技术领域
本发明涉及施工中的泥浆循环系统技术领域，具体来说，涉及一种泥水盾构泥浆回路循环系统。
背景技术：
随着国家地铁建设的不断发展，采用快速、高效的盾构掘进施工也越来越广泛。泥水平衡盾构是其中一种施工方式，它是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，在机械式盾构的刀盘的后侧，其刀盘后面有一个密封隔板，把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖工作面的稳定。盾构推进时，旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓。
目前泥水盾构使用的较多的欧洲模式的泥水盾构设置有气垫仓，由于气垫仓的出现，致使泥水仓和气垫仓底部泥浆流速较低，容易造成底部堵塞，从而造成工作效率的低下。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种泥水盾构泥浆回路循环系统，能够提高环流的运转效率，应对各种管道堵漏等应急情况，保证工程安全高效的进行。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种泥水盾构泥浆回路循环系统，包括开挖仓和气垫仓，所述开挖仓和气垫仓之间设有隔板，所述隔板下底端设有泥浆门将开挖仓和气垫仓连通，包括进浆泵和排浆泵，所述进浆泵的输出端连接有主进浆管道，所述主进浆管道与所述开挖仓之间通过若干第一分流进浆管道连通，所述气垫仓下侧与所述主进浆管道之间通过若干第二分流进浆管道连通，所述排浆泵的输入端连接有主排浆管道，所述开挖仓下侧与所述主排浆管道之间通过第一分流排浆管道连通，所述气垫仓下侧与所述主排浆管道之间通过第二分流排浆管道连通，所述开挖仓前端连接有刀盘面板，所述刀盘面板与所述主进浆管道之间连接有第一冲刷系统，所述气垫仓下侧设有搅拌器，所述搅拌器、泥浆门和所述开挖仓顶部连接有第二冲刷系统，所述主进浆管道与所述主排浆管道通过旁通管道连通，所述开挖仓和气垫仓通过循环管路连通，所述主进浆管道、若干第一分流进浆管道、若干第二分流进浆管道、主排浆管道、第一分流排浆管道、第二分流排浆管道、旁通管道、循环管路、第一冲刷系统、第二冲刷系统上均设有若干球阀，所述进浆泵的输出端口和排浆泵的输入端口分别设有一个传感器，所述球阀和传感器均与控制系统连接。
进一步地，所述第一冲刷系统包括第一冲刷泵，所述第一冲刷泵的一端与所述主进浆管道连接，所述第一冲刷泵的另一端与第一主冲刷管道输入端连接，所述第一主冲刷管道输出端与所述刀盘面板之间通过若干第一分流冲刷管道连通。
进一步地，所述第二冲刷系统包括第二冲刷泵，所述第二冲刷泵的一端分别与所述主排浆管道、主进浆管道和气垫仓下侧连接，所述第二冲刷泵的另一端与第二主冲刷管道输入端连接，所述第二主冲刷管道输出端连接有分别通往所述搅拌器、泥浆门和所述开挖仓顶部的第二分流冲刷管道。
进一步地，所述开挖仓和气垫仓通过两个并联设置的循环管路连通。
进一步地，包括4根第一流冲刷管道，所述4根第一分冲刷管道的输出端分别对应刀盘面板的不同部位。
进一步地，所述循环管路上的球阀通过控制系统控制或手动控制。
进一步地，所述排浆泵的输出端与泥浆分离池连接。
本发明的有益效果：通过优化泥浆流转方式，同时增加备用管道提高泥浆的处理效率，降低出浆口的堵塞概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是根据本发明实施例所述的一种泥水盾构泥浆回路循环系统的泥浆环流系统图。
图中：1. 开挖仓；2. 气垫仓；3. 进浆泵；4. 排浆泵；5. 循环管路；6. 旁通管道；7.第一冲刷泵；8.第二冲刷泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种泥水盾构泥浆回路循环系统，包括开挖仓1和气垫仓2，所述开挖仓1和气垫仓2之间设有隔板，所述隔板下底端设有泥浆门将开挖仓1和气垫仓2连通，包括进浆泵3和排浆泵4，所述进浆泵3的输出端连接有主进浆管道，所述主进浆管道与所述开挖仓1之间通过若干第一分流进浆管道连通，所述气垫仓2下侧与所述主进浆管道之间通过若干第二分流进浆管道连通，所述排浆泵4的输入端连接有主排浆管道，所述开挖仓1下侧与所述主排浆管道之间通过第一分流排浆管道连通，所述气垫仓2下侧与所述主排浆管道之间通过第二分流排浆管道连通，所述开挖仓1前端连接有刀盘面板，所述刀盘面板与所述主进浆管道之间连接有第一冲刷系统，所述气垫仓2下侧设有搅拌器，所述搅拌器、泥浆门和所述开挖仓1顶部连接有第二冲刷系统，所述主进浆管道与所述主排浆管道通过旁通管道6连通，所述开挖仓1和气垫仓2通过循环管路5连通，所述主进浆管道、若干第一分流进浆管道、若干第二分流进浆管道、主排浆管道、第一分流排浆管道、第二分流排浆管道、旁通管道6、循环管路5、第一冲刷系统、第二冲刷系统上均设有若干球阀，所述进浆泵3的输出端口和排浆泵4的输入端口分别设有一个传感器，所述球阀和传感器均与控制系统连接。
所述第一冲刷系统包括第一冲刷泵7，所述第一冲刷泵7的一端与所述主进浆管道连接，所述第一冲刷泵7的另一端与第一主冲刷管道输入端连接，所述第一主冲刷管道输出端与所述刀盘面板之间通过若干第一分流冲刷管道连通。
所述第二冲刷系统包括第二冲刷泵8，所述第二冲刷泵8的一端分别与所述主排浆管道、主进浆管道和气垫仓下侧连接，所述第二冲刷泵8的另一端与第二主冲刷管道输入端连接，所述第二主冲刷管道输出端连接有分别通往所述搅拌器、泥浆门和所述开挖仓1顶部的第二分流冲刷管道。
所述开挖仓1和气垫仓2通过两个并联设置的循环管路连通。
包括4根第一流冲刷管道，所述4根第一分冲刷管道的输出端分别对应刀盘面板的不同部位。
所述循环管路上的球阀通过控制系统控制或手动控制。
所述排浆泵4的输出端与泥浆分离池连接。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本发明所述的一种泥水盾构泥浆回路循环系统，由开挖仓1、气垫仓2、进浆泵3、排浆泵4和若干泥浆管道构成，泥浆管道包括主进浆管道、第一分流进浆管道、第二分流进浆管道、主排浆管道、第一分流排浆管道、第二分流排浆管道、旁通管道6、循环管路5、第一主冲刷管道、第一分流冲刷管道、第二主冲刷管道、第二分流冲刷管道。
冲洗开挖仓1的管道包括连接有球阀V23、V11、V12、V17、V18的管道，从开挖仓1排浆的管道包括连接有球阀V10的管道，冲洗气垫仓2的管道包括连接有球阀V34、V25、V6、V7、V5、V3、V4的管道，从气垫仓2排浆的管道包括连接有球阀V9的管道，通往开挖仓1前端的刀盘面板的管道包括连接有球阀V1、V13、V14、V15、V16的管道，其中，连接有球阀V1的管道从刀盘中心回转体处直通刀盘鱼尾刀，用于冲刷刀盘中心，连接有球阀V13、V14、V15、V16的管道是从V1管分支出去的通往刀盘面板的管道，用于冲刷刀盘正面面板。
气垫仓2和开挖仓1，气垫仓2又称工作仓，气垫仓2与开挖仓1之间的隔板称作淹没墙，淹没墙底部有一道泥浆门，正常情况下，泥浆门是全部开启的，开挖仓1内刀盘切削下的渣土经过泥浆门进入气垫仓2，开挖仓1内正常情况下是充满泥浆的。气垫仓2是半仓压缩空气、半仓泥浆，可以通过调节压缩空气压力即可调整开挖仓1内支护开挖面的泥浆压力，从而保证开挖面（又称掌子面）的压力平衡；开挖仓1又称泥水仓，开挖仓1内在正常情况下充满泥浆，开挖仓1内设置若干第一分流进浆管道，第一分流进浆管道包括分别连接球阀V23、V11、V12、V17、V18的管道，第一分流进浆管道均是从主进浆管道分流出来的通往开挖仓1的管道，用来冲刷刀盘切削下的渣土，使其从开挖仓1底部泥浆门处进入气垫仓2，并从气垫仓2内的排浆口处排出。
第一冲刷系统用于对刀盘面板不同部位进行加压冲刷，通过开启V28在主进浆管道上抽浆，开启V01、V13、V14、V15、V16对刀盘面板不同部位进行冲刷。
第二冲刷系统用是用于对气垫仓2底部的搅拌器与泥浆门处（V6、V7）或者开挖仓1顶部（V23）进行加压冲刷，使从开挖仓1进来的渣土经过冲刷而顺利进入排浆口，或者使开挖仓1顶部刀盘开口渣土顺利落下。通过开启V27（或者V25、V26）在主进浆管（或者气垫仓2、排浆管）上抽浆，开启V6、V7冲刷气垫仓2底部搅拌器与泥浆门处，开启V23冲刷开挖仓1顶部刀盘开口处。
开挖仓1和气垫仓2通过循环管路5连通，循环管路5包括两个并联设置的循环管路5连通，连接有球阀V21和V22的是连通开挖仓1与气垫仓2的管路，是防止在堵仓滞排的情况下开挖仓1压力波动过大，在操作电脑里有一个气垫仓2设置压力与开挖仓1顶部压力的差值设置值，当压差值超过这个设置值时，V21、V22可以自动打开，用作给开挖仓1泄压。V21、V22可以自动打开也可以手动控制打开。
具体工作方式为：①气垫仓2上部的液位监测与控制：情况1：当气垫仓2内液位达到+2.2m时，首先旁通球阀V31将会自动打开，第一冲刷泵7与第二冲刷泵8自动关闭，然后部分阀门V01、V03、V04、V05、V06、V07、V11、V12、V17、V18、V20、V23、V30将会自动关闭；情况2：当气垫仓2内液位达到+2.4m时，进浆泵3、第一冲刷泵7和第二冲刷泵8自动关闭；超过最高限制液位后重新启动的操作：先打开球阀V32，然后关闭旁通球阀V31，最后启动排浆泵4。
②气垫仓2下部的液位监测与控制
情况1：当气垫仓2液位达到-4.8m时，首先旁通球阀V31将会自动打开，第二冲刷泵8自动关闭，然后球阀V32将自动关闭； 情况2：液位达到-5.0m时，排浆泵4、第一冲刷泵7和第二冲刷泵8自动关闭；超过最低限制液位后重新启动的操作：先打开阀门V3、V4、V17、V18、V30、V41进浆，然后关闭旁通球阀V31，最后打开进浆泵3补浆。
③泵故障、泥浆管故障
一旦发生泵、泥浆管道和电力故障，在泥浆通道上的所有阀门将会自动关闭，而打开旁通球阀V31和V33。
在工作模式的切换方式为：停止、旁路、掘进、旁路依次循环进行，停止和掘进之间切换必须通过转换旁路实现。
旁路：主进浆管道与主排浆管道通过旁通管道6连通，构成旁路，是使用于盾构泥水回路的一种功能切换到另一种功能，特别使用于盾构泥水环路启动以及泥水环路关闭时候的切换；或者使用于管片拼装时，进行旁通循环把泥浆管道内在开挖时未排出干净的渣土（可根据进、排浆的密度来确定，当进、排浆密度相等时即渣土排出干净）循环至泥浆分离站。根据主进浆管道和主排浆管道中的流量及压力合理控制进浆泵3和排浆泵4的速度。压力传感器分别安装在进浆泵3的出口和排浆泵4的进口两侧。进入旁通模式的操作如下： 先将旁路管阀门V31打开； 然后将第一分流进浆管道球阀V30关闭、主进浆管道球阀V51打开，并将出浆管球阀V32关闭（V34在正常情况下处于关闭状态）、V50打开（其中V33在正常情况下处于打开状态）； 最后再启动进浆泵3和出浆泵。
停止：长时间停机可能会导致开挖仓1里的泥浆流失。因此必须检查气垫仓2中的泥浆情况。如果有必要必须重新补充泥浆。操作如下：调整进浆泵3到需要的流量（旁通模式）；打开球阀V08（保持旁通模式）；补充泥浆；达到原始液位后，关闭球阀V08。
掘进：通过控制进浆泵3和排浆泵4的速度来确保达到所需的流量和压力。根据掘进速度和地质条件来调节泥浆流量。开始掘进的操作：先将球阀：V3、V4、V06、V07、V11、V12、V17、V18、V30、（V41在正常情况下处于打开状态）、（V51在旁通时已处于打开状态）、打开（泥浆回路通过开挖仓1或气垫仓2循环时，V01、V03、V04、V11、V12、V17、V18中至少有四个球阀打开）；并将球阀（V09在正常情况下处于打开状态）、V32、（V33在正常情况下处于打开状态）、（V51在旁通时已处于打开状态）打开。第一冲刷泵7运行时V01球阀和V28球阀打开，第二冲刷泵8运行时V06、V07、V23三个球阀至少有一个打开，V25、V26、V27三个球阀必须且只能有一个打开。然后将进浆泵3和出浆泵调到期望的流量和压力。最后确定进浆管道和排浆管道的球阀都打开且管道没有堵塞时，将旁通球阀V31关闭。掘进停止时的操作：先将旁通球阀V31打开然后将第一冲刷泵7、第二冲刷泵8关闭，关闭V01、V06、V07、V23 （第一冲刷泵7未停止运行前，V01不能关闭） （第二冲刷泵8未停止运行前，V06、V07、V23不能都关闭） 最后将球阀V03、V04、V05、V11、V12、V17、V18、V20、V30关闭并将球阀V32关闭。继续进行旁通模式下的泥浆循环，直到进出浆泥浆密度接近。 最后降低进出浆泵的流量到0m³/h，并停泵。
反向冲洗：当渣土滞排的情况下，需要进行反冲或逆洗。（首先说明：通常情况下泥水环路中球阀V41、V9是常开的），反向冲洗前需将气垫仓2液位降低，如果排浆口堵塞不严重，可以开启球阀V9、V32、V33、V50或V10、V32、V33、V50，开启排浆泵4来降液位；当堵塞严重时可开启球阀V34、V32、V33、V50，开启排浆泵4来降液位。降完液位后，电脑上设置为反冲模式；而后开启球阀V31,切换到旁通上，将进浆泵3、排浆泵4设置值依次旋低，流量降低且稳定后，开启球阀V32，将进浆泵3设置值旋高，将排浆泵4设置值旋低，此时球阀V33是开启状态的，此时的反冲流量为进浆流量减去排浆流量，也可将球阀V33关闭，关闭球阀V33前，必须将排浆泵4旋停关闭，此时的进浆流量即为反冲流量。
逆洗模式：启用先在电脑设置里设置成反冲模式，逆洗模式前需保证液位在连接有球阀V34的管道口1m左右,开启旁通循环，开启球阀V32、V34，关闭球阀V33，保持进浆、排浆流量、液位平稳的情况下进行逆洗循环。
本发明包括若干备用管道：在泥水环路中有多个备用管道，即正常情况下不会使用，有些是应急备用的管道，有些是长期停机时使用，有些是更改循环模式时使用。
备用管道包括与球阀V8、V10、V20、V21、V22、V20、V25、V26连接的管道。
连接球阀V8管道是在长时间停机的情况下，开挖仓1内泥浆会有不同程度的流失造成液位降低。V8管道是指在旁通的情况下（开启V31、V51、V50，开启进浆泵3、排浆泵4调整好进浆流量，开启球阀V8进浆增加液位，液位回升至停止液位时关闭球阀V8。
连接球阀V10管道是直通至开挖仓1的管道，其可以作为连接球阀V9的排浆管的备用管道，当V9排浆吸口处堵塞严重时，可临时打开V10进行排浆；或者直接更改循环模式（由间接控制改成直接控制）在停止泥水环路的情况下，把气垫仓2与开挖仓1间的泥浆门落下封闭，开启V10，启动泥水环路循环。
连接球阀V20的管道是在V10堵塞的情况下开启V20进行加压疏通。
连接球阀V21和V22的管道是联通开挖仓1与气垫仓2的循环管道5，是防止在堵仓滞排的情况下开挖仓1压力波动过大，在操作电脑里有一个气垫仓2设置压力与开挖仓1顶部压力的差值设置值，当压差值超过这个设置值时，V21、V22可以自动打开，用作给开挖仓1泄压。V21、V22可以自动打开也可以手动控制打开。
连接球阀V24的管道是往刀盘中心回转体冲刷的备用管道，当第一冲刷泵7损坏无法启用时，可开启V24利用进浆主管浆液来冲刷刀盘面板。
连接球阀V25的管道是第二冲刷泵8吸浆口的备用管道，是用作当主进浆管道无法或不能开启时，同时排浆管也无法或不能开启时，或者停止泥水环路循环时，可开启V25从气垫仓2抽浆对气垫仓2底部搅拌器与泥浆门中间处（V6、V7）或者开挖仓1顶部刀盘开口（V23）进行冲刷。
连接球阀V26的管道也是第二冲刷泵8吸浆口的备用管道，是用作当主进浆管道无法或不能开启时，但排浆管可以开启时，或者进行反冲或逆洗时，可开启V26从排浆管上抽浆对气垫仓2底部搅拌器与泥浆门中间处（V6、V7）或者开挖仓1顶部刀盘开口（V23）进行冲刷。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过优化泥浆流转方式，同时增加备用管道提高泥浆的处理效率，降低出浆口的堵塞概率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。