一种地铁施工用土渣清除设备的制作方法

1.本发明涉及地铁施工设备技术领域，具体涉及一种地铁施工用土渣清除设备。


背景技术：

2.地铁盾构是城市地铁施工中一种重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。它使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
3.盾构施工时，常常会将泡沫水和空气的混合物经泡沫发生器处理为微细乳状泡，注入切削面确保土渣的顺利排出，保持切削面稳定，由于泡沫调解后的土壤具有良好的流动性和可塑性，所以泡沫的使用扩大了盾构机适宜开挖的土壤范围，同时也减少了刀具的磨损，所以泡沫是盾构掘进中必不可少的添加剂。由于泡沫的引入，使得地铁盾构施工产生的土渣，具有含水量大，泡沫多，重力大，黏度大等特点。
4.目前最常见的盾构土渣清除方法是先通过渣斗车接收从盾构机输出的土渣，然后在满载后由电瓶车牵引到竖井底部，再由架设在竖井顶部的龙门吊将渣斗车提升至地面，并将渣斗车内的土渣倾倒排出，输送至地面上的盾构土需要经过除水、消泡等处理后才能再利用；这种传统电瓶车出渣模式中，当盾构机连续掘进到电瓶车拉出的渣斗车满载时，必须停止掘进，待满载土渣的电瓶车行至道岔处，另一辆空仓的土渣车再开进至出渣口，继续进行推进，这一过程耗时至少也要30分钟，一方面土渣的运输效率低，另一方面由于运输方式的原因导致盾构机无法连续工作，直接影响地铁施工进度，对此，现有技术中也有采用垂直输送机实现土渣连续输送的方式，但是由于盾构土渣具有含水量大的特点，目前的链板传送、皮带传送以及夹带机的提升方式相对于传统渣斗车封闭性差，由于盾构土渣含水量大，因此在垂直提升过程中受到重力影响同时提升机连续进料卸料还会产生振动，造成土渣易成团成块掉落，尤其是土渣中因局部含水量过大形成的具有流动性的泥水混合物更易洒落，因此降低了垂直输送机单位时间内的有效提升量，降低了土渣的输送效率，且提升至地面上的土渣依然保持较高的含水量及泡沫，在到达地面后还需要进行除水消泡处理等处理后才能实现盾构土的再利用，因此本发明提出一种能够提高土渣运输效率且降低盾构土渣的后期处理成本的地铁施工用土渣清除设备。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种地铁施工用土渣清除设备。
6.本发明提供了一种地铁施工用土渣清除设备，用于将盾构机掘进产生的盾构土渣通过竖井输送至地面上，包括垂直输送机构，设于竖井内，其进料端位于竖井靠近井底处，出料端位于地面上，所述垂直输送机构的输送带为双层输送带，所述输送带的内层带套装
于用于驱动输送带传动的传动机构上，输送带的外层带上设有若干透水孔；
7.承载板，数量为多个，均匀分布于外层带上用于承载土渣；
8.抽吸装置，其入口端设于所述内层带和外层带之间，出口端连接有集水装置，所述集水装置还与位于地面上的抽水机构连接。
9.较佳地，还包括多个渗透棒组件，各渗透棒组件分别设在两个相邻承载板之间，所述渗透棒组件包括多个渗透棒以及安装板，各渗透棒均固定在安装板上，所述安装板位于内层带和外层带之间，安装板上也设有透水孔，渗透棒一一对应的穿设在透水孔内；
10.所述安装板还通过弹簧组件与内层带连接，所述承载板和安装板通过连接件连接；所述连接件的一端与承载板靠近外层带的端部固定连接，另一端与安装板铰接，所述连接件还通过铰接轴铰接在设置在外层带上的铰接座上，所述外层带和承载板之间的铰接轴上还设有用于使承载板向外层带扣合的扭簧。
11.较佳地，渗透棒包括支撑管和套设在支撑管上的橡胶层，所述支撑管固定在安装板上，所述橡胶层和支撑管上均设有渗透孔。
12.较佳地，所述渗透棒的外端密封，且渗透棒上还设有用于在渗透棒回缩至内层带和外层带之间后能够封堵透水孔的密封件。
13.较佳地，所述渗透棒的直径小于透水孔的直径且和透水孔之间留有间隙。
14.较佳地，所述抽吸装置的抽吸端穿过设置在输送带侧壁上的环形通槽进入内层带和外层带之间，且外层带上还设有用于能盖合在环形通槽上且与环形通槽滑动连接的盖板，盖板包括非遮盖段，抽吸装置穿过盖板的非遮盖段进入环形通槽内。
15.较佳地，垂直输送机构还包括外壳体，所述输送带、承载板、传动机构、抽吸装置以及集水装置均位于外壳体内，所述外壳体位于地面的部分开设有土渣出口，所述外壳体的底部设有土渣入口，所述土渣出口和土渣入口分布在与外层带正对的外壳体侧壁上，且土渣出口和土渣入口位于外壳体相对的两侧，所述抽吸装置和集水装置均位于外壳体底部，所述外壳体与非承载侧相对的侧壁上设有用于使承载板开合振动的弹性档杆。
16.较佳地，外壳体的内侧壁上设有集水槽，所述集水槽位于土渣入口的上方，且集水槽与集水装置连通；所述集水装置还连接有循环泵，所述循环泵的进水端设于集水装置内，循环泵的出水端连接有水平设置的u型管，所述u型管设于土渣出口下方的外壳体侧壁上，所述外层带的承载侧位于u型管的u型空间内；所述u型管上设有若干使水流喷向外壳体侧壁并在外壳体侧壁上形成水膜的出水孔。
17.较佳地，还包括水平运输机构，用于承接盾构机输出的盾构土渣并将土渣运送至土渣入口，所述土渣入口处设有导料板，且导料板位于水平运输机构的出料端的下方，用于承接水平运输机构输出的土渣并将土渣输送至承载板上，所述导料板包括第一导料板和第二导料板，所述第一导料板固定于外壳体的外侧，所述第二导料板铰接于第一导料板靠近外层带的一侧，且第二导料板还通过弹簧与位于其下方的外壳体侧壁连接，所述第一导料板和第二导料板的铰接点位于土渣入口的外部。
18.较佳地，所述承载板为空心板，所述空心板的表面上也设置若干透水孔，所述空心板靠近输送带的一侧设有出水口，所述出水口与内层带和外层带之间的间隙连通，所述承载板的上方设有过滤层。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的地铁施工用土渣清除设备通过
设计能够实现连续输送土渣的垂直输送机构将盾构土渣直接从地下输送至地面，通过水平运输机构实现盾构机与垂直输送机构的衔接，实现盾构土直接从盾构施工点输送至地面的目的，加快土渣清除效率，确保盾构机的连续运行。
20.本发明针对盾构土含水量大、泡沫多的特点，在盾构土垂直输送的过程中通过抽吸装置在双层输送带之间形成抽吸力，实现对盾构土内部水的抽取，降低垂直输送机构的运行荷载，降低土渣内的水分，同时能够实现消泡的作用，降低盾构土的后期处理成本；同时由于抽吸作用会使得具有粘性的盾构土向输送带一侧聚拢，降低在运输过程中散落量，提高盾构土输送效率。
21.本发明通过渗透棒组件上的多个渗透棒深入土渣内部，提高除水消泡效率，且渗透棒组件能够配合承载板的撑开与扣合实现水平方向移动，实现在承载板承载阶段渗透棒从双层输送带内伸出，在非承载阶段缩回至从双层输送带内，并且通过设置在外壳体侧壁上的弹性档杆促使承载板和渗透棒组件的往复振荡，实现对其内部进行清理的目的，清理的土渣通过非承载侧的透水孔掉落。
22.本发明通过在土渣输送的一侧设计u型管，并利用u型管向外壳体内壁喷射加压水，在外壳体内壁形成水膜，降低了盾构土与壳体内壁的粘附力，减少垂直输送机构的上升阻力，且减少了盾构土在竖直运输过程中因土渣掉落、粘壁造成的运输量减小，提高输运量，降低运输成本。
附图说明
23.图1为本发明整体结构示意图；
24.图2为本发明实施例1垂直输送机构的结构示意图；
25.图3为本发明输送带的剖面结构示意图；
26.图4为本发明实施例2垂直输送机构的结构示意图；
27.图5为本发明渗透棒与透水孔的位置关系示意图；
28.图6为本发明渗透棒的截面图；
29.图7为本发明渗透棒组件与承载板结构示意图一；
30.图8为本发明渗透棒组件与承载板结构示意图二；
31.图9为本发明导料板的结构示意图；
32.图10为本发明盖板与环形通槽的位置关系示意图。
33.附图标记说明：
34.1.竖井，2.垂直输送机构，21.输送带，211.内层带，212.外层带，213.透水孔，22.承载板，3.抽吸装置，4.集水装置，5.渗透棒组件，51.渗透棒，511.支撑管，512.橡胶层，52.安装板，6.外壳体，61.土渣出口，62.土渣入口，63.导料板，631.第一导料板，632.第二导料板，7.水平运输机构，8.循环泵，9.u型管，10.弹簧，11.弹性档杆，12.盾构机，13.弹簧组件，14.连接件，15.铰接轴，16.铰接座，17.环形通槽，18.盖板。
具体实施方式
35.下面结合附图1-10，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1
37.本发明提供的一种地铁施工用土渣清除设备，如图1-图3所示，用于将盾构机掘进产生的盾构土渣通过竖井1输送至地面上，包括垂直输送机构2，设于竖井1内，其进料端位于竖井1靠近井底处，出料端位于地面上，所述垂直输送机构2的输送带21为双层输送带，所述输送带21的内层带211套装于用于驱动输送带21传动的传动机构上，输送带21的外层带212上设有若干透水孔213；内层带211和外层带212优选硬质材质制成的输送带，例如可以是链板传送带；内层带211主要用于跟随传动机构实现整个输送带的正常传输，其次内层带211和外层带212共同配合形成双层结构，且在双层结构空间内形成独立的空间。
38.承载板22，数量为多个，均匀分布于外层带212上用于承载土渣；承载板22主要用于承载土渣，通过在输送带的高度方向等间距设计多个承载板22能够确保输送带载重侧的载重均布均匀，使得垂直输送机构2输送状态稳定，且通过分段设计的各承载板22提高土渣的单次提升量，进而提高土渣的运输效率；为了避免承载板22上的土渣掉落，作为优选方式，承载板22处于水平偏上的倾斜状态，更优选地，承载板22与外层带212的夹角在载重状态下处于80-85
°
，既能确保承载板22的承载量，又能够具有一定坡度，避免土渣的掉落。
39.抽吸装置3，其入口端设于所述内层带211和外层带212之间，出口端连接有集水装置4，所述集水装置4还与位于地面上的抽水机构连接。抽吸装置3为现有技术中可以提供抽吸作用的设备，比如水泵或水气两用泵，通过抽吸装置3对承载的土渣形成抽吸作用，对输送带上的土渣进行边运输边抽水消泡处理，由于该提升过程中土渣运输量较小，且在重力作用下抽水效果明显，相对于现有技术中将所有的土渣集中堆积在地面上的固定区域，然后对堆积的大体积盾构土进行集中处理的方式，本实施例的处理难度更低，且处理效果更好。同时本实施例的上述方式不仅可以降低输送带的输送负重，延长输送设备的使用寿命，并且能够利用土渣的提升运输过程同时实现对土渣的除水及消泡处理，减少了盾构土的后期处理环节，更利于后期盾构土的回收再利用。
40.另外抽吸装置3提供的抽吸力以及盾构土自身含水量大、粘度大的特点，同时因承载板22的倾斜设计能够共同使得土渣在自下而上运输过程中向输送带一侧靠拢，且由于内在吸力的存在能够显著降低在提升过程中的水流以及土渣撒落问题，再次确保运输量，进而提高运输效率，将降低了对竖直输送机构下方的清理工作。
41.实施例2
42.如图4-图8所示，在上述实施例的基础上，为了进一步提高除水消泡效果，本实施例还包括多个渗透棒组件5，各渗透棒组件5分别设在上下两个相邻的承载板22之间，所述渗透棒组件5包括多个渗透棒51以及安装板52，各渗透棒51均固定在安装板52上，所述安装板52位于内层带211和外层带212之间，安装板52上也设有透水孔213，渗透棒51一一对应的穿设在透水孔213内；渗透棒51能够深入各承载板22上方的土渣堆内，提高除水消泡效果，进入渗透棒51的水通过安装板52上的透水孔213进入双层输送带21的双层空间内，一部分被抽吸至抽吸设备并从抽吸设备的排水口排出进入集水装置4，没有进入抽吸装置内的水在在重力及抽吸力的作用下掉落至输送带21底部，从输送带21底部的透水孔213进入集水装置4。集水装置4的上开口应当能够完全承接走输送带21掉落的水。
43.如图7和图8所示，所述安装板52还通过弹簧组件13与内层带211连接，所述承载板
22和安装板52通过连接件14连接；所述连接件14的一端与承载板22靠近外层带212的端部固定连接，另一端与安装板52铰接，所述连接件14还通过铰接轴15铰接在设置在外层带212上的铰接座16上，所述外层带212和承载板22之间的铰接轴15上还设有用于使承载板22向外层带212扣合的扭簧。本实施例采用将承载板22和安装板52分别通过连接件14铰接在铰接点的两侧，其相当于杠杆结构，在承载板22打开过程中，则安装板52在连接件14的作用下向外移动，在承载板22闭合过程中，安装板52在连接件14的作用下向内移动，回缩至双层空间内。本实施例承载板22的打开可以由工作人员人工操作，当将土渣运输至地面上卸料后，由于铰接轴15上设置了用于使承载板22向外层带212扣合的扭簧，因此卸料后，承载板22会在扭簧的作用下自动扣合，该扣合动作会产生振动，使得粘附的土渣从输送带21的非承载侧掉落，本实施例中所提到的非承载端如未特殊说明指的是承载侧的相对侧；随着承载板22的扣合，承载板22也会推动渗透棒15回缩，同时安装板52在弹簧组件13的作用下也会回缩，因此在承载板22级弹簧组件13的共同作用下，安装板52会顺利回缩。渗透棒15的回缩和向外移动过程伴随承载板22的振动过程，因此渗透棒15也会通过振动实现对粘附在其上的土渣进行清理，掉落的土渣会从输送带21底部的透水孔213掉落。
44.作为优选方式，如图5和图6所示，渗透棒51包括支撑管511和套设在支撑管511上的橡胶层512，所述支撑管511固定在安装板52上，所述橡胶层512和支撑管511上均设有渗透孔。橡胶层512能够减小支撑管511和外层带212之间的碰撞；作为优选方式渗透棒51上还可以设置吸水材料或吸水层，以更好的提高除水效果。
45.作为另一种优选方式，如图5所述渗透棒51的外端密封，且渗透棒51上还设有用于在渗透棒51回缩至内层带211和外层带212之间后能够封堵透水孔213的密封件。通过渗透棒51端部的密封件实现在承载板22盖合后，也即安装板52带动渗透棒51回缩后实现对透水孔213的封堵，能够明显提高双层输送带内部的抽吸效果，在该优选方式下可以实现，载重侧由土渣实现外层带212与外部的隔离，非载重状态的输送带则由于渗透棒51端部密封件的封堵作用实现和外部的隔离，也就是说此时内层带211和外层带212之间形成相对独立的密闭环境。降低抽吸设备的能量消耗，降低抽吸设备的运行功率。密封件可以是自靠近输送带21的一侧向外侧直径依次增大的塞状结构，也可以是能够扣合在透水孔213上的盖体结构，也可以是凸环；作为优选方式密封件的外端为圆锥状或圆弧状，减少其在土渣内部的活动阻力，实现在微振动作用下在土渣内部的错位移动，提高吸水消泡效果。
46.作为另一种优选方式，所述渗透棒51的直径小于透水孔213的直径且和透水孔213之间留有间隙。满足渗透棒51抽水的同时透水孔213周边土渣内的水分及泡沫也会通过透水孔213进入内层带211和外层带212之间。此处需要说明的是本实施例中的消泡主要是依赖于抽吸作用形成的局部负压使得泡沫中的空气被抽吸后气泡破裂而实现的消泡效果，同时随着抽吸作用，大泡沫也会经土渣挤压迁移后破裂而消泡。
47.实施例3
48.在上述实施例2的基础上，为了更好的实现密封效果，如图10所示，所述抽吸装置3的抽吸端穿过设置在输送带21侧壁上的环形通槽17进入内层带211和外层带212之间，且外层带212上还设有用于能盖合在环形通槽17上且与环形通槽17滑动连接的盖板18，盖板18包括非遮盖段，抽吸装置3穿过盖板18的非遮盖段进入环形通槽17内。在输送带21的传送过程中，抽吸装置3的入口端位于环形通道17内，而盖板18为与环形通道17形状匹配且能够封
闭在环形通道17处，同时还能够在抽吸装置3的入口端的阻挡作用下实现滑动，因此，在输送带21转动过程中，抽吸装置3的入口端固定不动，则盖板18时时滑动，且能够实现对环形通道17的盖合，确保密封效果。
49.实施例4
50.在上述实施例的基础上，本实施例的垂直输送机构2还包括外壳体6，所述输送带21、承载板22、传动机构、抽吸装置3以及集水装置4均位于外壳体6内，所述外壳体6位于地面的部分开设有土渣出口61，所述外壳体6的底部设有土渣入口62，所述土渣出口61和土渣入口62分布在与外层带212正对的外壳体6侧壁上，且土渣出口61和土渣入口62位于外壳体6相对的两侧，所述抽吸装置3和集水装置4均位于外壳体6底部，所述外壳体6与非承载侧相对的侧壁上设有用于使承载板22开合振动的弹性档杆11。本实施例中外壳体6能够形成一个相对密闭的空间，且能够和承载侧的承载板22配合，更好的防护承载板22上的土渣，也就是在承载板22的四周除输送带21所在侧之外的其他三个侧面进行阻挡，实现在避免土渣在提升过程中的掉落的同时节约空间，降低竖直输送机构的占用空间。同时外壳体6还能作为一道防护，避免在输送过程中土渣的随意掉落，将其限制在集中区域内，降低进料及卸料对输送土渣的影响，同时将输送土渣限定在固定壳体内也降低了对其他区域工作的干扰，同时也便于后期清理输送机构下方的残留土渣。除此之外，外壳体6作为弹性档杆11的安装体，便于其安装，并且通过弹性档杆11实现扣合后承载板22的打开并在扭簧作用下闭合，完成一次振动，通过沿高度方向设计多个弹性挡杆11实现多次振荡效果，本实施例通过弹性挡杆11的设计实现对承载板22以及渗透棒组件5的同时振荡同时清理。
51.实施例5
52.在上述实施例的基础上，为了避免土渣在上升过程中因贴合外壳体6的内壁而引起阻力增大的问题，因此在本实施例的外壳体6的内侧壁上设有集水槽，集水槽的设计不应当影响承载板22的上升，可以在外壳体6的内侧壁做向外凸出的设计，所述集水槽位于土渣入口62的上方，且集水槽与集水装置4连通；所述集水装置4还连接有循环泵8，所述循环泵8的进水端设于集水装置4内，循环泵8的出水端连接有水平设置的u型管9，所述u型管9设于土渣出口61下方的外壳体6侧壁上，所述外层带212的承载侧位于u型管9的u型空间内；所述u型管9上设有若干使水流喷向外壳体6侧壁并在外壳体6侧壁上形成水膜的出水孔，通过在外壳体6内壁形成水膜降低运输中的土渣与外壳体6内壁的粘贴阻力，且水膜用水是利用抽吸装置抽出的水，实现了水的循环利用。为了避免水膜受到渗透棒51的影响，渗透棒51的长度不超出承载板22为宜。
53.实施例6
54.在上述实施例的基础上，如图9所示，本实施例还包括水平运输机构7，用于承接盾构机输出的盾构土渣并将土渣运送至土渣入口62，所述土渣入口62处设有导料板63，且导料板63位于水平运输机构7的出料端的下方，用于承接水平运输机构7输出的土渣并将土渣输送至承载板22上，所述导料板63包括第一导料板631和第二导料板632，所述第一导料板631固定于外壳体6的外侧，所述第二导料板632铰接于第一导料板631靠近外层带212的一侧，且第二导料板632还通过弹簧10与位于其下方的外壳体6侧壁连接，所述第一导料板631和第二导料板632的铰接点位于土渣入口62的外部。通过导料板63的设计能够实现承载板22的自动打开，承接土渣，然后在承载板22上升作用力加上其载重的共同作用下上升的承
载板22会使得第二导料板632向上移动，停止输料，同时满载的承载板22上升至土渣入口62的上方，同时第二导料板632在土渣作用下再次打开，对下个待打开的承载板22提供阻力，使其张开并接料，然后随着承载板22的满载及上升，第二导料板632再次向上移动，使得满载的承载板22顺利上升，依次重复，确保每个承载板22的自动打开及满载。
55.作为一种优选方式，所述承载板22为空心板，所述空心板的表面上也设置若干透水孔213，所述空心板靠近输送带21的一侧设有出水口，所述出水口与内层带211和外层带212之间的间隙连通，所述承载板22的上方设有过滤层，提高吸水效率。需要说明的是，本实施例中所有的透水孔213等均设置过滤层，降低堵塞概率。
56.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。