塞球（6）施加压力使所述闭塞球（6）脱离所述泥浆管道（8a），并依次通过所述另一根泥浆管道（8b）和所述第三端口（13）而进入所述伸缩管（3）内；步骤六、所述闭塞球（6）回到伸缩管（3）内后，所述驱动装置（5）驱动伸缩管（3）伸出，并恢复所述第二端口（12）与盾构机（100）的泥浆管路（101）之间的连通，所述盾构机管延伸装置恢复至所述的掘进状态。。