一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置制造方法及图纸

技术编号:15805573 阅读:61 留言:0更新日期:2017-07-12 18:29
本实用新型专利技术提供一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,包括过滤系统、高压喷射系统、阀门系统以及泥浆泵送系统,所述高压喷射系统分布于所述过滤系统边缘,用于在过滤系统过滤泥水前向过滤系统周围高速喷射土体改良剂,防止泥饼的形成;所述过滤系统连接安装于土压平衡盾构机土仓隔板内壁,泥水经过所述过滤系统过滤后进入泥浆泵送系统;所述阀门系统安装于土压平衡盾构机土仓隔板上,并与所述过滤系统相连;所述泥浆泵送系统与所述阀门系统连接。本实用新型专利技术可防止土压平衡盾构突涌现象,保持开挖面土压平衡,防止土压失衡,保障盾构推进安全,提高土压平衡盾构在富水围岩中的施工效率及可靠性。

Burst prevention device for earth pressure balance shield construction in rich water surrounding rock

The utility model provides a water rich rock earth pressure balance shield construction surge prevention device, including filtration system, high-pressure injection system, valve system and mud pumping system, the high-pressure injection system distributed on the edge of the filtration system for soil amendments to the high-speed jet filtration system around the filtration system of slurry before and prevent the formation of mud cake; the filtering system is connected and installed on the earth pressure balance shield machine chamber partition wall, slurry through the filtration system into the mud pumping system; the valve installed in the system of EPB shield machine chamber partition, and connected with the filtering system is connected with the mud; the pumping system and the valve system. The utility model can prevent the EPB shield inrush phenomenon, retaining the face of earth pressure balance, to prevent the earth pressure balance shield, ensure safety, construction efficiency and improve the reliability of EPB shield in water rich rocks.

【技术实现步骤摘要】
一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置
本技术涉及一种建筑工程
中的施工装置,具体地,涉及一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置。
技术介绍
盾构法具有自动化程度高、安全系数高和施工速度快等优点,被广泛应用于城市地铁隧道施工。盾构法中常用的盾构机主要包括泥水加压平衡盾构机和土压平衡盾构机。泥水加压平衡盾构机通过泥水加压,平衡开挖面外部压力,依靠泥浆泵将泥浆泵送到地面并分离净化,因而适用于含水砂层、粘土层和地下水位较高的软弱地层,而不适用于不易破碎的围岩地层。土压平衡盾构机通过刀盘切削岩土体,依靠土仓内的渣土来平衡开挖面水土压力,通过螺旋输送机向外排土,对地层适应性强,同时也适用于岩石地层的隧道开挖工程。但在富水围岩地层中使用土压平衡盾构机施工时,土仓内含水量过高,土压难以控制,出渣时易出现突涌现象,存在安全隐患;渣土与水混合,流动性增强,在皮带输送机运送渣土时易引发漏泥掉泥现象,需要人工对隧道漏泥进行清理,费时耗力;由于渣土流动性较高,出渣效果差、效率低,影响施工速率与进度。因此改进出土方式,对泥浆单独进行输送,对于土仓内水土平衡及提高运渣效率很有必要。经对现有技术文献的检索发现,中国专利号为201410612020.4,专利公开号为:104373131A,专利名称为:一种利用土压平衡盾构机渣土保压泵送装置的施工方法,该专利自述为:“一种利用土压平衡盾构机渣土保压泵送装置的施工方法,通过在土压平衡盾构机掘进到透水性强或沉降控制要求高的地层之前,将其出土口与保压泵送装置连接,同时在泵送过程中向土仓内添加用于防止喷涌现象发生的膨润土或泡沫等进行渣土改良,可通过对泵送装置流量的控制,有效控制土压平衡盾构机土仓内压力,避免喷涌或沉降控制不佳等状况发生,使土压平衡盾构机可兼具土压盾构和泥水盾构的功能。”上述专利中所述渣土保压泵送装置在使用过程中需使土压平衡盾构机停止掘进,影响施工效率,同时还需要关闭出土口,拆除皮带机,固定机架,安装保压泵送装置,并安装破碎机及排渣管,拆除和安装器械过多,施工工序较复杂,拆装工作在隧道内进行,工作空间不足;所述破碎机对岩石进行二次破碎,增加了渣土处理的时间,耗时耗能。因此上述专利存在成本较高、施工效率低和安全隐患等缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷,本技术的目的是提供一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,利用泥浆泵和排吸泥浆法兰胶管单独排送泥浆,通过降低渣土含水量以及喷射少量土体改良剂来改善渣土质量,从而提高出渣效果,保持开挖面土压平衡,防治突涌现象,提高土压平衡盾构施工效率及可靠性。为实现以上目的,本技术提供一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,包括:过滤系统、高压喷射系统、阀门系统以及泥浆泵送系统,其中:所述高压喷射系统分布于所述过滤系统边缘,用于在过滤系统过滤泥水前向过滤系统周围高速喷射土体改良剂以防止泥饼的形成;所述过滤系统连接安装于土压平衡盾构机土仓隔板内壁,泥水经过所述过滤系统过滤后进入泥浆泵送系统;所述阀门系统安装于土压平衡盾构机土仓隔板上,并与所述过滤系统相连,所述阀门系统用于防止土仓中的水及渣土在压力作用下进入泥浆泵送系统,导致土仓内水土压力失衡;所述泥浆泵送系统与所述阀门系统连接,用于将经过所述过滤系统过滤后的泥水向外泵送。优选地,所述过滤系统由内圈曲面筛网和外圈圆环组成,其中:所述内圈曲面筛网直径大于300mm,为曲面,厚度大于10mm,所述内圈曲面筛网上有滤孔,滤孔直径为5-10mm,任意相邻滤孔圆心距为5-10mm;所述外圈圆环的外直径大于360mm;外圈圆环环向设置等间距螺栓孔,并通过螺栓固定于土压平衡盾构机土仓隔板内壁。优选地,所述高压喷射系统由依次连接的高压注浆泵、喷杆、喷头组成,高压喷射系统通过高压注浆泵泵送土体改良剂,土体改良剂经喷杆泵送至喷头,由喷头喷射搅动过滤系统附近的渣土。所述高压注浆泵根据需要对射流压力以及间歇时间进行调节。更优选地,所述喷杆为三根单通道钢管,所述钢管均为折线形,钢管折线上部分轴线沿垂线方向,钢管折线下部分轴线垂直于土压平衡盾构机土仓隔板;三根钢管均匀排列于过滤系统边缘,各钢管折线下部分截面圆心与过滤系统的内圈曲面筛网圆心连线之间互成120°角,且其中一根钢管位于内圈曲面筛网正上方。更优选地,所述喷头位于喷杆末端,喷头与土压平衡盾构机土仓隔板内壁成一角度朝向过滤系统。更优选地,所述喷头的直径为1-5mm、总长为15-100mm;所述喷头的直线部分长度为3-10mm,窄角为12-15°。优选地,所述阀门系统由泥浆出土口、蓄能器式蝶阀组成,其中:所述泥浆出土口为土压平衡盾构机土仓隔板上的圆孔,位于螺旋输送机的正上方;所述蓄能器式蝶阀通过螺栓与过滤系统以及泥浆泵送系统相连;蓄能器式蝶阀在土压平衡盾构机正常工作时处于打开状态,在紧急情况下及时关闭。更优选地,所述蓄能器式蝶阀与过滤系统以及泥浆泵送系统连接处设有连接密封件。优选地,所述泥浆泵送系统由泥浆泵和输送管道组成,输送管道与泥浆泵相连。更优选地,所述输送管道为一根排吸泥浆法兰胶管,排吸泥浆法兰胶管沿螺旋输送机以及皮带输送机方向布置,其长度大于泥浆泵至渣土车距离的1.2倍。本技术的工作原理为:在土压平衡盾构机推进过程中,刀盘切削下的渣土进入土仓中,渣土在土仓中流动,泥水进入所述过滤系统内,通过所述泥浆泵向外泵送,碎石则留在土仓中,通过螺旋输送机向外运送;为防止所述过滤系统前产生泥饼导致泥浆无法通过所述过滤系统,在所述过滤系统前安装所述高压喷射系统,形成高速喷射流,向所述过滤系统周围渣土喷射土体改良剂,通过高速射流的动压作用、冲击力作用以及楔入效应,对土体产生破坏作用,从而阻止泥饼的产生,同时喷射的土体改良剂可改良所述过滤系统周围的渣土,进一步防止泥饼的形成;在所述泥浆泵送系统工作下,泥浆传输至渣土车中,根据已有土压传感器测得的土压力,通过所述泥浆泵对泥浆流量进行调节,以达到平衡土仓内水土压力、防止突涌的目的;所述阀门系统在临时断电情况下可通过蓄能器式蝶阀自动关闭阀门,可防止临时断电导致土仓中的水及渣土在压力作用下进入所述泥浆泵送系统导致土仓内水土压力失衡。与现有技术相比,本技术具有如下的有益效果:本技术综合考虑富水围岩中土体含水量高,结合了土压平衡盾构及泥水加压平衡盾构的优点,使用所述过滤系统以及所述泥浆泵送系统,通过排出一定量的泥浆来改良土仓内渣土性质,利用已有土压力传感器数据来调节泥浆流量,防止土压失衡以及螺旋输送机突涌现象,防止皮带输送机出土喷涌导致的隧道漏泥;使用所述高压喷射系统小范围喷射土体改良剂,通过高速射流的破坏作用以及土体改良剂的作用,可有效防止泥饼形成,且可改良部分渣土,由于喷射范围小,且为间歇性喷射,所以土体改良剂用量小,有效降低了成本。因此,采用本技术可防止土压平衡盾构突涌现象,保持开挖面土压平衡,防止土压失衡,保障盾构推进安全,提高土压平衡盾构在富水围岩中的施工效率及可靠性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本技术一优选实施例的装置立面装配图;图2为本技术一优选实施例的装置细节装配图;图3为本本文档来自技高网
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一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置

【技术保护点】
一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,其特征在于,包括:过滤系统、高压喷射系统、阀门系统以及泥浆泵送系统,其中:所述高压喷射系统分布于所述过滤系统边缘,用于在过滤系统过滤泥水前向过滤系统周围高速喷射土体改良剂以防止泥饼的形成;所述过滤系统连接安装于土压平衡盾构机土仓隔板内壁,泥水经过所述过滤系统过滤后进入泥浆泵送系统;所述阀门系统安装于土压平衡盾构机土仓隔板上,并与所述过滤系统相连,所述阀门系统用于防止土仓中的水及渣土在压力作用下进入泥浆泵送系统,导致土仓内水土压力失衡;所述泥浆泵送系统与所述阀门系统连接,用于将经过所述过滤系统过滤后的泥水向外泵送。

【技术特征摘要】
1.一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,其特征在于,包括:过滤系统、高压喷射系统、阀门系统以及泥浆泵送系统,其中:所述高压喷射系统分布于所述过滤系统边缘,用于在过滤系统过滤泥水前向过滤系统周围高速喷射土体改良剂以防止泥饼的形成;所述过滤系统连接安装于土压平衡盾构机土仓隔板内壁,泥水经过所述过滤系统过滤后进入泥浆泵送系统;所述阀门系统安装于土压平衡盾构机土仓隔板上,并与所述过滤系统相连,所述阀门系统用于防止土仓中的水及渣土在压力作用下进入泥浆泵送系统,导致土仓内水土压力失衡;所述泥浆泵送系统与所述阀门系统连接,用于将经过所述过滤系统过滤后的泥水向外泵送。2.根据权利要求1所述的一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,其特征在于,所述过滤系统由内圈曲面筛网和外圈圆环组成,其中:所述内圈曲面筛网直径大于300mm,为曲面,厚度大于10mm,所述内圈曲面筛网上有滤孔,滤孔直径为5-10mm,任意相邻滤孔圆心距为5-10mm;所述外圈圆环的外直径大于360mm;外圈圆环环向设置等间距螺栓孔,并通过螺栓固定于土压平衡盾构机土仓隔板内壁。3.根据权利要求1所述的一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,其特征在于,所述高压喷射系统由依次连接的高压注浆泵、喷杆、喷头组成,高压喷射系统通过高压注浆泵泵送土体改良剂,土体改良剂经喷杆泵送至喷头,由喷头喷射搅动过滤系统附近的渣土。4.根据权利要求3所述的一种富水围岩中土压平衡盾构施工突涌防治装置,其特征在于,所述喷杆为三根单通道钢管,所述钢管均为折线形,钢管折线上部分轴线沿垂线方向,钢管折线下...

【专利技术属性】
技术研发人员:张伟森吴大勇沈水龙林梦莹张宁吴怀娜周全王志新叶华荣浩然刘元鹏赵阳张桂彬范印高张贺韩琪肖连邦陈辉贺威滕海波
申请(专利权)人:中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司中铁十六局集团有限公司上海交通大学
类型:新型
国别省市:北京,11

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