CN220133966U - 一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置 - Google Patents

Abstract

一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，解决富水地层土压平衡盾构施工时，掉落到皮带机下部的渣土和泥浆在盾尾堆积，将盾尾区域淹没，无法正常延伸轨道、吊装管片、拼装管片，导致盾构机无法正常连续掘进等问题，所述装置是在皮带机从动轮正下方的设置二级螺旋机接料斗，在接料斗内部设置两台渣浆泵、渣浆泵排浆管路，通过二级螺旋机排渣，两根渣浆泵管路沿二级螺旋机布设，二级螺旋机出土口正下方为渣浆斗，本装置不影响正常施工作业空间，在盾构机掘进产生喷涌时，实时收集滑落到皮带机底端和从皮带机两侧溅落的渣浆，将喷涌产生的大量泥浆快速、顺利排出，以提高盾构机的工作效率。

Description

一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置

技术领域

本发明属于隧道工程施工技术领域，具体涉及一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置。

背景技术

随着社会的发展和进步，盾构隧道施工越来越多，引用领域包含城市地铁、引水、路政、煤炭等工程，然而在整个盾构掘进工程中可谓是困难重重。对于施工过程而言，不仅要做到高质量、高标准、也要积极响应环境保护、施工场地文明施工等，因此为了优化施工环境的同时更进一步的提高施工标准，针对盾构机在高富水地层中掘进时，螺旋机容易发生喷涌现象，喷涌造成盾尾堆积大量泥沙和积水，将拼装区域淹没，无法正常进行管片吊装、拼装及延伸推进所需轨道，导致盾构机无法连续掘进，洒落泥浆需要人工清理，加大了停机时间，制约了掘进效率。

目前盾构机上虽然配置了多种防喷涌的装置，但是效果并不理想。喷涌出来的泥浆含水量大，而连接桥处皮带机，坡度较陡，致使皮带机无法带走，掘进过程中喷涌严重时，盾构机每推进一环（约1.6m)喷涌泥浆，人工清理需要20人清理24小时才能清理干净。喷洒出来的泥浆，不仅对该区域内的设备的正常工作带来影响，还会对在该区域内的工作人员造成一定的安全隐患。所以，需要及时地清理泥浆，但是，采用以前人工清理的方法，速度缓慢，在清理过程中也易出现一些安全事故，严重影响施工进度。采用一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，成功的避免了以上问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，解决高富水地层土压平衡盾构施工时，螺旋机容易发生喷涌现象，产生的喷涌使盾尾堆积大量泥沙和积水，将拼装区域完全淹没，无法进行管片吊运、拼装及盾构机台车轨道延伸，影响盾构机正常掘进等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，包括盾构机皮带机：盾构机皮带机从动轮下方设置有二级螺旋机接料斗，二级螺旋机接料斗固定于运输车底座上，二级螺旋机接料斗尾端下方设有固定于运输车底座上的渣浆斗，运输车底座位于运输车轨道上，二级螺旋机接料斗前端设有渣浆接料斗，位于盾构机皮带机底部，渣浆接料斗前端设有防溅挡板，防溅挡板高度高于盾构机皮带机从动轮，宽度大于比盾构机皮带机从动轮支架两侧宽度。

所述的接料斗通过固定杆A与运输车底座连接，接料斗的后端为梯形设计，与二级螺旋机连接，接料斗的底部设有排浆孔，排浆孔连接排浆管路，排浆孔接口形式为法兰连接；

所述的接料斗与二级螺旋机连接，二级螺旋机通过固定杆B与运输车底座连接，接料斗底部设有排浆孔，排浆孔一端与接料斗内部渣浆泵连接，另一端与排浆管路连接，排浆管路延二级螺旋机外侧布设，用卡扣固定；

所述的接料斗固定杆A的数量为四个，分别位于接料斗的两侧；

所述的接料斗和二级螺旋机连接，二级螺旋机被动轴端位于接料斗侧，主动轴端有二级螺旋驱动装置，位于二级螺旋机出渣口侧，所述二级螺旋机驱动装置包括电机、减速机、链条，电机底部设有底座，底座的一端与二级螺旋机外侧壁连接，电机上方和链条处设有保护罩；

所述的接料斗内渣浆泵上方均设有滤网。

所述的接料斗的二级螺旋机的沿盾构皮带机角度13.5°布设。

所述的排浆管路、弯管为直径10cm的镀锌钢管。

所述的二级螺旋机固定杆B的数量为六个，分别呈三角形稳定结构布设。

所述的二级螺旋机出渣口下方设有渣浆斗，排浆管路汇集于二级螺旋机出渣口处。

所述的渣浆斗放置于运输车渣斗底座上，渣浆斗的存贮方量为15立方。

进一步，通过实时收集滑落到皮带机底端和从皮带机两侧溅落的渣浆，在不影响正常施工作业的基础上，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落的渣浆进行快速清运。

进一步，实时收集滑落到皮带机底端和从皮带机两侧溅落的渣浆，分为三种情况：

当渣土含水量小时：

只开启二级螺旋机，通过螺旋机旋转将大量渣土和少量水运送至二级螺旋机出渣口下方的渣浆斗中。

当渣土含水量大时：

首先开启二级螺旋机，通过螺旋机旋转将大量渣土运送至二级螺旋机出渣口下方的渣浆斗中，剩余泥浆则通过开启集料斗中的渣浆泵，通过排浆管路输送至二级螺旋机出渣口下方的渣浆斗中。

当涌水时：

只开启集料斗中渣浆泵，通过排浆管距输送至二级螺旋机出渣口下方的渣浆斗中。

本发明有益效果如下：

本发明在不影响正常施工作业的基础上，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落的渣土泥水进快速清运，同时不影响盾构机正常推进。

1.使用方便，传送效果好，可解决盾构机掘进时产生的喷涌渣浆及时处理，减少不必要停机及现场文明施工的问题。

2.可缩短清理泥浆所需时间，减少人工成本，提高施工效率。

3.本发明装置操作简单、可重复利用。

附图说明

图1为本发明的主结构示意图；

图2为本发明的二级螺旋机渣浆车示意图；

图3为本发明的二级螺旋机渣浆车示意图；

图4为本发明的电路图1；

图5为本发明的电路图2；

图6为本发明的电路图3。

其中，1-掌子面，2-盾构机主机，3-隧道成型管片，4-盾构机螺旋机，5-盾构机皮带机，6-二级螺旋机接料斗，6.1-接料斗防溅挡板门，6.2-接料斗防溅挡板，6.3-二级螺旋机，6.4-二级螺旋机主动轴端，6.5-接料斗合叶，6.6-接料斗侧板，6.7-运输车底座，6.8-二级螺旋机插座箱，6.9固定杆1，6.10固定杆2，6.11-渣浆泵，6.12-滤网，6.13-电机减速机底座，6.14-电机，6.15减速机，6.16-链条，6.17二级螺旋机被动轴端，6.18-接料斗，6.19-排浆孔，6.20-排浆管路，6.21-二级螺旋机出渣口，6.22-排浆弯管，7-渣浆斗，7.1-渣浆斗，7.2-渣浆斗吊耳，7.3-渣浆斗运输车底座，7.4-运输车连接板8-运输车底座，9-运输车轨道。

实施方式

以下结合附图对本发明进一步叙述。

如图1、2、3所示，一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，主要由皮带机底端的二级螺旋机接料斗和渣浆斗组成，包括接料斗，接料斗防溅挡板，接料斗防溅挡板门，排水孔，运输车底座，固定杆1，固定杆2，二级螺旋机，二级螺旋机主动轴端电机减速机，被动轴端，插座箱，渣浆泵，排浆管路。

所述接料斗防溅挡板门，分别由2个合叶，4个弹簧锁扣，密封条组成，确保缝隙处紧密连接。

所述接料斗分别由5mm厚钢板焊接而成。

所述的U400型二级螺旋输送机，螺旋直径为400mm，螺距为355mm，转速最大为56r/min，输送量为49.3m³/h

所述的渣浆泵，为两台外置搅拌器型（80ZJQ50-15-5.5KW），功率为5.5KW。

所述的主动轴驱动端，分别由7.5kw变频电机，减速机，链条组成。

所述的2根排浆管路，分布于U400型螺旋输送机两侧，由8～10cm的铁管构成，分为主管路和弯管，接头为DN100快速接头。

所述的渣浆斗，分别由渣斗底座，渣土箱组成。

所述底端接料斗安装在皮带机从动轮底端下部，用于收集从螺旋机排放口渣浆落到皮带机上时，收集掉落到皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落的渣浆

所述接料斗底部排水孔一端与渣浆泵连接，一端与排浆管路连接，可实现接料斗中泥浆及时抽排，防止外溢。

所述二级螺旋机速度可调，可控制二级螺旋机转速，用于控制渣土的排放速度。

将此装置接于运输车尾部，由运输车送至皮带机从动轮下部，此时接料斗防溅挡板门为打开的状态，放置合适位置后，将接料斗防溅挡板门关闭，将4个弹簧锁扣锁紧，将此装置插座箱接入航空插头电源线，设备就绪，当盾构机在富水地层中掘进产生喷涌时，渣土因为在水的稀释下变得稀松，无法顺利地通过连接桥段倾斜的皮带输送机，这样稀松的渣土或渣浆会掉落至皮带输送机从动轮下方，下方的接料斗对掉落的渣土或泥浆进行收集，此时盾构操作手在主控室远程控制此装置，进入接料斗的渣土和渣浆会通过U400型螺旋输送机将大颗粒的渣土进行分离，随着螺旋输送机的转动，运送至渣浆斗，剩余的泥浆则通过在接料斗两侧安装的渣浆泵运送，泥浆通过渣浆泵抽吸，通过排浆管路、分别为主管路和弯管，进入到渣浆斗里，最后经运输车运送出洞，从而减少因渣土清理问题导致的不连续掘进，提高掘进施工效率。

如图4、5、6所示，电路操作如下：

为了能实现由盾构操作手在操作室内可以控制渣浆快速排出装置。在盾构机操作室内的主控面板上增加一个电位计+CC_P-8R2(16)，增加四个按钮开关，分别为螺旋机启动按钮+CC_P-7S5（12）停止按钮+CC_P-7S2（11）和渣浆泵启动按钮+CC_P-25S3（13）停止按钮+CC_P-25S5（14）。

当运输车将渣浆快排系统运输至合适位置后，将+LX-1X2航空插头（3）、+LX-1X3航空插头（8）、+LX-1X4快速插头（17）依次接入渣浆快排系统插座箱内。

在正常掘进中，盾构操作手通过操作室摄像头观察出渣情况，当盾构机在富水地层中掘进螺旋机产生喷涌时，主控室操作面板按钮开关（12）按下，开关（12）3、4接触点线路联通，PLC的输入点I8.4输入信号，PLC的输出点Q105.0输出信号，继电器+BR-2K5（15）得电，接触器+BR-2K5（2）吸合，螺旋机启动条件满足，可通过喷涌量的大小，调节主控室操作面板电位计（16）来控制二级螺旋机转速，二级螺旋机的转速可通过螺旋机速度检测传感器（18）将检测到的信号传入PLC，二级螺旋机转速在主控室工控机上实时显示，便于及时调整参数，通过二级螺旋机转动将喷涌进入接料斗渣浆中的渣块迅速与泥浆分离，大块渣块将通过二级螺旋机进入渣浆斗中，泥浆将通过渣浆泵运送，主控室操作面板按钮开关（13）按下，开关（13）3、4接触点线路联通，PLC的输入点I1.3得电，接触器+BR-4K4（7）吸合，渣浆泵（9）、（10）启动，泥浆通过渣浆主管路、弯管进入到渣浆斗中，如需停止工作，先将主控室操作面板按钮开关+CC_P-25S5（14）按下，开关+CC_P-25S5（14）1、2接触点线路断开，PLC的输入点I1.2信号断开，接触器+BR-4K4(7)断开，渣浆泵停止工作，随后将电位计+CC_P-8R2（16）旋钮旋回零位，二级螺旋机转速为0，按下按钮开关+CC_P-7S2（11），开关+CC_P-7S2（11）1、2接触点线路断开，PLC的输入点I8.3信号断开，接触器+BR-2K5（2）断开，二级螺旋机停止工作。

掘进完成后将控制箱中航空插头+LX-1X2（3）、+LX-1X3（8），快速接头+LX-1X4（17）依次拔开，接料斗门上4个弹簧锁扣打开，将接料斗门打开，随后运输车将渣浆快排系统运出。

Claims (7)

1.一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，包括盾构机皮带机（5），其特征在于：盾构机皮带机（5）从动轮下方设置有二级螺旋机接料斗（6），二级螺旋机接料斗（6）固定于运输车底座B（8）上，二级螺旋机接料斗（6）尾端下方设有固定于运输车底座B（8）上的渣浆斗（7.1），运输车底座B（8）位于运输车轨道（9）上，二级螺旋机接料斗（6）前端设有渣浆接料斗（6.18），位于盾构机皮带机（5）底部，渣浆接料斗（6.18）前端设有防溅挡板（6.2），防溅挡板（6.2）高度高于盾构机皮带机（5）从动轮，宽度大于比盾构机皮带机（5）从动轮支架两侧宽度。

2.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：

所述的接料斗（6.18）通过固定杆A（6.9）与运输车底座A（6.7）连接，接料斗（6.18）的后端为梯形设计，与二级螺旋机（6.3）连接，接料斗（6.18）的底部设有排浆孔（6.19），排浆孔连接排浆管路（6.20），排浆孔接口形式为法兰连接；

所述的接料斗（6.18）与二级螺旋机（6.3）连接，二级螺旋机（6.3）通过固定杆B（6.10）与渣浆斗运输车底座（7.3）连接，接料斗（6.18）底部设有排浆孔（6.19），排浆孔（6.19）一端与接料斗（6.18）内部渣浆泵（6.11）连接，另一端与排浆管路（6.20）连接，排浆管路（6.20）延二级螺旋机（6.3）外侧布设，用卡扣固定；

所述的接料斗（6.18）固定杆A（6.9）的数量为四个，分别位于接料斗（6.18）的两侧；

所述的接料斗（6.18）和二级螺旋机（6.3）连接，二级螺旋机（6.3）被动轴端（6.17）位于接料斗（6.18）侧，主动轴端（6.4）有二级螺旋驱动装置，位于二级螺旋机出渣口侧，所述二级螺旋机驱动装置包括电机（6.14）、减速机（6.15）、链条（6.16），电机底部设有底座（6.13），底座的一端与二级螺旋机外侧壁连接，电机上方和链条处设有保护罩；

所述的接料斗（6.18）内渣浆泵（6.11）上方均设有滤网（6.12）。

3.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：所述的接料斗（6.18）的二级螺旋机（6.3）的沿盾构皮带机角度13.5°布设。

4.根据权利要求2所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：所述的排浆管路（6.20）、弯管（6.22）为直径10cm的镀锌钢管。

5.根据权利要求2所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：所述的二级螺旋机（6.3）固定杆B（6.10）的数量为六个，分别呈三角形稳定结构布设。

6.根据权利要求2所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：所述的二级螺旋机出渣口（6.21）下方设有渣浆斗（7.1），排浆管路（6.20）汇集于二级螺旋机出渣口（6.21）处。

7.根据权利要求6所述的一种土压平衡盾构掘进时产生喷涌泥浆快速处理装置，其特征在于：所述的渣浆斗（7.1）放置于渣浆斗运输车底座（7.3）上，渣浆斗（7.1）的存贮方量为15立方。