CN211144497U - 一种气垫式土压平衡盾构机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气垫式土压平衡盾构机，解决了现有技术中土压盾构机开挖舱水土压力不易平衡、掌子面失稳的问题。本实用新型包括掘进主机和后配套，掘进主机包括前盾和刀盘，所述前盾内设有开挖舱和气垫仓，刀盘位于开挖舱内，气垫仓上连通有气压调节系统和膨润土保压系统。本实用新型采用盾构Samson保压系统的气压调节方式结合膨润土保压系统的膨润土调节方式，可实时监测气垫仓中压力的大小，对土压盾构机开挖舱水土压力进行精度控制，可持续维持开挖舱压力平衡，确保掘进工作高效安全进行。

Description

一种气垫式土压平衡盾构机

技术领域

本实用新型涉及土压平衡盾构机技术领域，特别是指一种气垫式土压平衡盾构机。

背景技术

现阶段土压平衡盾构机依靠开挖舱内渣土的被动土压，建立与掌子面的土压和水压的平衡，从而维持开挖面处于稳定状态，保证隧道沉降符合施工要求。可是土压平衡盾构机前盾开挖舱土压传感器常常由于局部土压而影响土压传感器对整个开挖舱水土压力测量的准确度。另一方面，螺旋输送机的出渣速度也会影响开挖舱内渣土的压力，但是通过调节螺旋输送机的出渣速度来实现稳定开挖舱内的压力，反应速度较慢。综上所述，土压平衡盾构机想要准确的维持开挖舱内的水土压力平衡有一些难度。

因此，研制开发一种可以持续维持开挖舱压力平衡的土压平衡盾构机是一个亟待解决的新课题。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种气垫式土压平衡盾构机，解决了现有技术中土压盾构机开挖舱水土压力不易平衡、掌子面失稳的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种气垫式土压平衡盾构机，包括掘进主机和后配套，掘进主机包括前盾和刀盘，所述前盾内设有开挖舱和气垫仓，刀盘位于开挖舱内，气垫仓上连通有气压调节系统和膨润土保压系统。

所述气垫仓包括前隔板、后隔板和中心环筒，前隔板的外沿部和后隔板的外沿部固定在前盾的盾壳上，中心环筒固定在前隔板和后隔板的内沿部，前隔板的下部通过底板与后隔板相连接组成大圆弧型的气垫仓。

所述前隔板和后隔板之间设有筋板，筋板沿径向设置在气垫仓内；所述筋板中部开设有通槽，大圆弧型的气垫仓的底部设有排渣口。

所述气压调节系统为盾构Samson保压系统。

所述盾构Samson保压系统包括伸进气垫仓内的两组进排气管路和设置在后隔板上的Samson控制器，每组进排气管路包括一个进气管路和一个出气管路，进气管路和出气管路上均设有阀门。

所述膨润土保压系统包括设置在气垫仓内的联通管路和设置在后隔板上的膨润土搅拌器，联通管路与开挖舱相连通，气垫仓与后部膨润土循环系统相连。

所述后部膨润土循环系统包括设置在拖车上的两套并联的膨润土供给系统；每套膨润土供给系统均包括膨润土罐和膨润土泵，膨润土罐通过第一管路与膨润土泵相连接，膨润土泵通过膨润土管路与气垫仓相连接。

所述膨润土管路上设有压力传感器和流量计。所述气垫仓内设有用于监测膨润土最低液位的低液位传感器和用于监测膨润土最高液位的高液位传感器。

本实用新型通过在土压平衡盾构机上新增气垫仓和膨润土保压系统联通气垫仓和开挖舱，通过两进两出的盾构Samson保压系统保持气垫仓内部压力恒定，进一步持续维持了开挖舱压力恒定，实现掌子面的稳定，提高了施工的安全性，有效防止塌方等事故的发生，提高掘进效率。本实用新型采用盾构Samson保压系统的气压调节方式结合膨润土保压系统的膨润土调节方式，可实时监测气垫仓中压力的大小，对土压盾构机开挖舱水土压力进行精度控制，确保掘进工作高效安全进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型前盾内部结构示意图。

图2为图1中A-A向视图。

图3为图1中B向视图。

图4为筋板结构示意图。

图5为底板结构示意图。

图6为膨润土保压系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2所示，实施例1，一种气垫式土压平衡盾构机，包括掘进主机和后配套，掘进主机包括前盾101和刀盘，所述前盾101内设有开挖舱111和气垫仓1，气垫仓位于开挖舱的后部，刀盘位于开挖舱111内，气垫仓1上连通有气压调节系统和膨润土保压系统。通过向气垫仓1内通排气和通排膨润土，实现开挖舱压力的调节。

进一步，如图3、4、5所示，所述气垫仓1包括前隔板103、后隔板104和中心环筒106，前隔板103的外沿部和后隔板104的外沿部通过焊接固定在前盾101的盾壳102上，中心环筒106通过焊接固定在前隔板103和后隔板104的内沿部，中心环筒106用于主驱动与刀盘的连接。前隔板103的下部通过底板108与后隔板104相连接组成大圆弧型的气垫仓1，即前隔板103、后隔板104平行设置，底板108沿径向方向焊接在前隔板103、后隔板104上，使其与中心环筒106形成的腔体为环形圆弧状。所述前隔板103和后隔板104之间设有用于加强气垫仓强度的筋板107，筋板107沿径向设置在气垫仓1内；所述筋板107中部开设有通槽118，避免将气垫仓分区，大圆弧型的气垫仓1的底部设有排渣口119，用于渣土的排出。前隔板103上设计有物料和人员通道，并且连接有可关闭的物料舱门112和人舱门113。后隔板104上设计有物料和人员通道，并且连接有物料舱和人舱。物料仓和人舱与气垫仓之间有可关闭的物料舱门114和人舱门115。除人员进仓的情况外，前隔板103和后隔板104的物料舱门112、物料舱门114、人舱门113和人舱门115都是关闭的，气垫仓1和开挖舱111之间仅通过联通管路连接。

如图6所示，实施例2，一种气垫式土压平衡盾构机，所述气压调节系统为盾构Samson保压系统。所述盾构Samson保压系统包括伸进气垫仓1内的两组进排气管路和设置在后隔板104上的Samson控制器，Samson控制器安装在前盾后隔板104上，放置于盾体内，方便工作人员操作。每组进排气管路包括一个进气管路116和一个出气管路117，进气管路116和出气管路117上均设有阀门。当土舱内的水土压力低于盾构Samson保压系统的设定值时，盾构Samson保压系统将会通过进气管路输入保压气进入气垫仓，进而将气垫仓内的膨润土通过联通管路输入进开挖舱，从而提高开挖舱渣土的压力，达到开挖仓压力和盾构Samson系统设定值一致的目的。当开挖舱内的水土压力高于Samson保压系统的设定值时，开挖舱内渣土可以通过联通管路进入气垫仓，气垫仓内膨润土液面增高，气垫仓上部保压气通过出气管路输出，达到降低开挖舱渣土压力的作用。气垫仓1的两进两出Samson保压系统确保了开挖舱的压力持续稳定。

优选地，所述膨润土保压系统包括设置在气垫仓1内的联通管路110和设置在后隔板104上的膨润土搅拌器109，膨润土搅拌器109用于对气垫仓内的膨润土进行搅拌。联通管路110与开挖舱111相连通，气垫仓1与后部膨润土循环系统相连。所述后部膨润土循环系统包括设置在拖车2上的两套并联的膨润土供给系统；每套膨润土供给系统均包括膨润土罐201和膨润土泵202，膨润土罐201通过第一管路206与膨润土泵202相连接，膨润土泵202通过膨润土管路203与气垫仓1的底部相连接。所述膨润土管路203上设有压力传感器204和流量计205，膨润土罐201内的膨润土可以分别通过管路203输送到气垫仓1内，并且通过控制系统监控和记录每路膨润土的压力和流量。所述气垫仓1内设有用于监测膨润土最低液位的低液位传感器和用于监测膨润土最高液位的高液位传感器。当膨润土液位低于低液位设定值时，膨润土保压系统将会自动往气垫仓内注入膨润土；当膨润土液位高于高液位设定值时，膨润土保压系统将会自动停止往气垫仓内注入膨润土。

施工时，根据地质信息，设置盾构Samson保压系统压力值。当土舱内的水土压力低于盾构Samson保压系统的设定值时，Samson保压系统将会通过进气管路116输入保压气进入气垫仓1，进而将气垫仓1内的膨润土通过联通管路110输入进开挖舱111，从而提高开挖舱111渣土的压力，达到开挖仓压力和Samson保压系统设定值一致的目的，可以稳定掌子面，防止塌方。当开挖舱111内的水土压力高于Samson保压系统的设定值时，开挖舱111内渣土可以通过联通管路110进入气垫仓1，气垫仓1内膨润土液面增高，气垫仓1内保压气通过Samson保压系统出气管路输出，达到降低开挖舱111渣土压力的作用。气垫仓1的两进两出Samson保压系统确保了开挖舱的压力持续稳定。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气垫式土压平衡盾构机，包括掘进主机和后配套，掘进主机包括前盾（101）和刀盘，其特征在于：所述前盾（101）内设有开挖舱（111）和气垫仓（1），刀盘位于开挖舱（111）内，气垫仓（1）上连通有气压调节系统和膨润土保压系统。

2.根据权利要求1所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述气垫仓（1）包括前隔板（103）、后隔板（104）和中心环筒（106），前隔板（103）的外沿部和后隔板（104）的外沿部固定在前盾（101）的盾壳（102）上，中心环筒（106）固定在前隔板（103）和后隔板（104）的内沿部，前隔板（103）的下部通过底板（108）与后隔板（104）相连接组成大圆弧型的气垫仓（1）。

3.根据权利要求2所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述前隔板（103）和后隔板（104）之间设有筋板（107），筋板（107）沿径向设置在气垫仓（1）内；所述筋板（107）中部开设有通槽（118），大圆弧型的气垫仓（1）的底部设有排渣口（119）。

4.根据权利要求1或2或3所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述气压调节系统为盾构Samson保压系统。

5.根据权利要求4所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述盾构Samson保压系统包括伸进气垫仓（1）内的两组进排气管路和设置在后隔板（104）上的Samson控制器，每组进排气管路包括一个进气管路（116）和一个出气管路（117），进气管路（116）和出气管路（117）上均设有阀门。

6.根据权利要求2或3或5所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述膨润土保压系统包括设置在气垫仓（1）内的联通管路（110）和设置在后隔板（104）上的膨润土搅拌器（109），联通管路（110）与开挖舱（111）相连通，气垫仓（1）与后部膨润土循环系统相连接。

7.根据权利要求6所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述后部膨润土循环系统包括设置在拖车（2）上的两套并联的膨润土供给系统；每套膨润土供给系统均包括膨润土罐（201）和膨润土泵（202），膨润土罐（201）通过第一管路（206）与膨润土泵（202）相连接，膨润土泵（202）通过膨润土管路（203）与气垫仓（1）相连接。

8.根据权利要求7所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述膨润土管路（203）上设有压力传感器（204）和流量计（205）。

9.根据权利要求7或8所述的气垫式土压平衡盾构机，其特征在于：所述气垫仓（1）内设有用于监测膨润土最低液位的低液位传感器和用于监测膨润土最高液位的高液位传感器。

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