CN111550255A - 一种盾构机及其施工方法 - Google Patents

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CN111550255A CN202010462908.XA CN202010462908A CN111550255A CN 111550255 A CN111550255 A CN 111550255A CN 202010462908 A CN202010462908 A CN 202010462908A CN 111550255 A CN111550255 A CN 111550255A
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叶蕾
曾德恩
张国良
王杜娟
丁梦俊
侯志富
苏志学
谷光伟
徐正伟
闫永阵
曲向阳
杜中超
江化墙
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Abstract

本发明提出一种盾构机及其施工方法。该盾构机包括盾体，盾体内设有进浆管、螺旋输送机和皮带机，进浆管与膨胀土系统连通，螺旋输送机与稀释箱连接，稀释箱与排浆管连接。该施工方法在普通泥水模式下，通过进浆管向开挖仓进稀泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆；在稠泥盾构模式下，膨胀土系统通过进浆管向开挖仓进稠泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆，在土压模式下，通过螺旋输送机及皮带机排渣。本发明的优点：可以实现土压泥水模式转换，泥水模式下，软硬地层交替或者地层存在溶洞和裂隙时，往土仓注入高浓度浆液，使得浆液渗透性变小，填充溶洞、裂隙的同时，更容易地在工作面形成泥膜，提高掌子面稳定性。

Description

一种盾构机及其施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工设备，特别是指一种盾构机及其施工方法。
背景技术
随着国内隧道越来越多，地质条件越来越复杂，需要多模式盾构机满足不同地质施工条件。因此对盾构机的性能指标提出了更高要求，以应对极端恶劣复杂多变的地质和水文条件。
在复杂地层环境掘进时，由于溶洞和裂隙的存在，以及在软硬地层交替变化时，使用单一模式的盾构机，很难保持掘进掌子面稳定，容易造成地表沉降甚至地面坍塌等施工风险。
发明内容
本发明提出一种盾构机及其施工方法，解决了针对地层中分布有裂隙和溶洞，现有盾构机不能轻松应对恶劣环境的问题。
本发明可实现土压模式、普通泥水模式、稠泥盾构模式三种模式，根据地层不同选用不同模式掘进，并且稠泥盾构模式根据地层情况调整开挖仓进排浆比重，可切换为普通泥水盾构，也可切换为稠泥盾构，根据地层需要可变，对掌子面既能起到有效的机械支撑，又可实现压力传递的均衡性，掌子面压力控制精确，地表沉降控制好，特别适用于软弱地层、沉降控制严苛地层、华南地区多裂隙、多溶洞地层，是今后隧道建设不可或缺的盾构类型。
本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机，包括盾体，盾体内设有伸入开挖仓的进浆管和螺旋输送机，所述的进浆管与膨胀土系统连通，螺旋输送机与稀释箱连接，稀释箱与排浆管连接。
所述的开挖仓内设有密度监测系统。
所述的密度检测系统包括密度泵。
所述的盾体的前端设有开挖仓和气垫仓。
所述的开挖仓内设有刀盘。
所述的螺旋输送机与稀释箱之间连接有可拆卸的破碎机或过渡箱。
所述的进浆管通过冲刷管路I与稀释箱连接。
所述的进浆管通过冲刷管路II与刀盘冲刷管路连接。
所述的螺旋输送机与稀释箱或皮带机可拆卸连接。
一种盾构机的施工方法：
在普通泥水模式下，通过进浆管向开挖仓进稀泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆；
在稠泥盾构模式下，膨胀土系统通过进浆管向开挖仓进稠泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆。
通过密度监测系统实时检测开挖仓内的泥浆比重。
在土压模式下，通过螺旋输送机及皮带机排渣。
本发明的实现的功能或目的：
本发明的盾构机有多种应用模式，根据地层不同选择不同模式，并且在泥水模式下通过调节进浆的比重，使得掌子面能够在复杂多变的地层始终能保持稳定状态。
本发明的有益效果：
盾构机在掘进时，可以实现土压泥水模式转换，泥水模式下，软硬地层交替或者地层存在溶洞和裂隙时，通过膨润土系统往土仓注入高浓度浆液，使得浆液渗透性变小，填充溶洞、裂隙的同时，更容易地在工作面形成泥膜，有效提高掌子面的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明土压模式掘进图。
图2为本发明泥水模式掘进图。
图中：1-盾体、2-刀盘、3-开挖仓、4-气垫仓、5-螺旋输送机、6-破碎机、7-稀释箱、8-进浆管、9-冲刷管路I、10-排浆管、11-冲刷管路II，12-皮带机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，一种盾构机，包括盾体1、刀盘2、开挖仓3、气垫仓4、螺旋输送机5、破碎机6、稀释箱7、进浆管8、冲刷管路I 9、排浆管10、冲刷管路II 11和皮带机12。
盾体1为承载水土压力的壳体，其前端设有开挖仓3和气垫仓4，开挖仓3内设有用于掘进的刀盘2，通过主驱动旋转刀盘，进行开挖切削。
盾体1内设有伸入开挖仓3的进浆管8和螺旋输送机5。进浆管用于将泥浆注入开挖仓和气垫仓中，进浆管8与膨胀土系统连通，膨胀土系统能够为开挖仓提供稠泥浆。螺旋输送机将渣土或泥浆送出开挖仓。
在泥水模式下，螺旋输送机5与稀释箱7可拆卸连接，稀释箱7与排浆管10可拆卸连接，螺旋输送机的泥浆经过稀释送出隧道。如地层中有大石块，螺旋输送机5与稀释箱7之间连接可拆卸的破碎机6，如地层中没有大石块，连接过渡箱即可。在土压模式下，螺旋输送机5与皮带机12可拆卸连接，螺旋输送机的渣土经过皮带机送出隧道。
开挖仓3内设有密度监测系统，优选为密度泵，实时监测泥浆的比重，能够根据地层情况，对泥浆的比重进行调节，有效保证掌子面的稳定及掘进效率。
进浆管8通过冲刷管路I 9与稀释箱7连接，用于向稀释箱供入稀释用的泥浆。进浆管8通过冲刷管路II 11与刀盘冲刷管路连接，用于冲刷刀盘上的泥饼。
一种上述盾构机的施工方法。
在土压模式下，将螺旋输送机与皮带机前段安装连接，刀盘挖掘渣土，然后通过螺旋输送机及皮带机排出隧洞。
在普通泥水模式下，将螺旋输送机与稀释箱安装连接，根据地层中有无大石块，螺旋输送机与稀释箱之间加装破碎机或过渡箱，通过进浆管向开挖仓进稀泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆。
在稠泥盾构模式下，将螺旋输送机与稀释箱安装连接，根据地层中有无大石块，螺旋输送机与稀释箱之间加装破碎机或过渡箱，膨胀土系统通过进浆管向开挖仓进稠泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆。稠泥浆使得浆液渗透性变小，填充溶洞、裂隙的同时，更容易地在工作面形成泥膜，有效提高掌子面的稳定性。
开挖仓3内设有密度监测系统，通过密度监测系统实时检测开挖仓内的泥浆比重。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构机，包括盾体（1），盾体（1）内设有伸入开挖仓（3）的进浆管（8）和螺旋输送机（5），其特征在于：所述的进浆管（8）与膨胀土系统连通，螺旋输送机（5）与稀释箱（7）连接，稀释箱（7）与排浆管（10）连接。
2.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于：所述的开挖仓（3）内设有密度监测系统。
3.根据权利要求2所述的盾构机，其特征在于：所述的密度检测系统包括密度泵。
4.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于：所述的螺旋输送机（5）与稀释箱（7）之间连接有可拆卸的破碎机（6）或过渡箱。
5.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于：所述的进浆管（8）通过冲刷管路I（9）与稀释箱（7）连接。
6.根据权利要求1或5所述的盾构机，其特征在于：所述的进浆管（8）通过冲刷管路II（11）与刀盘冲刷管路连接。
7.根据权利要求1所述的盾构机，其特征在于：所述的螺旋输送机（5）与稀释箱（7）或皮带机（12）可拆卸连接。
8.一种权利要求1~7任一所述的盾构机的施工方法，其特征在于：
在普通泥水模式下，通过进浆管向开挖仓进稀泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆；
在稠泥盾构模式下，膨胀土系统通过进浆管向开挖仓进稠泥浆，通过螺旋输送机、稀释箱及排浆管排浆。
9.根据权利要求8所述的盾构机的施工方法，其特征在于：通过密度监测系统实时检测开挖仓内的泥浆比重。
10.根据权利要求8或9所述的盾构机的施工方法，其特征在于：在土压模式下，通过螺旋输送机及皮带机排渣。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111997631A (zh) * 2020-10-14 2020-11-27 中铁工程装备集团有限公司 一种隧道施工方法及盾构机
CN112761646A (zh) * 2020-12-04 2021-05-07 中铁工程装备集团有限公司 非圆形隧道掘进机、掘进机用破碎装置
CN113047857A (zh) * 2021-04-15 2021-06-29 山东大学 一种流砂地层隧道机械掘进装置及工艺

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