CN215369862U - 一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置。一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，包括顶管和穿设在顶管内部的进浆管和出浆管，顶管包括顶管机头以及与顶管机头后续的管体，管体的底部开设有至少1个冲渣孔和至少1个回渣孔，回渣孔均位于冲渣孔与顶管机头之间，进浆管接通有冲洗管道，冲洗管道连接在其中1个冲渣孔上。本实用新型通过高压水流对顶管机外壁、管子外壁与岩壁之间间隙内的岩渣进行冲洗，减少岩渣的积聚，防止由于岩渣的积聚造成机头出现抬头、管壁受到的摩阻力的增加后使得管子被抱死、卡死或局部段管子发生瘪管等现象的发生。

Description

一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置

技术领域

本实用新型涉及工程技术领域，更具体地，涉及一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置。

背景技术

岩石顶管在岩层中“磨切”出一条隧道，顶管机头在设计制造时，常将其直径制造得比拟顶进的钢管(或混凝土管)的直径一般大出约3cm×2，即顶管机头外径尺寸的定型，通常是参照《混凝土和钢筋混凝土排水管》(GB/T 11836)中的顶进施工管(DRCP)的外径进行设计制造的。当顶管材为钢管时，钢管的制作，又须以拟用的顶管机头的外径为依据，比其小几厘米，以达到扩孔减阻目的，减少顶管顶进中被卡死的几率。

当岩层较为破碎时，破碎的碎石伴随顶管机向前掘进，前刀盘切削下的岩渣有小部分不可避免地实时流动至并聚集于顶管管道外径与开挖岩壁之间的空隙内；由于重力的作用和机头运行产生的振动等因素，流动至并聚集到到管周与岩壁之间的空隙内的岩渣，并多倾向于向机头的下半部分流动，导致机头出现抬头现象；再者，在管轴线设计为上坡时，在重力的作用下，管外周沉积岩渣易往后溜，积渣比平管更严重。随着管子不断顶进，岩渣填充多了后，加上岩渣的可压缩性小，必然会引起管子变形和往有空隙的一侧位移，使得管壁紧贴岩壁。并且积聚的岩渣呈不规则尖角形状，自摩擦角较大，与管壁的摩擦系数值发生变化，管壁受到的摩阻力的增加。管周外空隙的岩渣的积聚、填充多了后，因岩渣可压缩性小、摩擦角大。管壁紧贴岩壁、聚积的岩渣达到极限状态时对管子产生楔形效应，管子受外夹紧力，管子会被抱死、卡死，或局部段管子发生瘪管。

积渣与卡管这种现象在长距离全断面岩石层尤其是在破碎岩层顶进施工中，是行业中一个比较难处理的难题。目前技术手段中大多采取加大主顶力和中继间顶力的方式处理应对，在施加顶力的过程中，管体亦时有可能发生冲破所受的阻力，这时，外力所作的功转变为存储于管子内的能量，即视为弹性体的管子所积蓄的势能突然释放，产生的弹力传至顶管机头，机头刀盘将受到瞬时的冲击力，较大的冲击力，会导致刀盘结构、刀架及刀具、轴承受损或损毁。

实用新型内容

本实用新型为克服上述背景技术中所述的在长距离全断面岩石层尤其是在破碎岩层顶进施工中积渣与卡管的问题，提供一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置。本实用新型能够有效防止顶管机顶进过程中积渣与卡管。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，包括顶管和穿设在所述顶管内部的进浆管和出浆管，所述顶管包括顶管机头以及与所述顶管机头对接的管体，所述管体的底部开设有至少1个冲渣孔和至少1个回渣孔，所述回渣孔均位于所述冲渣孔与所述顶管机头之间，所述进浆管接通有冲洗管道，所述冲洗管道连接在其中1个冲渣孔上。进浆管和出浆管即为顶管机原有泥水系统中的进浆管和出浆管。

进一步的，所述冲洗管道包括软管和导流管，所述软管一端连接所述进浆管、另一端与所述导流管的一端连接，所述导流管的另一端与所述冲渣孔对接，所述软管上设有用于控制所述冲洗管道水流流速的控制阀，所述导流管往远离所述顶管机头的方向倾斜。

优选的，所述导流管与所述管体底部内壁之间的夹角小于45°；一般为30°左右。

优选的，所述冲渣孔的数量为2-3个，所述回渣孔的数量为3-4个，所有的冲渣孔以及回渣孔沿同一直线依次排列设置，冲渣孔和回渣孔上均有可拆卸连接的临时堵板。在连接冲洗管道时，则将冲渣孔上的临时堵板拆下，在进行回渣时，对应回渣孔上的临时堵板则拆下。临时堵板根据功能需要，冲渣孔可以作为回渣口，回渣孔也可以作为冲渣口，所有的冲渣孔以及回渣孔也可错开排列；岩渣冲洗完成后，临时堵板关闭。

进一步的，所述进浆管上设有用于截断所述进浆管中泥水的闸阀。

优选的，所述冲洗管道中的水压大小为0.1～0.3MPa。

优选的，2个所述冲渣孔的间距为2～3m，相邻的回渣孔之间的间距为2～3m。

优选的，靠近所述顶管机头的冲渣孔与顶管机头之间的间距为20～30m。

优选的，所述冲渣孔和回渣孔的孔径相同。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型通过高压水流对顶管机外壁与岩壁间隙之间的岩渣进行冲洗，减少岩渣的积渣；防止由于岩渣的积聚造成机头出现抬头、管壁受到的摩阻力的增加后使得管子被抱死、卡死或局部段管子收到挤压发生瘪管等现象的发生，对顶管机起到很好的保护作用；并且巧妙地利用了顶管机现有的管路，结构简单，使用成本更低。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中顶管机底部位置的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

如图1所示，为一种岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，包括顶管1和穿设在顶管1内部的进浆管2和出浆管3，顶管1包括顶管机头11以及与顶管机头11对接的管体12，管体12的底部开设有至少1个冲渣孔5和至少1个回渣孔6，回渣孔6均位于冲渣孔5与顶管机头11之间，进浆管2接通有冲洗管道4，冲洗管道4连接在其中1个冲渣孔5上。

冲洗管道4包括软管41和导流管42，软管41一端连接进浆管2、另一端与导流管42的一端连接，导流管42的另一端与冲渣孔5对接，软管41上设有用于控制冲洗管道4流速的控制阀43，导流管42往远离顶管机头11的方向倾斜；进浆管2上设有用于截断进浆管2中泥水的闸阀21。

本实施例中，导流管42与管体12底部内壁之间的夹角A大小为30°。在其他实施方式下，导流管42与管体12底部最低线的夹角A大小可设置在30～45°范围内，以便冲洗管道4出来的射流与岩壁8之间形成30～45°的夹角，减少冲洗水流反射，降低水流势能的损失，使其保持较强的冲洗和携渣能力。

冲渣孔5的数量为2个，回渣孔6的数量为3个(在其它实施方式下，冲渣孔5和回渣孔6的数量可以根据实际需求进行调整)，2个冲渣孔5以及3个回渣孔6沿同一直线依次间隔排列设置，其中1个冲渣孔5以及2个回渣孔6上均可拆卸连接有临时堵板7，即一次仅打开一个冲渣孔5和1个回渣孔6。所有的孔位(包括冲渣孔5和回渣孔6)可以开一排，从管节的最低点一条线开过去，在其他实施例方式下，所有孔位也可以开成两排，错开之字形布置，但其轴向间距不变。

冲洗管道4中的水压大小为0.2MPa。冲洗水应采用高压水，水压应控制在0.2MPa左右。冲洗水可用顶管原有的泥水系统，也可采用独立的高压泵冲洗系统。一般情况下冲洗，采用原有的泥水系统泥水管道冲洗的，顶管机应停机，采用独立的高压泵冲洗系统进行冲洗的，顶管机可采取空载、慢转的方式运行，以便冲洗水流所携带的岩渣9通过相邻滚刀之间间隙返流到泥水舱。

冲渣孔5和回渣孔6的孔径相等，2个冲渣孔5的间距为3m，相邻的回渣孔6之间的间距为3m。相邻的冲渣孔5与回渣孔6之间的间距也为3m，即5个孔位呈等间距排布。最靠近顶管机头11的冲渣孔5与顶管机头11之间的间距为30m。因为结合顶进施工时人员在管内对管外摩擦声音的判断,通过排查、对比近期顶进记录分析，确定中继间(主机后约90m)，顶管机头11后30m与顶管机头之间是岩渣积聚最为严重的区域。

本实施例中，岩石顶管机正常顶进时，通过进浆管2，泥水(泥浆)被抽水机压到顶管机头的开挖面，与机头开挖的刀具开挖下来的岩土混合，混合后的泥渣，再通过出浆,3，被抽到管外的泥浆池处理，形成泥浆循环。

岩石顶管机正常顶进时，本实施例所设计的冲渣孔5、回渣孔6等都必须通过临时堵板7(临时)封堵好，因为泥浆是有压力的，要防止泥浆流到(漏到)管子内。但冲渣过程中，顶管机停止顶进，启用专门的冲渣泥水系统进行冲渣作业，但泥浆不输送到顶管机开挖面，冲渣过程中，冲渣孔5、回渣孔6等才逐个打开。

本实施例在进行冲洗岩渣时，高压水流从进浆管2进入，然后一部分经过软管41流经导流管42从冲渣孔5斜向喷出，对管体12外壁与岩壁8之间间隙中的岩渣9进行冲洗，岩渣9被冲洗之后，往机头方向流动，然后顺着回渣孔6进入到管体12里面，进入到管体12内部的岩渣10在管体12内部积聚之后可以进行收集。在冲渣时，回渣孔6依次通过临时堵板7逐个开启，使得该孔口后端的管子与岩壁8间积聚的岩渣9被冲洗出，检查确认岩渣9冲洗完成后，关闭该回渣孔6，开启下一个回渣孔6。根据需要，中段的冲渣孔5可以作为回渣口，回渣口6也可以作为冲渣孔，灵活使用。本实施例通过高压水流对顶管机外壁与岩壁8间隙之间的岩渣进行冲洗，减少岩渣的积渣；防止由于岩渣的积聚造成机头出现抬头现象、管壁受到的摩阻力的增加后使得管子被抱死、卡死或局部段管子受到挤压发生瘪管的现象发生，对顶管机起到很好的保护作用；且巧妙地利用了顶管机现有的泥水管路，结构简单，使用成本更低。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，包括顶管(1)和穿设在所述顶管(1)内部的进浆管(2)和出浆管(3)，所述顶管(1)包括顶管机头(11)以及与所述顶管机头(11)对接的管体(12)，其特征在于，所述管体(12)的底部开设有至少1个冲渣孔(5)和至少1个回渣孔(6)，所述回渣孔(6)均位于所述冲渣孔(5)与所述顶管机头(11)之间，所述进浆管(2)接通有冲洗管道(4)，所述冲洗管道(4)连接在其中1个冲渣孔(5)上。

2.根据权利要求1所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述冲洗管道(4)包括软管(41)和导流管(42)，所述软管(41)一端连接所述进浆管(2)、另一端与所述导流管(42)的一端连接，所述导流管(42)的另一端与所述冲渣孔(5)对接，所述软管(41)上设有用于控制所述冲洗管道(4)水流流速的控制阀(43)，所述导流管(42)往远离所述顶管机头(11)的方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述导流管(42)与所述管体(12)底部内壁之间的夹角小于45°。

4.根据权利要求2所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述冲渣孔(5)的数量为2-3个，所述回渣孔(6)的数量为3-4个，所有的冲渣孔(5)以及回渣孔(6)沿同一直线依次排列设置，冲渣孔(5)以及回渣孔(6)上均设有可拆卸连接的临时堵板(7)。

5.根据权利要求2所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述进浆管(2)上设有用于截断所述进浆管(2)中泥水的闸阀(21)。

6.根据权利要求1所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述冲洗管道(4)中的水压大小为0.1～0.3MPa。

7.根据权利要求4所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，相邻的冲渣孔(5)、回渣孔(6)之间的间距为2～3m。

8.根据权利要求4所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，靠近所述顶管机头(11)的冲渣孔(5)与顶管机头(11)之间的间距为20～30m。

9.根据权利要求4所述的泥水平衡岩石顶管机底部岩渣积聚处理装置，其特征在于，所述冲渣孔(5)和回渣孔(6)的孔径相同。

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