CN207212341U - 一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，包括喷嘴、水刀装置和泥浆循环装置，水刀装置通过高压软管与高压泵的出水端连接，泥水仓与气垫仓底部相互贯通且贯通位置处设置有泥浆门，泥浆门上设置有碎石机；水刀装置包括依次穿过盾构机的第二隔板、气垫仓和第一隔板伸入至泥水仓内的水刀钢管、设置在水刀钢管位于泥水仓内一端的水刀喷头和设置在水刀钢管另一端的防喷器，防喷器安装在第二隔板上。本实用新型设置有水刀装置，对泥块进行有效的冲刷和切割，避免了开仓人工清理，缩短施工时间，降低施工风险，还设置碎石机，将泥浆中的小块泥块或者参杂的石块硬物进行破碎，避免在泥浆循环的过程中造成堵塞，延误施工进度。
Description
技术领域
本实用新型属于高粘度泥岩中盾构隧道技术领域，尤其涉及一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统。
背景技术
目前随着我国城市轨道交通的大力发展，地铁盾构施工遇到的地层也越来越复杂多样性，对盾构设备及施工技术水平提出更高的要求，尤其是高粘度的泥岩地层，此地层在武汉、南宁、广州等地多个地方广泛存在。泥岩地层盾构掘进存在刀盘结泥饼、泥水仓仓门堵住、压力不稳定、掘进困难等问题。遇到泥岩地层，由于泥水仓产生大体积泥块需频繁进行带压开仓人工进行清除，人工带压进仓不仅安全风险大，而且清除泥饼工期长，成本大，导致风险高同时工效低下，在泥浆外排过程中，往往由于混在在泥浆中的硬物和岩块造成排浆管路堵塞，需要停工进行疏通。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其设置有水刀装置，对泥块进行有效的冲刷和切割，避免了开仓人工清理，缩短施工时间，降低施工风险，还设置碎石机，将泥浆中的小块泥块或者参杂的石块硬物进行破碎，避免在泥浆循环的过程中造成堵塞，延误施工进度。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：包括设置在盾构机上用于冲刷泥饼的喷嘴、用于切割泥水仓内泥饼的水刀装置和用于回收泥水混合液并为所述喷嘴提供泥浆的泥浆循环装置，水刀装置通过高压软管与连有水管且安装在盾构机后配套台车上的高压泵的出水端连接，泥水仓与气垫仓底部相互贯通且贯通位置处设置有泥浆门，泥浆门上设置有碎石机；
所述水刀装置包括依次穿过盾构机的第二隔板、气垫仓和第一隔板伸入至所述泥水仓内的水刀钢管、设置在水刀钢管位于泥水仓内一端的水刀喷头和设置在水刀钢管另一端的防喷器，防喷器安装在第二隔板上。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述泥浆循环装置包括设置有排浆泵的排浆管路、用于分离泥浆的分离设备和设置有进浆泵的进浆管路，所述排浆管路与所述分离设备的进口相连通，所述进浆管路与分离设备的出口相连通，所述排浆管路与气垫仓底部通过排浆孔相连通。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述喷嘴通过泥水冲刷管网与泥浆循环装置连接，所述喷嘴包括用于冲刷刀盘面板的面板喷嘴和用于冲刷刀盘背板的背板喷嘴，所述泥水冲刷管网与所述面板喷嘴连接的管段上设置有第一增压泵，所述泥水冲刷管网与所述背板喷嘴连接的管段上设置有第二增压泵。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述水刀装置的数量有两个，两个所述水刀装置对称设置在泥水仓内。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述排浆孔处设置有格栅。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述排浆泵与分离设备之间的排浆管路段上设置有中继泵，所述高压泵为GDL型立式多级泵。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述碎石机包括机架和对称设置在机架上且可转动的左瓣门和右瓣门，所述左瓣门和右瓣门上均通过液压油缸与机架相连。
上述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述水刀喷头为扇形喷头，所述扇形喷头的主体为圆柱形，所述扇形喷头的出水口为扇形，所述扇形喷头连接端设置有外螺纹。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过设置水刀装置，对泥块进行有效的冲刷和切割，避免了开仓人工清理，缩短施工时间，降低施工风险。
2、本实用新型通过设置碎石机，将泥浆中的小块泥块或者参杂的石块硬物进行破碎，避免在泥浆循环的过程中造成堵塞，延误施工进度。
3、本实用新型通过设置泥浆循环装置，将冲刷泥饼的泥浆进行回收和利用，不仅节省水源而且避免了泥浆外流至隧道中导致隧道塌陷和盾构方向移位的问题。
4、本实用新型通过设置防喷器，有效防止高压泥浆在使用过程中由于高压软管和水刀钢管连接不够紧密造成高压泥浆喷射出来。
综上所述，本实用新型设置有水刀装置，对泥块进行有效的冲刷和切割，避免了开仓人工清理，缩短施工时间，降低施工风险，还设置碎石机，将泥浆中的小块泥块或者参杂的石块硬物进行破碎，避免在泥浆循环的过程中造成堵塞，延误施工进度。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的A处放大图。
图3为本实用新型碎石机的结构示意图。
图4为本实用新型水刀装置的结构示意图。
附图标记说明:
1—刀盘； 2—牛腿； 3—泥水仓；
4—气垫仓； 5—中盾； 6—尾盾；
7—水刀装置； 7-1—水刀钢管； 7-2—水刀喷头；
7-3—防喷器； 8—高压软管； 9—泥浆门；
10—排浆孔； 11—排浆管路； 12—进浆管路；
13—进浆泵； 14—排浆泵； 15—中继泵；
16—分离设备； 17—碎石机； 17-1—左瓣门；
17-2—右瓣门； 17-3—液压油缸； 17-4—机架；
18—第一隔板； 19—第二隔板。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实用新型包括设置在盾构机上用于冲刷泥饼的喷嘴、用于切割泥水仓3内泥饼的水刀装置7和用于回收泥水混合液并为所述喷嘴提供泥浆的泥浆循环装置，水刀装置7通过高压软管8与连有水管且安装在盾构机后配套台车上的高压泵的出水端连接，泥水仓3与气垫仓4底部相互贯通且贯通位置处设置有泥浆门9，泥浆门9上设置有碎石机17；
所述水刀装置7包括依次穿过盾构机的第二隔板19、气垫仓4和第一隔板18伸入至所述泥水仓3内的水刀钢管7-1、设置在水刀钢管7-1位于泥水仓3内一端的水刀喷头7-2和设置在水刀钢管7-1另一端的防喷器7-3，防喷器7-3安装在第二隔板19上。
需要说明的是，所述水刀装置7是将高压液体利用喷头的形状以固定的方向喷射出去，高压液体在挤压和喷射过程中形成固定形状的液体流，而且具有较高的速度和压力，可以对泥水仓3中形成的泥块进行切割并将切割后的泥块形成的泥浆进行冲刷，高压液体可以是水也可以是泥水混合液，或其他的液体，本实施例中采用清水，清水的比重较泥浆要轻，经高压泵加压后效果更好，同时高压泵注水与泥浆相比，对设备使用较泥浆好。泥浆循环装置用于将泥浆运出并进行沉淀分离处理，将泥渣与泥水混合液分离，然后将泥水混合液重复利用，重新运输进盾构机的喷嘴内，进入盾构机的喷嘴中重复利用，泥水仓3与气垫仓4底部相互贯通且贯通位置处设置有泥浆门9，所述泥浆门9用于泥浆进入泥浆循环系统，所述泥浆门9处设置有碎石机10，碎石机10的作用在于将泥浆中的岩石和硬质物进行破碎，避免在运输过程中造成堵塞。
所述水刀装置7包括水刀钢管7-1、水刀喷头7-2和高压软管7-3，所述水刀钢管7-1依次穿过第二隔板19、气垫仓4和第一隔板18伸入至所述泥水仓3内，直接将水刀喷头7-2伸入泥水仓3中，并对水刀喷头7-2提供泥水混合液，避免了复杂的管路设计，而且钢管方便密封，在所述水刀钢管7-1与水刀钢管安装管孔之间设置有防喷器7-3，避免所述水刀钢管7-1与高压软管8连接强度不足导致高压软管8和水刀钢管7-1分离，并造成水刀钢管内的高压液体喷出。
本实施例中，所述泥浆循环装置包括设置有排浆泵14的排浆管路11、用于分离泥浆的分离设备16和设置有进浆泵13的进浆管路12，所述排浆管路11与所述分离设备16的进口相连通，所述进浆管路12与分离设备16的出口相连通，所述排浆管路11与气垫仓4底部通过排浆孔10相连通。
需要说明的是，所述泥浆循环装置的作用主要在于将泥浆收集进行沉淀分离处理后重新投入盾构机的所述喷嘴和水刀装置7内，泥浆循环装置包括排浆管路11和进浆管路12，排浆管路11用于将冲刷的泥浆运送至地面上的分离设备16中，所述排浆管路11和进浆管路12均设置有用于增压的液压泵，所述排浆管路11一端与气垫仓4底部通过排浆孔10相连通，另一端与分离设备16进口相连，所述进浆管路12一端与所述泥水冲刷管网相连，另一端与分离设备16出口相连。
本实施例中，所述喷嘴通过泥水冲刷管网与泥浆循环装置连接，所述喷嘴包括用于冲刷刀盘面板的面板喷嘴和用于冲刷刀盘背板的背板喷嘴，所述泥水冲刷管网与所述面板喷嘴连接的管段上设置有第一增压泵，所述泥水冲刷管网与所述背板喷嘴连接的管段上设置有第二增压泵。
需要说明的是，喷嘴利用泥水混合液对粘结在盾构器件上的泥块进行冲刷，有效减少了泥饼粘结情况，避免了泥饼粘结情况带来的切削力下降等问题，在刀盘面板上设置有面板喷嘴，在刀盘背面泥水仓3内的第一隔板18上设置有背板喷嘴，所述面板喷嘴和背板喷嘴均设置有多个且均与所述泥水冲刷管网相连通，所述泥水冲刷管网与所述面板喷嘴连接的管段上设置有第一增压泵，所述泥水冲刷管网与所述背板喷嘴连接的管段上设置有第二增压泵，目的在于控制面板喷嘴和背板喷嘴的压力。
本实施例中，所述水刀装置7的数量有两个，两个所述水刀装置7对称设置在泥水仓3内。
需要说明的是，所述水刀装置7的数量有两个且对称设置，不仅有利于加强对泥水仓中泥块的切割和冲刷，而且对刀盘1的正转和反转拥有相同的切割和冲刷泥饼的效果，防止刀盘1由于转向改变增加了泥块粘结的可能性。
本实施例中，所述排浆孔10处设置有格栅。
本实施例中，所述排浆泵14与分离设备16之间的排浆管路11段上设置有中继泵15，所述高压泵为GDL型立式多级泵。
需要说明的是，此处也可以不安装格栅，安装格栅的目的在于对泥浆进行过滤将泥浆中大块的岩石或者泥块分离在排浆管路11外，防止大块岩石或泥块进入排浆管路11后对管路造成堵塞，影响施工进度，由于地下空间有限，泥浆分离设备放置在地面上，排浆管路11将盾构泥浆从隧道内泵送至地面上的分离设备16中，一般需要较大的压力，在排浆管路11上通常会设置一个与排浆泵14共同为泥浆增压的中继泵15，以保证泥浆以足够的压力和流量进入地面上的分离设备16。
本实施例采用GDL型立式多级泵，水在管路中的压力损失非常大，往往到了盾构机时基本上没有压力，水刀装置7往往需要高压力的水，则需要对所述水重新加压，在进浆管路12与高压软管8连接位置处设置有增压装置，用于为所述水进行加压。本实施例采用GDL型立式多级泵，泵电机功率22kw，扬程98m，每小时56m3。
本实施例中，所述碎石机17包括机架17-4和对称设置在机架17-4上且可转动的左瓣门17-1和右瓣门17-2，所述左瓣门17-1和右瓣门17-2上均通过液压油缸17-3与机架17-4相连。
需要说明的是，所述碎石机17的结构也可以是上下结合或者其他的结合方式，在本实施例中，采用左右结合的方式，包括左瓣们17-1和右瓣门17-2，所述左瓣们17-1和右瓣门17-2对称设置，且分别设置有各自的液压油缸17-3，动作互不影响。
本实施例中，所述水刀喷头7-2为扇形喷头，所述扇形喷头的主体为圆柱形，所述扇形喷头的出水口为扇形，所述扇形喷头连接端设置有外螺纹。
需要说明的是，圆柱形的喷头主体设置有外螺纹便于安装在水刀钢管7-1上，喷头出水口为扇形，可以使泥浆形成有效的水刀，并保持泥浆喷射的方向，对泥块进行有效切割。
本实用新型使用时，先对水刀装置7进行安装，然后布设泥浆循环系统，开始盾构掘进，在盾构过程中定期检测泥浆成分和盾构及参数，并及时做出调整和相应的措施。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：包括设置在盾构机上用于冲刷泥饼的喷嘴、用于切割泥水仓(3)内泥饼的水刀装置(7)和用于回收泥水混合液并为所述喷嘴提供泥浆的泥浆循环装置，水刀装置(7)通过高压软管(8)与连有水管且安装在盾构机后配套台车上的高压泵的出水端连接，泥水仓(3)与气垫仓(4)底部相互贯通且贯通位置处设置有泥浆门(9)，泥浆门(9)上设置有碎石机(17)；
所述水刀装置(7)包括依次穿过盾构机的第二隔板(19)、气垫仓(4)和第一隔板(18)伸入至所述泥水仓(3)内的水刀钢管(7-1)、设置在水刀钢管(7-1)位于泥水仓(3)内一端的水刀喷头(7-2)和设置在水刀钢管(7-1)另一端的防喷器(7-3)，防喷器(7-3)安装在第二隔板(19)上。
2.按照权利要求1所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述泥浆循环装置包括设置有排浆泵(14)的排浆管路(11)、用于分离泥浆的分离设备(16)和设置有进浆泵(13)的进浆管路(12)，所述排浆管路(11)与所述分离设备(16)的进口相连通，所述进浆管路(12)与分离设备(16)的出口相连通，所述排浆管路(11)与气垫仓(4)底部通过排浆孔(10)相连通。
3.按照权利要求2所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述喷嘴通过泥水冲刷管网与泥浆循环装置连接，所述喷嘴包括用于冲刷刀盘面板的面板喷嘴和用于冲刷刀盘背板的背板喷嘴，所述泥水冲刷管网与所述面板喷嘴连接的管段上设置有第一增压泵，所述泥水冲刷管网与所述背板喷嘴连接的管段上设置有第二增压泵。
4.按照权利要求1所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述水刀装置(7)的数量有两个，两个所述水刀装置(7)对称设置在泥水仓(3)内。
5.按照权利要求2所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述排浆孔(10)处设置有格栅。
6.按照权利要求2所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述排浆泵(14)与分离设备(16)之间的排浆管路(11)段上设置有中继泵(15)，所述高压泵为GDL型立式多级泵。
7.按照权利要求1所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述碎石机(17)包括机架(17-4)和对称设置在机架(17-4)上且可转动的左瓣门(17-1)和右瓣门(17-2)，所述左瓣门(17-1)和右瓣门(17-2)上均通过液压油缸(17-3)与机架(17-4)相连。
8.按照权利要求1所述的一种高粘度泥岩中盾构设备掘进用刀盘冲刷系统，其特征在于：所述水刀喷头(7-2)为扇形喷头，所述扇形喷头的主体为圆柱形，所述扇形喷头的出水口为扇形，所述扇形喷头连接端设置有外螺纹。
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