CN114060052B - 一种双出渣螺旋输送机、隧道掘进机及其排渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双出渣螺旋输送机、隧道掘进机及其排渣方法，所述双出渣螺旋输送机(1)包括渣土排出口(2)和渣浆排出口(3)，渣浆排出口(3)外连接有泥水箱(4)，泥水箱(4)内设有泥水容纳腔，渣浆排出口(3)处设有渣浆排出闸门(5)，渣浆排出闸门(5)能够封闭渣浆排出口(3)，渣土排出口(2)处设有渣土排出闸门(6)，渣土排出闸门(6)能够封闭渣土排出口(2)。该双出渣螺旋输送机和隧道掘进机可以根据隧道不同的地质情况，选择性的使用不同的排渣方式，解决了传统隧道掘进单一排渣模式无法满足特殊地层出渣要求的问题，特别对于强富水地层具有更好的适应性。

Description

一种双出渣螺旋输送机、隧道掘进机及其排渣方法

技术领域

本发明涉及隧道施工设备领域，具体的是一种双出渣螺旋输送机，还是一种隧道掘进机，更是一种隧道掘进机的排渣方法。

背景技术

盾构机作为一种先进的隧道施工设备，广泛应用于城市地铁隧道的修建。目前，国内外现有地下隧道工程盾构施工中，土压平衡盾构机在穿越富水砂土层、富水断裂带及江河地段等富水复杂地质地段时都不同程度地发生了喷涌。大量的高压泥浆、泥砂、泥石从螺旋输送机出渣口喷射出来严重地污染盾构机的隧道内的施工环境,使盾构施工无法正常进行，掘进速度极为缓慢。盾构机在遇到强富水地层掘进时，一般通过渣土改良等措施提高渣土的粘塑性，使螺旋输送机形成土塞效应来平衡土仓内的水土压力，从而减少盾构机涌水涌砂的风险，但是在实际掘进过程中螺旋输送机的土塞效果并不好，螺旋输送机的喷涌问题更是屡见不鲜，严重时可能带来土仓失稳或盾构机被淹的灾害，因此提高盾构机富水地层的掘进的可靠性就显得极为重要。

发明内容

为了同时满足贫水和富水地层的出渣，本发明提供了一种双出渣螺旋输送机、隧道掘进机及其排渣方法，该双出渣螺旋输送机可以根据隧道不同的地质情况，选择性的使用不同的排渣方式，解决了传统隧道掘进单一排渣模式无法满足特殊地层出渣要求的问题，特别对于强富水地层具有更好的适应性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双出渣螺旋输送机，包括渣土排出口和渣浆排出口，渣浆排出口外连接有泥水箱，泥水箱内设有泥水容纳腔，渣浆排出口处设有渣浆排出闸门，渣浆排出闸门能够封闭渣浆排出口，渣土排出口处设有渣土排出闸门，渣土排出闸门能够封闭渣土排出口。

一种隧道掘进机，包括上述双出渣螺旋输送机，所述隧道掘进机还包括后配套皮带机和渣浆收集机构，后配套皮带机位于双出渣螺旋输送机的下方，所述双出渣螺旋输送机含有两个渣浆排出口、两个渣浆排出闸门和两个泥水箱，两个泥水箱均与两个所述渣浆收集机构一一对应连接；

所述渣浆收集机构含有依次连接的污水箱和泥水管路，泥水管路的一端与泥水箱上的渣浆外出口连接，泥水管路的另一端与污水箱连接；泥水箱内的渣浆能够通过泥水管路进入污水箱；

所述渣浆收集机构还含有气体连接管路和压缩空气供应系统，气体连接管路的一端与泥水箱上的进气口连接，气体连接管路的另一端与压缩空气供应系统连接，压缩空气供应系统能够通过气体连接管路向泥水箱内注入压缩空气。

一种隧道掘进机的排渣方法，所述隧道掘进机的排渣方法采用了上述的隧道掘进机，所述隧道掘进机的排渣方法包括以下步骤：

步骤1、关闭渣土排出闸门；

步骤2、打开一个渣浆排出闸门，关闭另一个渣浆排出闸门，渣浆进入一个泥水箱，关闭所述一个渣浆排出闸门，所述一个泥水箱内的渣浆进入所述渣浆收集机构内；

步骤3、打开所述另一个渣浆排出闸门，关闭所述一个渣浆排出闸门，渣浆进入所述另一个泥水箱，关闭所述另一个渣浆排出闸门，所述另一个泥水箱内的渣浆进入所述渣浆收集机构；

步骤4、依次重复步骤2和步骤3。

本发明的有益效果是：该双出渣螺旋输送机、隧道掘进机及其排渣方法可以根据隧道不同的地质情况，选择性的使用不同的排渣方式，解决了传统隧道掘进单一排渣模式无法满足特殊地层出渣要求的问题，特别对于强富水地层具有更好的适应性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述隧道掘进机的示意图。

图2是图1中双出渣螺旋输送机后部的放大示意图。

图3是图1中A方向的示意图。

图4是图1中B方向的示意图。

1、双出渣螺旋输送机；2、渣土排出口；3、渣浆排出口；4、泥水箱；5、渣浆排出闸门；6、渣土排出闸门；7、外筒体；8、渣水箱；9、后配套皮带机；10、气体连接管路；11、压缩空气供应系统；12、污水箱；13、中转泵；14、泥水管路；15、井口渣池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种双出渣螺旋输送机，包括渣土排出口2和渣浆排出口3，渣浆排出口3外连接有泥水箱4，泥水箱4内设有泥水容纳腔，渣浆排出口3处设有渣浆排出闸门5，渣浆排出闸门5能够封闭渣浆排出口3，渣土排出口2处设有渣土排出闸门6，渣土排出闸门6能够封闭渣土排出口2，如图1至图4所示。

渣浆排出闸门5能够打开或关闭渣浆排出口3，渣土排出闸门6能够打开或关闭渣土排出口2。当在贫水地层掘进时，可以关闭渣浆排出闸门5，打开渣土排出闸门6，双出渣螺旋输送机1内的渣土从渣土排出口2排出，通过后配套皮带机9将渣土排出洞外，此排渣路径主要针对排干渣时使用。当在富水地层掘进时，可以打开渣浆排出闸门5，关闭渣土排出闸门6，双出渣螺旋输送机1内的渣浆从渣浆排出口3排出，通过渣浆收集机构将渣浆排出洞外，此排渣路径主要针对排湿渣时使用。

在本实施例中，所述双出渣螺旋输送机1的输送方向为从前往后，所述双出渣螺旋输送机1的前端设有入口，所述双出渣螺旋输送机1的出口(包括渣土排出口2和渣浆排出口3)位于后部。

在本实施例中，所述双出渣螺旋输送机1还包括外筒体7，所述双出渣螺旋输送机1的入口位于外筒体7的前端，渣土排出口2和渣浆排出口3的设置位置和设置方式可以有多种实现方式。

第一种实现方式为：渣土排出口2和渣浆排出口3均可以设置于外筒体7的侧壁上，渣土排出口2和渣浆排出口3沿外筒体7的周向或轴线间隔排列。渣土排出口2和渣浆排出口3均可以为一个或多个。

第二种实现方式为：所述双出渣螺旋输送机1还包括渣水箱8，渣水箱8设置于外筒体7外，渣水箱8与外筒体7连接，外筒体7排出的渣土或渣浆能够进入渣水箱8内，渣土排出口2和渣浆排出口3均位于渣水箱8的侧壁上。

第三种实现方式为：所述双出渣螺旋输送机1还包括渣水箱8，渣水箱8设置于外筒体7外，渣水箱8与外筒体7连接，外筒体7排出的渣土或渣浆能够进入渣水箱8内，渣土排出口2位于渣水箱8的侧壁上，渣浆排出口3位于外筒体7的侧壁上。

第四种实现方式为：所述双出渣螺旋输送机1还包括渣水箱8，渣水箱8设置于外筒体7外，渣水箱8与外筒体7连接，外筒体7排出的渣土或渣浆能够进入渣水箱8内，渣浆排出口3位于渣水箱8的侧壁上，渣土排出口2位于外筒体7的侧壁上。

在本实施例中，优选采用第二种实现方式，即所述双出渣螺旋输送机1还包括渣水箱8，渣水箱8设置于外筒体7外，渣土排出口2和渣浆排出口3均位于渣水箱8的侧壁上，泥水箱4内的泥水容纳腔与渣水箱8内的容纳空腔能够连通或不连通。

具体的，渣水箱8位于外筒体7的后部外，外筒体7与渣水箱8上下设置，渣水箱8内设有容纳空腔，外筒体7的内部与所述容纳空腔连通。渣土排出口2可以位于渣水箱8的底部、前侧、后侧、左侧或右侧，渣土排出闸门6能够以移动或转动的方式开关。

优选，渣土排出口2位于渣水箱8的底部，渣水箱8呈漏斗形结构，渣水箱8的上端与外筒体7连接，渣土排出闸门6能够以移动的方式开关，渣水箱8的底部外设有渣土闸门驱动机构，所述渣土闸门驱动机构能够驱动渣土排出闸门6移动从而实现开关功能。

渣浆排出口3可以位于渣水箱8的底部、前侧、后侧、左侧或右侧。优选，双出渣螺旋输送机1含有两个渣浆排出口3，两个渣浆排出口分别位于渣水箱8的左侧和右侧，两个渣浆排出口3外连接有两个泥水箱4，即渣水箱8的左侧外设有一个泥水箱4，渣水箱8的右侧外设有另一个泥水箱4。

两个泥水箱4在渣水箱8的左右两侧互为镜像且左右对称，渣浆排出闸门5能够以移动或转动的方式开关，优选渣浆排出闸门5能够以移动的方式开关，两个泥水箱4外均设有渣浆闸门驱动机构，所述渣浆闸门驱动机构能够驱动渣浆排出闸门5移动从而实现开关功能。

在本实施例中，泥水箱4上设有渣浆外出口，该渣浆外出口可以位于泥水箱4的前侧、后侧或底部。优选，该渣浆外出口位于泥水箱4的后侧，泥水箱4内的渣浆可以通过该渣浆外出口排出，如图1至图3所示。

为了便于泥水箱4内渣浆可以顺利的排出，泥水箱4上设有进气口，该进气口可以位于泥水箱4的前侧、后侧或上部。优选，该进气口可以位于泥水箱4的前侧，通过该进气口可以向泥水箱4内注入压缩气体或常压气体。

下面介绍一种隧道掘进机，所述隧道掘进机包括上述双出渣螺旋输送机1，所述隧道掘进机还包括后配套皮带机9和渣浆收集机构，后配套皮带机9位于双出渣螺旋输送机1的正下方，所述双出渣螺旋输送机1含有两个渣浆排出口3、两个渣浆排出闸门5和两个泥水箱4，两个泥水箱4均与所述渣浆收集机构连接，如图1所示。

在本实施例中，所述渣浆收集机构含有依次连接的污水箱12和泥水管路14，泥水管路14的一端与泥水箱4上的所述渣浆外出口连接，泥水管路14的另一端与污水箱12连接，污水箱12和泥水管路14均位于双出渣螺旋输送机1的后方，泥水箱4内的渣浆可以通过泥水管路14进入污水箱12。

在本实施例中，所述渣浆收集机构还含有依次连接的中转泵13、污水管路和井口渣池15，中转泵13的入口与污水箱12连通，中转泵13可以将污水箱12内的渣浆通过污水管路泵送至井口渣池15内，井口渣池15可以设置于地面上。

在本实施例中，所述渣浆收集机构还含有气体连接管路10和压缩空气供应系统11，气体连接管路10的一端与泥水箱4上的所述进气口连接，气体连接管路10的另一端与压缩空气供应系统11连接，气体连接管路10和压缩空气供应系统11均位于双出渣螺旋输送机1的后方，压缩空气供应系统11可以通过气体连接管路10向泥水箱4内注入压缩空气。

在本实施例中，所述隧道掘进机含有两个所述渣浆收集机构和两个压缩空气供应系统11，两个所述渣浆收集机构与两个泥水箱4一一对应，两个压缩空气供应系统11与两个泥水箱4也一一对应。

下面介绍一种隧道掘进机的排渣方法，所述隧道掘进机的排渣方法采用了上述的隧道掘进机，所述双出渣螺旋输送机1含有两个渣浆排出口3、两个渣浆排出闸门5和两个泥水箱4，所述隧道掘进机的排渣方法包括在贫水地层掘进时和在富水地层掘进时的两种情况。

当在贫水地层掘进时，所述隧道掘进机的排渣方法包括以下步骤：

关闭两个渣浆排出闸门5，打开渣土排出闸门6，双出渣螺旋输送机1内的渣土从渣土排出口2排出，渣土落在后配套皮带机9上，压缩空气供应系统11通过气体连接管路10向泥水箱4内注入压缩空气，通过后配套皮带机9将渣土排出洞外。

当在富水地层掘进时，所述隧道掘进机的排渣方法包括以下步骤：

步骤1、关闭渣土排出闸门6；

步骤2、打开左侧的渣浆排出闸门5，关闭右侧的渣浆排出闸门5，渣浆从外筒体7进入左侧的泥水箱4内，关闭左侧的渣浆排出闸门5，左侧的压缩空气供应系统11向左侧的泥水箱4注入压缩空气，所述压缩空气推动左侧的泥水箱4内的渣浆进入左侧的所述渣浆收集机构的污水箱12内；

步骤3、打开右侧的渣浆排出闸门5，关闭左侧的渣浆排出闸门5，渣浆从外筒体7进入右侧的泥水箱4内，关闭右侧的渣浆排出闸门5，右侧的压缩空气供应系统11向右侧的泥水箱4注入压缩空气，所述压缩空气推动右侧的泥水箱4内的渣浆进入右侧的所述渣浆收集机构的污水箱12内；

步骤4、依次重复步骤2和步骤3，步骤2和步骤3之间的时间间隔可以为0S-10S。按照以上所述的流程，左右两个渣浆排出闸门5交替开启和关闭，以达到两个所述渣浆收集机构交替出渣的目的。最终两个污水箱12内的污水通过中转泵13排至井口渣池15内。

根据以上所描述，贫水地层出渣模式和富水地层出渣模式主要区别在于出渣路径不同，不同的出渣模式的选择根据地层的富水情况来判定，贫水地层的出渣模式和常规盾构机出渣模式一致，富水地层出渣模式是应急的一种出渣模式，主要为了防止在隧道施工中突然面临涌水涌砂风险时的危险发生。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，方位词“下”表示图1中的下侧方向，方位词“左”表示垂直于图1的纸面并指向纸面外侧的方向，方位词“右”表示垂直于图1的纸面并指向纸面内侧的方向，方位词“前”表示图1中的左侧方向，方位词“后”表示图1中的右侧方向。本发明采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (8)

1.一种双出渣螺旋输送机，其特征在于，所述双出渣螺旋输送机(1)包括渣土排出口(2)和渣浆排出口(3)，渣浆排出口(3)外连接有泥水箱(4)，泥水箱(4)内设有泥水容纳腔，渣浆排出口(3)处设有渣浆排出闸门(5)，渣浆排出闸门(5)能够封闭渣浆排出口(3)，渣土排出口(2)处设有渣土排出闸门(6)，渣土排出闸门(6)能够封闭渣土排出口(2)；

所述双出渣螺旋输送机(1)还包括外筒体(7)和渣水箱(8)，外筒体(7)排出的渣土或渣浆能够进入渣水箱(8)内；

渣浆排出口(3)位于渣水箱(8)的左侧和右侧，两个渣浆排出口(3)外连接有两个泥水箱(4)，渣浆排出闸门(5)能够以移动或转动的方式开关。

2.根据权利要求1所述的双出渣螺旋输送机，其特征在于，渣水箱(8)位于外筒体(7)的后部外，外筒体(7)与渣水箱(8)上下设置，渣水箱(8)内设有容纳空腔，外筒体(7)的内部与所述容纳空腔连通。

3.根据权利要求1所述的双出渣螺旋输送机，其特征在于，渣土排出口(2)位于渣水箱(8)的底部，渣土排出闸门(6)能够以移动或转动的方式开关。

4.根据权利要求1所述的双出渣螺旋输送机，其特征在于，渣浆排出口(3)位于渣水箱(8)的前侧、后侧、左侧或右侧。

5.根据权利要求1所述的双出渣螺旋输送机，其特征在于，泥水箱(4)上设有渣浆外出口，该渣浆外出口位于泥水箱(4)的前侧、后侧或底部。

6.根据权利要求1所述的双出渣螺旋输送机，其特征在于，泥水箱(4)上设有进气口，该进气口位于泥水箱(4)的前侧、后侧或上部。

7.一种隧道掘进机，其特征在于，所述隧道掘进机包括权利要求1所述双出渣螺旋输送机(1)，所述隧道掘进机还包括后配套皮带机(9)和渣浆收集机构，后配套皮带机(9)位于双出渣螺旋输送机(1)的下方，所述双出渣螺旋输送机(1)含有两个渣浆排出口(3)、两个渣浆排出闸门(5)和两个泥水箱(4)，两个泥水箱(4)与两个所述渣浆收集机构一一对应连接；

所述渣浆收集机构含有依次连接的污水箱(12)和泥水管路(14)，泥水管路(14)的一端与泥水箱(4)上的渣浆外出口连接，泥水管路(14)的另一端与污水箱(12)连接；泥水箱(4)内的渣浆能够通过泥水管路(14)进入污水箱(12)；

所述渣浆收集机构还含有气体连接管路(10)和压缩空气供应系统(11)，气体连接管路(10)的一端与泥水箱(4)上的进气口连接，气体连接管路(10)的另一端与压缩空气供应系统(11)连接，压缩空气供应系统(11)能够通过气体连接管路(10)向泥水箱(4)内注入压缩空气。

8.一种隧道掘进机的排渣方法，其特征在于，所述隧道掘进机的排渣方法采用了权利要求7所述的隧道掘进机，所述隧道掘进机的排渣方法包括以下步骤：

步骤1、关闭渣土排出闸门(6)；

步骤2、打开一个渣浆排出闸门(5)，关闭另一个渣浆排出闸门(5)，渣浆进入一个泥水箱(4)，关闭所述一个渣浆排出闸门(5)，所述一个泥水箱(4)内的渣浆进入所述渣浆收集机构内；

步骤3、打开所述另一个渣浆排出闸门(5)，关闭所述一个渣浆排出闸门(5)，渣浆进入另一个泥水箱(4)，关闭所述另一个渣浆排出闸门(5)，所述另一个泥水箱(4)内的渣浆进入所述渣浆收集机构；

步骤4、依次重复步骤2和步骤3。