CN112065413B - 一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，包括设于刀盘后部的隔板本体，用于隔离泥水仓和主控室；在隔板本体的上方和下方分别设有进浆口和出渣口，在隔板本体内壁上均布平行设有多个扰流板，在出渣口的两侧分别依次设有过滤格栅和搅拌装置。本发明实现了泥水盾构掘进阶段和停机阶段对泥浆性能的有效控制，防止泥浆离析分层或严重紊流，有效确保了泥水仓中泥浆性能的稳定性，增加了岩渣的排出率，提高了泥浆的利用率，减少了泥浆的消耗量，提高了施工效率和施工安全性。

Description

一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板
技术领域
本发明涉及泥水盾构施工技术领域，具体涉及一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板。
背景技术
泥水盾构通过仓内泥浆在压差作用下向地层中渗透形成不透水的泥膜，从而达到稳定地层的作用。因此，无论在泥水盾构掘进阶段还是停机管片拼装阶段或检修阶段，仓内泥浆性质的稳定性对开挖面的稳定至关重要。另一方面，对于盾构刀盘刀具破除的岩渣，泥浆起到携渣排渣的作用，在经过泥水分离厂将泥浆与岩渣分离后，泥浆循环回仓内再利用。因此，泥水盾构常存在泥浆用量较大的严重消耗。
同时，泥水盾构用的传统分散泥浆体系物理稳定性受地下水成分影响较大，遇含盐量较高的地下水，泥浆会产生严重离析，无法达到泥浆向地层渗透成膜的要求，需要对泥浆不间断的搅拌或循环。然而，传统的盾构刀盘的泥浆搅拌棒固定于刀盘背面或盾构隔板上，当盾构处于管片拼装阶段或停机检修阶段时，泥浆便停止搅拌，含盐水泥浆很快离析，威胁泥水盾构施工安全。
针对含盐地下水泥浆的离析问题，国内外学者与工程师开展的研究成果并不多，工程实践中唯一的解决办法是通过加大盾构掘进阶段和停机阶段的泥浆循环量来维持泥浆物理性能稳定性，从而造成泥浆的极大用量消耗。
为了有效的解决泥水盾构掘进阶段和停机阶段仓内泥浆性质不稳定的问题，特别是泥水盾构掘进高含盐量的地下水的泥浆离析问题，急需设计一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种可实现泥水盾构掘进阶段和停机阶段对泥浆性能的有效控制，以及提高泥浆性能和液位稳定性的泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，包括设于刀盘后部的隔板本体，用于隔离泥水仓和主控室，在所述隔板本体的上方和下方分别设有进浆口和出渣口，在所述隔板本体内壁上均布平行设有多个扰流板，在所述出渣口的两侧分别依次设有过滤格栅和搅拌装置。
针对上述技术方案，在隔板本体上安装扰流板用来稳定泥水仓内的泥浆液位，增加泥水仓内泥浆的稳定性，同时可避免由进浆口进入的泥浆引起飞溅的现象；过滤格栅用来对大颗粒岩渣进行过滤，使岩渣与泥浆分离，从而使更多的岩渣进入出渣口，增加由出渣口外排物中岩渣的含量，从而降低了外排泥浆的量，有效节约了泥浆的消耗量；搅拌装置对泥水仓内的泥浆进行搅拌，加速泥浆在泥水仓内的循环，确保泥浆质量稳定。
优选的，所述过滤格栅的内侧与所述隔板本体相铰接，且所述过滤格栅所在平面与水平面之间的夹角α呈锐角。
过滤格栅与隔板本体之间可以转动，通过改变过滤格栅与隔板本体之间的夹角使泥水盾构可以用于不同的情况，当盾构刀盘破岩除渣过程中，使过滤格栅与隔板本体之间垂直，用于岩渣与泥浆的过滤，增加岩渣的外排率；在其他施工状态或者停工过程中，使过滤格栅与隔板本体平行，从而方便泥水仓内的泥浆进行循环搅拌；将过滤格栅倾斜可转动固定在隔板本体上便于落至过滤格栅上的岩渣滚落至出渣口。
优选的，在所述过滤格栅底板的两侧分别设有油缸，用于调节所述过滤格栅与所述隔板本体之间的夹角。
通过油缸来控制过滤格栅与隔板本体之间转动的角度变化，方便自动化操作，便于控制。
优选的，所述搅拌装置与所述过滤格栅间隔设置，且所述搅拌装置的中心轴线位于所述过滤格栅所在平面上。防止岩渣卡住搅拌装置。
优选的，所述搅拌装置包括垂直固定设置在所述隔板本体上的搅拌电机，和设置在所述搅拌电机上的搅拌机构，所述搅拌机构包括固定设置在所述搅拌电机输出轴上的旋转盘，在所述旋转盘上均布开设有3个安装槽，在所述安装槽内分别通过螺栓固定设有搅拌叶。
通过搅拌电机来带动搅拌叶转动，使其在停机时可以单独实现搅拌，确保泥浆的性质；搅拌叶可拆卸安装在旋转盘上，可以实现根据泥浆离析时间及稳定性选用不同形状的搅拌叶，提高搅拌效率。
优选的，所述扰流板位于所述搅拌装置的上方，且所述扰流板呈倾斜面朝上的直角梯形设置。 扰流板上方起到引流的作用，底部起到稳定泥浆液位的作用。
优选的，所述搅拌装置至少为两套。分别设置搅拌装置，可以根据泥浆和施工的条件选择搅拌装置不同的转动方向，使各个搅拌装置之间相互配合达到最佳的搅拌效果。
优选的，在所述过滤格栅一侧的两端分别设有安装板，在所述安装板上设有用于安装铰接件的安装孔。将铰接件固定在隔板本体上，完成过滤格栅与隔板本体的可转动安装。
本发明的有益效果是：
本发明通过设置多套搅拌装置可独立控制转速和转向，从而实现泥水盾构在掘进阶段和停机阶段搅拌泥浆，提高仓内泥浆的性能稳定性；过滤格栅将泥浆和岩渣进行分离，岩渣直接从过滤格栅上滑落至出渣口，增加了泥浆携渣排出率，提高了泥浆的利用效率，降低了泥浆的消耗量；扰流板增强了泥浆性能的稳定性和液位稳定性。
本发明实现了泥水盾构掘进阶段和停机阶段对泥浆性能的有效控制，防止泥浆离析分层或严重紊流，有效确保了泥水仓中泥浆性能的稳定性，有效确保了泥水仓中泥浆性能的稳定性，增加了岩渣的排出率，降低了泥浆的排出量，提高了泥浆的利用率，减少了泥浆的消耗量，提高了施工效率和施工安全性。
附图说明
图1是本发明的侧视图；
图2 是本发明隔板本体的正视图；
图3是过滤格栅的俯视图；
图4是过滤格栅的结构示意图；
图5是过滤格栅过滤泥浆的示意图；
图6是搅拌装置的结构示意图。
图中：1.隔板本体；2.扰流板；3.进浆口；4.刀盘驱动装置；5.搅拌电机；6.搅拌叶；7.过滤格栅；8.出渣口；9.岩渣；10.油缸；11.铰接件；12.泥水仓；13.主控室；14.旋转盘；15.安装槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1-6所示，一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，包括设于刀盘后部的隔板本体1，用于隔离泥水仓12和主控室13；在刀盘和隔板本体1之间安装有刀盘驱动装置4，刀盘驱动装置4与主控室相连。在隔板本体1的上方和下方分别设有进浆口3和出渣口8。
在隔板本体内壁上均布平行设有多个扰流板2，扰流板2位于搅拌装置的上方，且扰流板2呈倾斜面朝上的直角梯形设置。可以控制泥浆自上而下流动，阻止泥浆自下而上流动，从而有效控制泥浆性能和液位的稳定性。
在出渣口8的两侧分别依次设有过滤格栅7和搅拌装置，且搅拌装置至少为两套，可以在出渣口8的两侧分别对称设有至少一个搅拌装置。
过滤格栅7为一个均布设有多个正方形孔洞的钢板，在过滤格栅7一侧的两端分别设有安装板，在安装板上设有用于安装铰接件11的安装孔；将过滤格栅7的内侧通过铰接件11与隔板本体相铰接在一起。且过滤格栅7所在平面与水平面之间的夹角α呈锐角。在过滤格栅7底板的两侧分别设有油缸10，用于调节过滤格栅7与隔板本体之间的夹角，通过改变过滤格栅7与隔板本体之间的夹角使其适用于不同的施工场景。
搅拌装置与过滤格栅7间隔设置，且搅拌装置的中心轴线位于过滤格栅7所在平面上。搅拌装置包括垂直固定设置在隔板本体上的搅拌电机5，和设置在搅拌电机5上的搅拌机构，搅拌机构包括固定设置在搅拌电机5输出轴上的旋转盘14，在旋转盘14上均布开设有3个安装槽15，在安装槽15内分别通过螺栓固定设有搅拌叶6。
本发明的具体实施方法：
（1）盾构施工状态下或停机阶段，泥水仓内维持泥浆性能的具体方法：
a. 根据泥水仓12内泥浆性质，选用搅拌叶6的种类，确定搅拌电机5的转向和转速；
b. 关闭进浆管口3、出渣口8；
c. 通过油缸10使过滤格栅7翻转紧贴于隔板本体1平面；
d. 开启搅拌装置，搅拌泥浆，并维持泥浆处于搅拌与循环状态，从而保证泥水仓12内的泥浆性能稳定。
（2）盾构刀盘破除岩石阶段，泥浆起到携渣排渣的作用，此阶段的具体操作过程：
a. 根据泥水仓12内泥浆性质，选用搅拌叶6的种类，确定搅拌电机5的转向和转速。
b. 打开进浆管口3和出渣口8。
c. 通过油缸10使过滤格栅7所在平面垂直于隔板本体1，泥浆和岩渣9混合物经过过滤格栅7过滤，使岩渣9沿倾斜设置的过滤格栅7快速下落至出渣口8，增加出渣口8处岩渣9的密度，使外排的泥浆中岩渣9的浓度增大，而经过过滤格栅7的泥浆和碎小岩渣一部分经出渣口8排出，一部分继续在泥水仓12内进行循环，即排出的岩渣多了，而外排的泥浆少了；因此降低了泥浆的消耗量。
d. 开启搅拌装置，搅拌泥浆，并维持泥浆处于搅拌与循环状态，确保泥浆的性能。
在不同工作状态下或停工状态，通过油缸10控制过滤格栅7的角度来确保泥水仓12内泥浆性能的稳定。
在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，包括设于刀盘后部的隔板本体，用于隔离泥水仓和主控室，在所述隔板本体的上方和下方分别设有进浆口和出渣口，其特征在于，在所述隔板本体内壁上均布平行设有多个扰流板，在所述出渣口的两侧分别依次设有过滤格栅和搅拌装置；所述过滤格栅的内侧与所述隔板本体相铰接，且所述过滤格栅所在平面与水平面之间的夹角α呈锐角；在所述过滤格栅底板的两侧分别设有油缸，用于调节所述过滤格栅与所述隔板本体之间的夹角；所述搅拌装置与所述过滤格栅间隔设置，且所述搅拌装置的中心轴线位于所述过滤格栅所在平面上；所述扰流板位于所述搅拌装置的上方，且所述扰流板呈倾斜面朝上的直角梯形设置。
2.根据权利要求1所述的泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，其特征在于，所述搅拌装置包括垂直固定设置在所述隔板本体上的搅拌电机，和设置在所述搅拌电机上的搅拌机构，所述搅拌机构包括固定设置在所述搅拌电机输出轴上的旋转盘，在所述旋转盘上均布开设有3个安装槽，在所述安装槽内分别通过螺栓固定设有搅拌叶。
3.根据权利要求1所述的泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，其特征在于，所述搅拌装置至少为两套。
4.据权利要求1所述的泥水盾构用以维持仓内泥浆稳定的盾构隔板，其特征在于，在所述过滤格栅一侧的两端分别设有安装板，在所述安装板上设有用于安装铰接件的安装孔。
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