一种泥水盾构机循环冲刷系统的改进方法与流程

本发明属于泥水盾构机循环冲刷系统技术领域，尤其是一种泥水盾构机循环冲刷系统的改进方法。

背景技术：

结合图1，现有常规泥水盾构的循环冲刷系统是：

泥浆通过泥水进浆泵1再通过进浆管2分别输入到盾构机的左侧搅拌棒冲刷管3、右侧搅拌棒冲刷管4、左侧泥浆门冲刷管5、右侧泥浆门冲刷管6、左侧搅拌器冲刷管7、右侧搅拌器冲刷管8及吸浆口冲刷管9，其中左侧搅拌器冲刷管路7、右侧搅拌器冲刷管8和吸浆口冲刷管9进入泥水盾构气垫仓12冲刷左右搅拌器和吸浆口，左侧搅拌棒冲刷管3、右侧搅拌棒冲刷管4、左侧泥浆门冲刷管5和右侧泥浆门冲刷管6进入泥水盾构机开挖仓13左右搅拌棒和左右泥浆门。开挖仓切削下来的渣土与上述七路冲刷管的进浆充分混合后再通过排浆管10从排浆泵11排出至地面进行泥浆处理，上述分配在各冲刷管的进浆流量均不超过200m³/h而其压力不超过3bar。

上述循环冲刷系统在非全断面黏土层、粉土层、泥岩、强风化泥质粉砂岩中进行隧道开挖时，能够满足泥水盾构机循环冲刷需求，但是在全断面黏土层、粉土层、泥岩、强风化泥质粉砂岩时对刀盘中心区部位和刀盘全轨迹部位冲刷的效果不明显，当冲刷效果差时泥团在刀盘死角和刀盘面板处胶结，使得泥水盾构机刀盘上的刀具被泥团包裹，泥团逐渐将刀盘包裹则导致进渣量减小，使得刀盘刀具减弱切削地层功能，此时掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。如果继续推进不加以解决随之带来的后果是地面隆起或下陷，刀盘结泥团严重时导致刀盘刀具严重磨损，使得盾构机瘫痪，增大施工风险。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种泥水盾构机循环冲刷系统的改进方法，通过该方法能够解决泥水盾构机在全断面黏土层、粉土层、泥岩、强风化泥质粉砂岩中进行隧道开挖时防止泥团的形成，保证泥水盾构机正常施工，提高隧道施工效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种泥水盾构机循环冲刷系统的改进方法，该改进方法增加了全轨迹冲刷泵、刀盘中心冲刷泵以及与之配套的全轨迹冲刷管、刀盘中心冲刷管，同时该改进方法借用到泥水进浆泵、进浆管、左侧搅拌棒冲刷管、右侧搅拌棒冲刷管、左侧泥浆门冲刷管、右侧泥浆门冲刷管、左侧搅拌器冲刷管、右侧搅拌器冲刷管、吸浆口冲刷管、排浆管、泥水排浆泵、气垫仓、开挖仓，其特征是；

泥浆通过泥水进浆泵再通过进浆管分别输入到盾构机的左侧搅拌棒冲刷管、右侧搅拌棒冲刷管、左侧泥浆门冲刷管、右侧泥浆门冲刷管、左侧搅拌器冲刷管、右侧搅拌器冲刷管、吸浆口冲刷管、全轨迹冲刷泵、全轨迹冲刷管、刀盘中心冲刷泵及刀盘中心冲刷管，在进浆管出口处并联联接刀盘中心冲刷泵及全轨迹冲刷泵，刀盘中心冲刷泵串接刀盘中心冲刷管，全轨迹冲刷泵串接全轨迹冲刷管，其中左侧搅拌器冲刷管路、右侧搅拌器冲刷管和吸浆口冲刷管进入泥水盾构气垫仓冲刷左右搅拌器和吸浆口，左侧搅拌棒冲刷管、右侧搅拌棒冲刷管、左侧泥浆门冲刷管和右侧泥浆门冲刷管进入泥水盾构机开挖仓左右搅拌棒和左右泥浆门，经刀盘中心冲刷泵的增压泥浆通过刀盘中心冲刷管对刀盘中心部位的泥团实施冲刷，经全轨迹冲刷泵的增压泥浆通过全轨迹冲刷管对刀盘中心部位以外的泥团实施冲刷，被冲刷的泥团进入泥水盾构机开挖仓；

全轨迹冲刷泵的泥浆流速控制在700m³/h且压力控制在5bar，刀盘中心冲刷泵的泥浆流速控制在600m³/h且压力控制在4.5bar，除了刀盘中心冲刷管和全轨迹冲刷管外的其余各冲刷管分配进浆流量均不超过200m³/h而其压力不超过3bar，开挖仓冲刷下来的泥浆渣土进入到气垫仓，再通过排浆泵的负压从排浆管排出至分离设备进行处理，全轨迹冲刷泵、刀盘中心冲刷泵、进浆泵、排浆泵均由盾构机操作平台连锁控制。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明能够实现盾构机在全断面黏土层、粉土层、泥岩、强风化泥质粉砂岩中进行隧道开挖时不结泥团，降低泥水盾构机因停机带来的施工风险。

2、本发明通过辅助冲刷防止泥饼形成，掘进速度快大大提高了生产效率。

3、本发明通增加辅助冲刷能够更科学、安全、满足隧道在高易结泥团地层的掘进需求，有效防止了因结泥团刀盘失效而出现的地面冒浆和隆起塌陷情况，提高了泥水盾构机施工的安全可靠性。

4、改进后的泥水盾构机循环冲刷系统实现了常规循环系统不能针对刀盘实施泥团冲刷之问题，达到了刀盘不结泥团的良好效果。

附图说明

图1是常规冲刷系统的结构示意简图。

图2是本发明冲刷系统的结构示意简图。

上述图中：1-泥水进浆泵；2-进浆管；3-左侧搅拌棒冲刷管；4-右侧搅拌棒冲刷管；5-左侧泥浆门冲刷管；6-右侧泥浆门冲刷管；7-左侧搅拌器冲刷管；8-右侧搅拌器冲刷管；9-吸浆口冲刷管；10-排浆管；11-泥水排浆泵；12-气垫仓；13-开挖仓；14-全轨迹冲刷泵；15-全轨迹冲刷管；16-刀盘中心冲刷泵；17-刀盘中心冲刷管。

具体实施方式

结合图1，本发明并不改变原常规循环冲刷系统的结构与控制方式，原常规循环冲刷系统包含有泥水进浆泵1、进浆管2、左侧搅拌棒冲刷管3、右侧搅拌棒冲刷管4、左侧泥浆门冲刷管5、右侧泥浆门冲刷管6、左侧搅拌器冲刷管7、右侧搅拌器冲刷管8、吸浆口冲刷管9、排浆管10、泥水排浆泵11。泥水盾构机具有气垫仓12、开挖仓13以及刀盘。

结合图2，本发明增加的全轨迹冲刷泵14和刀盘中心冲刷泵16均安装在泥水盾构机排浆泵11附近，10.9米的泥水盾构机足以容纳全轨迹冲刷泵14和刀盘中心冲刷泵16。与刀盘中心冲刷泵16串接的刀盘中心冲刷管17位于刀盘前部的中心部位，与全轨迹冲刷泵14串接的全轨迹冲刷管15位于刀盘中心冲水管的上部。

上述各冲刷管根据其前缀就能够判断其联接位置，未述部分参见所述技术方案，不另赘述。

本发明解决了刀盘中心区部位和刀盘全轨迹部位极易产生的泥团，有效防止了切削下来的泥团在刀盘刀具周围聚集，节约了大量人工、时间成本，掘进速度得以大幅提高，保证了泥水盾构机的顺利掘进，进而防止了地面冒浆和隆起塌陷的情况，提高了泥水盾构机施工的安全可靠性，所产生经济效果和使用效果对本领域而言是显而易见的。

技术特征：

技术总结
一种泥水盾构机循环冲刷系统的改进方法，该改进方法增加了全轨迹冲刷泵、刀盘中心冲刷泵以及与之配套的全轨迹冲刷管、刀盘中心冲刷管，全轨迹冲刷泵的泥浆流速控制在700m3/h且压力控制在5bar，刀盘中心冲刷泵的泥浆流速控制在600m3/h且压力控制在4.5bar，除了刀盘中心冲刷管和全轨迹冲刷管外的其余各冲刷管分配进浆流量均不超过200m3/h而其压力不超过3bar，开挖仓冲刷下来的泥浆渣土进入到气垫仓，再通过排浆泵的负压从排浆管排出至分离设备进行处理，全轨迹冲刷泵、刀盘中心冲刷泵、进浆泵、排浆泵均由盾构机操作平台连锁控制，改进后的泥水盾构机循环冲刷系统实现了常规循环系统不能针对刀盘实施泥团冲刷之问题，达到了刀盘不结泥团的良好效果。

技术研发人员：古艳旗;许维青;李义华;宫学君;张振强;王轩;翟志国;杨成春;刘柳;杨志永;李强;迟有峰;代勇;王燚;张志诚;刘超骏;邓业华
受保护的技术使用者：中铁隧道集团二处有限公司
技术研发日：2018.12.06
技术公布日：2019.04.12