CN113681725A - Tbm后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法，在TBM拖车上设有砂石骨料加工拌和系统，砂石骨料加工拌和系统内设有一级破碎机、二级破碎机、筛分机、储料仓和搅拌机；一级破碎机的出料口与二级破碎机的进料口连接，二级破碎机的出料口通过筛分胶带机与筛分机的进料口连接，筛分机的全部出料口通过多条供料胶带机与储料仓连接，储料仓通过多条胶带机与搅拌机连接；砂石骨料加工拌和系统利用TBM开挖料来生产混凝土。通过采用在TBM的拖车系统上设置砂石骨料加工拌和系统的方案，能够在隧道内利用掘进产生的弃料直接生产混凝土，充分利用资源，减少输送弃料的能耗，减少混凝土的运输时间，提高混凝土质量。

Description

TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法
技术领域
本发明涉及工程砂石骨料加工领域，特别是一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法。
背景技术
TBM隧洞掘进施工中，常规的方法是先掘进贯通后再实施衬砌，也有部分工程采用掘进衬砌同步作业，在同步衬砌的过程中，掘进产生的弃料通常采用设备运输至洞外堆放场，而洞身支护衬砌混凝土则由洞外向内运输，其特点是砂石拌和施工场地宽裕，各工序干扰小。但缺点是弃渣场占地面积大，易对环境造成污染。隧洞掘进施工附属砂石骨料加工系统一般都布置在洞外宽阔场地，占用面积大，经拌和站生产的混凝土由混凝土运输车运输至洞内，进行隧洞的衬砌施工，混凝土运输距离远、耗时长，对混凝土质量影响较大，进而影响隧洞工程整体施工质量。CN 109231897 A记载了一种盾构渣土无害化、资源化处理方法，给出了采用渣浆制备压制砖的方案。CN 212269895 U记载了一种盾构渣土全资源化利用系统，上述这些方案都是将渣土运出洞外后再行利用的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法，能够充分利用掘进产生的弃料，实现在隧道内的资源循环利用，减少渣料和混凝土的运输距离。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，在TBM拖车上设有砂石骨料加工拌和系统，砂石骨料加工拌和系统内设有一级破碎机、二级破碎机、筛分机、储料仓和搅拌机；
一级破碎机的出料口与二级破碎机的进料口连接，二级破碎机的出料口通过筛分胶带机与筛分机的进料口连接，筛分机的全部出料口通过多条供料胶带机与储料仓连接，储料仓通过多条胶带机与搅拌机连接；
砂石骨料加工拌和系统利用TBM开挖料来生产混凝土。
所述的筛分机为三级平面振动筛分机，第一层筛下出料口为中石出料口，第二层筛下出料口为小石出料口，第三层筛下出料口为砂出料口。
优选的方案中，筛分机与二级破碎机之间还通过返料胶带机连接；
在筛分机的小石出料口设有可切换的小石溜槽，小石溜槽与返料胶带机连接；
在筛分机的中石出料口设有可切换的中石溜槽，中石溜槽与返料胶带机连接；
筛分机的第一层筛上出料口直接与返料胶带机连接。
优选的方案中，在一级破碎机、二级破碎机和筛分机的外部分别有封闭装置，用于将一级破碎机、二级破碎机和筛分机完全封闭，封闭装置与除尘器连接。
优选的方案中，所述的一级破碎机为反击破碎机，所述的二级破碎机为立轴冲击式破碎机；
在反击破碎机设有可调的反击板，用于调节输出的最大粒径；
立轴冲击式破碎机的电机采用调速电极，用于调节出砂的粒径。
优选的方案中，在储料仓设有砂储料仓、小石储料仓和中石储料仓，在各个储料仓内设有超声传感器，用于检测余料数量；
筛分机的全部出料口分别通过三条胶带机与砂储料仓、小石储料仓和中石储料仓连接；
在连接砂储料仓的胶带机之间还设有选粉机，用于去除砂骨料中的多余石粉。
优选的方案中，储料仓通过三台称重胶带机与搅拌机的进料装置连接，用于配制混凝土。
优选的方案中，TBM主机皮带机通过给料机与一级破碎机连接；
给料机的结构为：三角形布置的驱动轮组之间环绕滤网带，在滤网带的下方设有侧卸料料斗，侧卸料料斗收集滤网带下的粉料并从一侧排出到TBM连续皮带机上。
一种采用上述的TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统的方法，包括以下步骤：
S1、从TBM主机皮带机来的隧洞开挖掘进的弃渣，经过给料机分级，筛上的渣料输送至一级破碎机，筛下的粉料排出到TBM连续皮带机上；
S2、一级破碎机破碎后的渣料输送至二级破碎机破碎；
S3、二级破碎机破碎后的渣料输送至筛分机筛分；
S4、筛分机筛分后的骨料分级输送至储料仓内分类储存，多余的骨料通过返料胶带机输送至二级破碎机制砂；
S5、储料仓内的砂和骨料通过称重胶带机输送至搅拌机，与水泥罐来的水泥搅拌后制备成混凝土；
通过以上步骤，实现以隧洞开挖掘进的弃渣制备混凝土。
优选的方案中，在步骤S4中，根据储料仓内超声传感器检测的余料数量，调节小石溜槽和中石溜槽的位置；
若小石储料仓的余料过多，则将小石溜槽移动到小石出料口与返料胶带机之间；若中石储料仓的余料过多，则将中石溜槽移动到中石出料口与返料胶带机之间，以确保砂满足供应。
本发明提供的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统及方法，通过采用在TBM的拖车系统上设置砂石骨料加工拌和系统的方案，能够在隧道内利用掘进产生的弃料直接生产混凝土，充分利用资源，减少输送弃料的能耗，减少混凝土的运输时间，提高混凝土质量。能够在施工现场根据需要直接配置湿喷混凝土或衬砌混凝土。优选的方案中，一级破碎机和二级破碎机设备的配置能够确保细骨料生产的级配要求。在筛分机设置的返料胶带机和溜槽，能够根据施工需要，调整砂石骨料的级配。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中给料机的主视结构示意图。
图3为本发明中给料机的侧视图。
图4为本发明中储料仓的结构示意图。
图5为本发明中筛分机的布置结构示意图。
图6为本发明中反击破碎机的布置结构示意图。
图7为本发明中立轴冲击式破碎机的布置结构示意图。
图8为本发明中搅拌机的布置结构示意图。
图9为本发明中筛分机与胶带机的布置结构侧视示意图。
图10为本发明中筛分机与胶带机的布置结构俯视示意图。
图中：TBM拖车1，给料机2，侧卸料料斗201，一级破碎机3，二级破碎机4，除尘器5，封闭装置6，胶带机7，返料胶带机71，筛分胶带机72，供料胶带机73，筛分机8，中石出料口81，小石出料口82，砂出料口83，小石溜槽84，中石溜槽85，溜槽轨道86，选粉机9，储料仓10，砂储料仓101，小石储料仓102，中石储料仓103，搅拌机11，水泥罐12，TBM主机皮带机13，超声传感器14，TBM连续皮带机15，拖车系统A，破碎车间B，筛分车间C，储料车间D，拌和车间E。
具体实施方式
实施例1：
如图1~10中，图1示出了一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，在TBM拖车1上设有砂石骨料加工拌和系统，砂石骨料加工拌和系统内设有一级破碎机3、二级破碎机4、筛分机8、储料仓10和搅拌机11；系统共分成五个部分，分别为拖车系统A、破碎车间B、筛分车间C、储料车间D和拌和车间E。
一级破碎机3的出料口与二级破碎机4的进料口连接，二级破碎机4的出料口通过筛分胶带机72与筛分机8的进料口连接，筛分机8的全部出料口通过多条供料胶带机73与储料仓10连接，储料仓10通过多条胶带机与搅拌机11连接；
砂石骨料加工拌和系统利用TBM开挖料来生产混凝土。由此结构，实现利用掘进产生的弃料直接生产混凝土。
优选的方案如图5中，所述的筛分机8为三级平面振动筛分机，第一层筛下出料口为中石出料口81，第二层筛下出料口为小石出料口82，第三层筛下出料口为砂出料口83。优选的，小石的粒径为5-10mm，中石的粒径为10-20mm。
优选的方案如图9、10中，筛分机8与二级破碎机4之间还通过返料胶带机71连接；
在筛分机8的小石出料口82设有可切换的小石溜槽84，小石溜槽84与返料胶带机71连接；
在筛分机8的中石出料口81设有可切换的中石溜槽85，中石溜槽85与返料胶带机71连接；
筛分机8的第一层筛上出料口直接与返料胶带机71连接，用于将超粒径材料返运至二级破碎机4。本例中，中石出料口81延长，小石溜槽84和中石溜槽85滑动设置在溜槽轨道86上。正常工况下，砂出料口83下方设有砂供料胶带机731，中石出料口81下方设有中石供料胶带机732，小石出料口82下方设有小石供料胶带机733。分别将砂、中石和小石输送至储料仓10内。而当小石的数量较多，则利用溜槽轨道86将小石溜槽84移动到小石出料口82下方，使小石溜槽84将小石输送至返料胶带机71，返料胶带机71将小石输送至二级破碎机4整形制砂。中石数量较多时，则将中石溜槽85移动至中石出料口81的下方。返料胶带机71将多余的中石输送至二级破碎机4整形制砂。由于在砂石骨料加工拌和系统上游设置了给料机2，给料机去除了弃料中的细料，从而能够确保砂石料的质量，主要是减少了砂石料中的石粉含量，也确保砂的生产量。
优选的方案中，在筛分机8的外部设有封闭装置6，用于将筛分机8完全封闭，封闭装置6与除尘器5连接。
优选的方案中，在一级破碎机3和二级破碎机4的外部设有封闭装置6，用于将一级破碎机3和二级破碎机4完全封闭，封闭装置6与除尘器5连接。两处位置的封闭装置6和除尘器5结构均相同。
优选的方案如图6中，所述的一级破碎机3为反击破碎机，如图7中，所述的二级破碎机4为立轴冲击式破碎机；
在反击破碎机设有可调的反击板，用于调节输出的最大粒径；
立轴冲击式破碎机的电机采用调速电极，用于调节出砂的粒径。由此结构，能够根据施工需求，生产不同粒径的骨料和砂。
优选的方案如图4中，在储料仓10设有砂储料仓101、小石储料仓102和中石储料仓103；
优选的，在各个储料仓内设有超声传感器14，用于检测余料数量；
筛分机8的全部出料口分别通过三条胶带机与砂储料仓101、小石储料仓102和中石储料仓103连接；
在连接砂储料仓101的胶带机之间还设有选粉机9，用于去除多余的石粉。
优选的方案如图1中，储料仓10通过三台称重胶带机与搅拌机11的进料装置连接，用于配制混凝土。由此结构，能够根据施工级配要求，配置符合要求的混凝土。
优选的方案如图1、2中，TBM主机皮带机13通过给料机2与一级破碎机3连接；
给料机2的结构为：三角形布置的驱动轮组之间环绕滤网带，在滤网带的下方设有侧卸料料斗201，在侧卸料料斗201靠近底部的一侧设有卸料口，侧卸料料斗201收集滤网带下的粉料并从一侧排出到TBM连续皮带机15上。给料机2上的渣料则被输送至一级破碎机3内进行破碎。
实施例2：
一种采用上述的TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统的方法，包括以下步骤：
S1、从TBM主机皮带机13来的隧洞开挖掘进的弃渣，经过给料机2的滤网带分级，筛上的渣料输送至一级破碎机3即反击破碎机进行破碎，筛下的粉料排出到TBM连续皮带机15上，输送至洞外；
S2、一级破碎机3破碎后的渣料输送至二级破碎机4即立轴冲击式破碎机破碎；
S3、二级破碎机4破碎后的渣料输送至筛分机8筛分；
S4、筛分机8筛分后的骨料分级输送至储料仓10内分类储存，多余的骨料通过返料胶带机71输送至二级破碎机4制砂；
优选的方案如图9、10中，在步骤S4中，根据储料仓10内超声传感器14检测的余料数量，调节小石溜槽84和中石溜槽85的位置；
若小石储料仓102的余料过多，则将小石溜槽84移动到小石出料口82与返料胶带机71之间；若中石储料仓103的余料过多，则将中石溜槽85移动到中石出料口81与返料胶带机71之间，将小石或中石输送至以确保砂满足供应。
S5、储料仓10内的砂和骨料通过称重胶带机输送至搅拌机11，与水泥罐12来的水泥搅拌后制备成混凝土；通过以上步骤，实现以隧洞开挖掘进的弃渣制备混凝土。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的技术特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：在TBM拖车（1）上设有砂石骨料加工拌和系统，砂石骨料加工拌和系统内设有一级破碎机（3）、二级破碎机（4）、筛分机（8）、储料仓（10）和搅拌机（11）；
一级破碎机（3）的出料口与二级破碎机（4）的进料口连接，二级破碎机（4）的出料口通过筛分胶带机（72）与筛分机（8）的进料口连接，筛分机（8）的全部出料口通过多条供料胶带机（73）与储料仓（10）连接，储料仓（10）通过多条胶带机与搅拌机（11）连接；
砂石骨料加工拌和系统利用TBM开挖料来生产混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：所述的筛分机（8）为三级平面振动筛分机，第一层筛下出料口为中石出料口（81），第二层筛下出料口为小石出料口（82），第三层筛下出料口为砂出料口（83）。
3.根据权利要求2所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：筛分机（8）与二级破碎机（4）之间还通过返料胶带机（71）连接；
在筛分机（8）的小石出料口（82）设有可切换的小石溜槽（84），小石溜槽（84）与返料胶带机（71）连接；
在筛分机（8）的中石出料口（81）设有可切换的中石溜槽（85），中石溜槽（85）与返料胶带机（71）连接；
筛分机（8）的第一层筛上出料口直接与返料胶带机（71）连接。
4.根据权利要求1所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：在一级破碎机（3）、二级破碎机（4）和筛分机（8）的外部分别有封闭装置，用于将一级破碎机（3）、二级破碎机（4）和筛分机（8）完全封闭，封闭装置与除尘器连接。
5.根据权利要求1所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：所述的一级破碎机（3）为反击破碎机，所述的二级破碎机（4）为立轴冲击式破碎机；
在反击破碎机设有可调的反击板，用于调节输出的最大粒径；
立轴冲击式破碎机的电机采用调速电极，用于调节出砂的粒径。
6.根据权利要求1或2任一项所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：在储料仓（10）设有砂储料仓（101）、小石储料仓（102）和中石储料仓（103），在各个储料仓内设有超声传感器（14），用于检测余料数量；
筛分机（8）的全部出料口分别通过三条胶带机与砂储料仓（101）、小石储料仓（102）和中石储料仓（103）连接；
在连接砂储料仓（101）的胶带机之间还设有选粉机（9），用于去除砂骨料中的多余石粉。
7.根据权利要求6所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：储料仓（10）通过三台称重胶带机与搅拌机（11）的进料装置连接，用于配制混凝土。
8.根据权利要求1所述的一种TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统，其特征是：TBM主机皮带机（13）通过给料机（2）与一级破碎机（3）连接；
给料机（2）的结构为：三角形布置的驱动轮组之间环绕滤网带，在滤网带的下方设有侧卸料料斗（201），侧卸料料斗（201）收集滤网带下的粉料并从一侧排出到TBM连续皮带机（15）上。
9.一种采用权利要求1~8任一项所述的TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统的方法，其特征是包括以下步骤：
S1、从TBM主机皮带机（13）来的隧洞开挖掘进的弃渣，经过给料机（2）分级，筛上的渣料输送至一级破碎机（3），筛下的粉料排出到TBM连续皮带机（15）上；
S2、一级破碎机（3）破碎后的渣料输送至二级破碎机（4）破碎；
S3、二级破碎机（4）破碎后的渣料输送至筛分机（8）筛分；
S4、筛分机（8）筛分后的骨料分级输送至储料仓（10）内分类储存，多余的骨料通过返料胶带机（71）输送至二级破碎机（4）制砂；
S5、储料仓（10）内的砂和骨料通过称重胶带机输送至搅拌机（11），与水泥罐（12）来的水泥搅拌后制备成混凝土；
通过以上步骤，实现以隧洞开挖掘进的弃渣制备混凝土。
10.根据权利要求9所述的一种采用TBM后辍移动式砂石拌和与衬砌成套系统的方法，其特征是：
在步骤S4中，根据储料仓（10）内超声传感器（14）检测的余料数量，调节小石溜槽（84）和中石溜槽（85）的位置；
若小石储料仓（102）的余料过多，则将小石溜槽（84）移动到小石出料口（82）与返料胶带机（71）之间；若中石储料仓（103）的余料过多，则将中石溜槽（85）移动到中石出料口（81）与返料胶带机（71）之间，以确保砂满足供应。
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