构机 100〇
[0036]如图1-图3所示，根据本发明实施例的具有泥浆环流系统的泥水盾构机100,包括:开挖仓体1、刀盘2、气垫仓体3、闸门4、进浆组件5、排浆组件6、保压装置7和碎石装置
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[0037]具体而言，开挖仓体1的上游侧(如图1所示的开挖仓体1的左侧)敞开，刀盘2可转动地设在开挖仓体1的上游侧(如图1所示的开挖仓体1的左侧)，气垫仓体3设在开挖仓体1的下游侧(如图1所示的开挖仓体1的右侧)。需要说明的是，在泥水盾构机的轴线方向上，靠近刀盘2的一侧为上游侧，其相反的一侧，即远离刀盘2的一侧为下游侧。闸门4可开关地设在开挖仓体1和气垫仓体3之间以用于控制开挖仓体1和气垫仓体3的连通和隔绝，由此当泥水盾构机进行维修时，可以隔绝气垫仓体3和开挖仓体1以进入气垫仓体3进行维修。
[0038]进浆组件5包括第一进浆管51和第二进浆管52，第一进浆管51的出浆口连通至开挖仓体1，第二进楽管52的出楽口连通至气垫仓体3，由此第一进楽管51主要用于向开挖仓体1内注入浆液(例如可以是泥浆或清水)，从而使开挖仓体1的渣土形成泥浆，第二进浆管52主要用于冲洗气垫仓体3，防止渣土在气垫仓体3内堆积。排浆组件6包括第一排浆管61和第二排浆管62，第一排浆管61的进浆口连通至开挖仓体1，第二排浆管62的进浆口连通至气垫仓体3，由此开挖仓体1底部堆积的渣土可以以泥浆的形式从第一排浆管61排出，气垫仓体3底部的渣土可以以泥浆的形式从第二排浆管62排出。
[0039]保压装置7包括连通至气垫仓体3的通气口，保压装置7通过通气口向气垫仓体3内注入气体和使气垫仓体3排出气体，由此泥水盾构机可以通过保压装置7控制气垫仓体3气压的方式，间接控制开挖仓体1的压力。碎石装置8设在第二排浆管62的进浆口的上游侧(如图1所示的第二排浆管62的左侧)，由此碎石装置8可以对大粒径的石块进行破碎以通过第二排浆管62排出，防止大粒径的石块堆积在气垫仓体3的底部，造成堵塞。
[0040]其中，泥浆环流系统构造成可实现第一工作模式(直接控制模式)和第二工作模式(间接控制模式)，当泥浆环流系统实现第一工作模式时，闸门4关闭以隔绝开挖仓体1和气垫仓体3，第一进浆管51打开以向开挖仓体1通入浆液(例如泥浆或清水)，第一排浆管61打开以从开挖仓体1抽出浆液(例如清水或泥浆与渣土混合的泥浆)。开挖仓体1的压力直接用调节泥浆栗(包括进浆栗和排浆栗)的流量来控制，开挖仓体1内设置有压力传感器，泥浆环流系统根据压力传感器反馈的开挖仓体1的压力变化来调节泥浆栗的流量(泥浆流量)以控制开挖仓体1的压力。当压力高于设定值时，降低进浆栗流量(第一进浆管51的流量)或加大排浆栗的流量(第一排浆管61的流量)来降低开挖仓体1压力，当压力低于设定值时，加大进浆栗的流量或降低排浆栗的流量来加大开挖仓体1压力。
[0041 ] 当泥浆环流系统实现第二工作模式时，碎石装置8和保压装置7均开启，闸门4打开以连通开挖仓体1和气垫仓体3，第一进浆管51打开以向开挖仓体1通入浆液，第二进浆管52打开以向气垫仓体3通入浆液，第二排浆管62打开以从气垫仓体3抽出浆液。在泥水盾构机米用第二工作模式施工时，气垫仓体3内有一半气体和一半泥楽，掘进时，依靠保压装置7控制气体的压力来控制气垫仓体3内泥浆的液位，从而间接控制开挖仓体1的压力，当开挖仓体1内的压力小范围波动时，保压装置7会通过自身的PID控制，自动调节气垫仓体3的压力，从而调节开挖仓体1的压力。当压力波动持续变化，超出保压装置7的调节范围时，必须结合调节泥浆栗的流量来控制整个系统的压力，即须接合第一工作模式来控制整个泥浆环流系统的压力。
[0042]根据本发明实施例的具有泥浆环流系统的泥水盾构机100，通过调节控制进浆组件5、排浆组件6、保压装置7以及碎石装置8的打开或关闭，实现了泥水盾构机同时具有第一工作模式和第二工作模式的泥浆环流系统，从而能够很好的适应细颗粒沙土、淤泥地层以及含大粒径卵石、硬岩地层，并能轻松解决因地层不稳造成的压力波动问题，和因大粒径固体物质过多而导致气垫仓体3堵塞的问题，进而提高了泥水盾构机对压力波动的控制能力和顺利出渣的能力，减小了盾构施工时对地层的影响，提高了泥水盾构机的适应性和掘进能力。
[0043]在本发明的一些实施例中，当泥浆环流系统实现第一工作模式，且当开挖仓体1的压力波动值超出第一预设精度范围时，泥浆环流系统采用调节措施或切换措施使开挖仓体1的压力波动值在第一预设精度范围内，其中，调节措施为调节第一进浆管51和第一排浆管61的流量，切换措施为泥浆环流系切换实现第二工作模式。由于第二工作模式控制压力比较容易，且安全性高，而第一工作模式由于没有经过气垫仓体3出渣，工作效率相对较高，所以在泥水盾构机正常工作的情况下可以采用第一工作模式。
[0044]由于地层的不稳定，可能会出现开挖仓体1内压力波动的情况，当开挖仓体1的压力波动值超出第一预设精度范围，且压力低于开挖仓体1的正常工作的压力时，可以通过增加第一进浆管51的流量或减小第一排浆管61的流量来调节开挖仓体1的压力，当开挖仓体1的压力波动值超出第一预设精度范围，且压力高于开挖仓体1的正常工作的压力时，可以通过减少第一进浆管51的流量或增加第一排浆管61的流量来调节开挖仓体1的压力，从而保证泥水盾构机100工作的可靠性和开挖的质量。当然，由于第二工作模式控制压力比较容易，泥浆环流系统可以从第一工作模式切换为第二工作模式来调节开挖仓体1的压力，从而保证泥水盾构机100工作的可靠性和开挖的质量。
[0045]可选地，泥浆环流系统构造成优先采用调节措施，当调节措施失效时，泥浆环流系统再采用切换措施。由于第一工作模式由于没有经过气垫仓体出渣，工作效率较高，所以在第一工作模式采用调节措施能够调节时，优先采用调节措施可以提高工作效率，缩短工期，降低成本。
[0046]进一步地，第一预设精度范围为±0.2bar。当开挖仓体1的压力波动大于±0.2bar时，泥水盾构机100的可靠性降低，开挖质量降低，由此将开挖仓体1的压力波动值限制在±0.2bar以内可以保证泥水盾构机100的工作的可靠性以及开挖的质量。
[0047]在本发明的一些实施例中，所述保压装置7用于控制所述气垫仓体3的压力波动值在第二预设精度范围内。由此可以防止开挖仓体1内的压力波动较大而影响工作，从而保证泥水盾构机100的工作的可靠性以及开挖的质量。进一步地，所述第二预设精度范围为±0.lbar。由次可以进一步地保证泥水盾构机100的工作的可靠性以及开挖的质量。
[0048]在本发明的一些实施例中，当泥浆环流系统实现第二工作模式时，第一排浆管61同时打开以从开挖仓体1抽出楽液。由此第一排楽管61和第二排楽管62同时工作，同时从气垫仓体3和开挖仓体1的底部排出浆液，增了泥水盾构机的排浆效率。当气垫仓体3内渣土或大粒径的岩石流动性较差时，渣土容易堆积在气垫仓体3内，造成堵仓，打开第一排浆管61可以减少第二排浆管62的排浆量，有效地降低或避免气垫仓体3堵仓的情况，同时还可以避免由于气垫仓体3堵仓而导致排浆不畅的问题。
[0049]在本发明的一些实施例中，参照图1和图2，第一进浆管51包括第一进浆支管511和第二进浆支管512，第一进浆支管511的一端(如图1所示的右端)和第二进浆支管512的一端(如图1所示的右端)连通，第一进浆支管511的另一端(如图1所示的左端)和第二进浆支管512的另一端(如图1所示的左端)均连通至开挖仓体1，当泥浆环流系统实现第一工作模式时，第一进浆支管511打开以向开挖仓体1通入浆液，当泥浆环流系统实现第二工作模式时，第二进浆支管512打开以向开挖仓体1通入浆液。由此将第一工作模式的第一进浆支管511和第二工作模式的第二进浆支管512单独分开，便于泥浆环流系统对第一工作模式和第二工作模式的单独控制。
[0050]可选地，参照图1和图2，第一进浆支管511为一个，第二进浆支管512为多个，每个第二进浆支管512的管径均小于第一进浆支管511的管径。由此可以保证第一进浆支管511的总流量与第二进浆支管512的总流量相当，防止第一工作模式或第二工作模式时的第一进浆管51的流量不相同而难以控制，从而保证了具有泥浆环流系统的泥水盾构机100工作的可靠性。
[0051]进一步地，参照图1和图2，多个第二进浆支管512在刀盘2的径向和/或周向上间隔开分布。也就是说，多个第二进浆支管512可以在刀盘2的径向上间隔分布，还可以在刀盘2的周向