具有泥浆环流系统的泥水盾构机的制作方法_3

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方向上间隔分布,还可以同时在刀盘2的径向方向或周向方向间隔分布。由此可以扩大第二进浆支管512的分布范围,提高第二进浆支管512的泥浆携带渣土的能力,同时还可以起到冲洗刀盘2的作用。
[0052]在本发明的一些实施例中,参照图1和图2,第二进浆管52为多个,由此可以增加气垫仓体3内的冲洗面积,防止渣土堆积在气垫仓体3内,造成堵仓。例如,在图1的示例中,第二进浆管52为两个且间隔设置,由此可以增加第二进浆管52对气垫仓体3的冲洗面积,防止渣土在气垫仓体3内堆积,造成堵仓。
[0053]可选地,参照图1和图2,泥水盾构机卧式设置,第二进浆管52的出浆口与气垫仓的中下部连通,保压装置7的通气口与气垫仓的中上部连通。由于泥水盾构机卧式掘进过程中,气垫仓体3内上半仓为气体,下半仓为泥楽,从而保压装置7可以与气垫仓体3的上半仓连通,以直接向气垫仓体3内上半仓注入气体来控制气垫仓体3的气体压力,从而控制气垫仓体3的泥楽压力,同时第二进楽管52可以与气垫仓体3的下半仓连通,以直接向气垫仓体3的下半仓注入液浆,进而更加有效且快捷地控制开挖仓体1的压力。
[0054]这里,需要说明的是,“泥水盾构机卧式设置”应当理解为:泥水盾构机100的刀盘2的旋转轴线水平设置或者大体水平设置。
[0055]在本发明的一些实施例中,参照图1和图2,泥水盾构机卧式设置,泥浆环流系统进一步包括:连通管9,连通管9的一端连通至开挖仓体1的顶部,连通管9的另一端连通至气垫仓体3的底部。由于泥水盾构机在掘进的过程中,开挖仓充满泥浆,但是开挖仓的上半仓和下半仓之间会存在一定的压力差,将连通管9的上端连通至开挖仓体1的顶部,下端连通至气垫仓体3的底部,可以进一步使得开挖仓体1和气垫仓体3的压力保持平衡,从而便于控制开挖仓体1的压力。
[0056]在本发明的一些实施例中,参照图1,泥水盾构机卧式设置,闸门4可开关地设在开挖仓体1的底部和气垫仓体3的底部之间。由此在第二工作模式下,当闸门4打开时,可以使开挖仓体1的渣土或石块等在自身重力的作用下落下,并顺利地通过闸门4进入气垫仓体3内以通过第二排浆管62排出。可选地,碎石装置8设在气垫仓体3内,由此可以将通过闸门4进入气垫仓体3的大粒径的石块经过碎石装置8后变成小粒径的石块并通过第二排浆管62排出,防止大粒径的石块将第二排浆管62的进浆口堵塞影响泥浆环流系统工作。
[0057]下面参考图1-图3简要描述根据本发明一个具体实施例的具有泥浆环流系统的泥水盾构机。泥浆环流系统具有两种工作模式: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)。
[0058]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、碎石装置8以及连通管9。
[0059]具体地,开挖仓体1的左侧敞开并设有刀盘2用以掘进,开挖仓体1的右侧设有气垫仓体3,开挖仓体1与气垫仓体3通过底部的闸门4连通,还可以通过连通管9连通。
[0060]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用于将泥浆送到开挖仓体1,并冲刷开挖仓体1的渣土,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为一根且口径较大,主要用于第一工作模式,第二进浆支管512为四根且口径较小,主要用于第二工作模式。
[0061]第二进浆管52为两根且其出浆口连通至气垫仓体3的中下部,主要用于冲洗气垫仓体3,防止渣土在气垫仓体3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的底部,第二排浆管62的进浆口连通至气垫仓体3的底部,且在气垫仓体3的底部,第二排浆管62的进浆口处设置有碎石装置8,可以对大粒径的石块进行破碎。
[0062]保压装置7的通过通气口与气垫仓体3的中上部连通以向气垫仓体3内注入气体和使气垫仓体3排出气体来控制气垫仓体3的气体压力,从而控制气垫仓体3内的泥浆压力,进而间接控制开挖仓体1的泥浆压力。
[0063]根据本发明实施例的具有泥浆环流系统的泥水盾构机100,可以使泥水盾构机既可以直接用栗控方式直接控制开挖仓的压力,也可以通过保压装置7,以控制气压的方式,间接控制开挖仓的压力,从而提高盾构机对地层的适应性和掘进功能。
[0064]第二工作模式(即间接控制模式)对压力控制比较容易,安全性较高,对操作手要求较低,在泥水盾构机始发时,建议采用第二工作模式,待盾构机掘进至压力波动趋于稳定,一般压力波动范围为±0.2bar以内,可以切换到第一工作模式,第一工作模式由于没有经过气垫仓体3出渣,相对来讲出渣效率较高,没有堵气垫仓体3的风险,在较稳定的软土地层较为适用。当遇到地层不稳定时,第一控制模式情况下,开挖仓体1压力波动无法控制在±0.2bar以内时,可以切换到第二工作模式下,用气垫仓体3来稳定压力,由于气体有可压缩性,气垫仓体3能作为缓冲气垫,稳定压力,气体压力也比泥浆压力便于控制,能方便的将气垫仓体3压力稳定在设定值±0.2bar以内。
[0065]参照图2,在使用第一控制模式时,依靠栗控方式来控制开挖仓体1的压力,主动或被动气垫仓体3作为辅助系统来缓解开挖仓体1的压力波动。闸门4关闭,开挖仓体1与气垫仓体3之间通过连通管9进行连通,第一进浆管51只开启大口径的第一进浆支管511,并只开启通到开挖仓体1的第一浆排管61。泥浆环流系统根据压力传感器反馈的压力,根据开挖仓体1压力变化来调节泥浆栗的流量(即泥浆流量)来控制开挖仓体1的压力:当压力高于设定值时,降低进浆栗流量或加大排浆栗的流量来降低开挖仓体1压力,使压力稳定在设定值的±0.2bar范围内;当压力低于设定值时,加大进浆栗流量或降低排浆栗流量来加大开挖仓体1压力,使压力稳定在设定值的±0.2bar范围内。
[0066]参照图1,在使用第二工作模式时,关闭大口径的第一进浆支管511,打开四根小口径的第二进浆支管512和两根小口径的第二进浆管52,保压装置7开启,开启通到气垫仓体3的第二排浆管62,开启闸门4,气垫仓体3内保持半仓泥浆半仓气体。掘进时,依靠控制气体压力来控制气垫仓体3的泥浆的液位,小范围压力波动时,保压装置7会通过自身PID控制,自动调节气垫仓体3压力,并保持压力在设定值范围±0.2bar内。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,调节方式与第一工作模式相同。
[0067]泥浆环流系统的原理如图3所示:图中PL 1为进浆栗,正常工作时,由P1.1栗供浆,P2.1栗为排浆栗,负责将带有渣土的泥浆输送出隧道。根据隧道的长度不同,进浆栗和排楽栗都可以根据需要在隧道内增加中继栗,中继栗数量根据现场实际工况而定。
[0068]P1.0栗为保压栗,在盾构机长时间停机时开启进行盾构机保压。由于开挖仓体1会存在一定的泄露,长时间停机时,开挖仓体1压力会缓慢下降,需要补充少量泥浆,保持压力,因P1.1栗流量太大,不利于小流量控制,从而设计了小排量的P1.ο栗,P1.0的排量一般为 P1.1 栗的 1/3 —1/2。
[0069]P0.1栗为中心冲洗栗,主要用于刀盘2的冲洗,防止刀盘2接泥饼。
[0070]系统中的V34为拖车旁通回路控制阀,V37为缓冲阀,防止排浆栗P2.0栗空吸。
[0071]系统中的V31、V32为逆循环控制阀门,当遇到排浆不畅时,可以开启V31、V32,关闭V30、V33可以实现进浆口和排浆口调换,让泥浆从排浆口 V10和V09进入开挖仓体1,将堆积在排浆口附近的渣土冲走,使排浆管路畅通,进入开挖仓体1地泥浆从高处的进浆口排出。
[0072]另外,在盾体内还设计了 V07旁通回路,称为机内旁通,用于检查拖车上到盾体内的泥浆管路是否畅通。
[0073]施工时,保压装置7用于控制气垫仓体3内的气压,自动保压系统通过自身PID控制系统,能自动精确的控制气垫仓体3压力,控制精度可达到±0.lbar甚至更高精度,由于气垫仓体3与开挖仓体1是连通状态,两者压力一致。当通过保压装置7来设定好控制压力后,保压装置7会自动精确控制气垫仓体3压力,从而达到精确控制开挖仓体1压力的目的。
[0074]其次,在图3中,SV01-SV12为手动控制阀门,V01-V12、V17、V18、V30-V37为自动控制阀门,F01-F03
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