專利名稱：膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道工程施工機(jī)械行業(yè)中利用膨潤(rùn)土泥漿作為流體介質(zhì)支撐穩(wěn) 固隧道掌子面的一種膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，用于當(dāng)隧道掘進(jìn)要求對(duì)地層 的干擾控制嚴(yán)格時(shí)，諸如沉陷和隆起等極其敏感的建筑物下進(jìn)行的情況。
背景技術(shù)：
目前，隧道工程施工機(jī)械行業(yè)中盾構(gòu)施工中遇到自立性差的沖積層、砂層、 粉砂層等不穩(wěn)定地層時(shí)，或靜水壓力較大的情況下，普通盾構(gòu)必須輔以壓氣、 降水、注漿加固等措施，以確保掘削面穩(wěn)定。但是壓氣氣壓過大會(huì)威脅操作人 員的健康；降水會(huì)使周圍水井枯竭，建筑物沉降；注入有機(jī)漿液加固地層時(shí)，
會(huì)污染地下水。膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)能克服上述弊端，依靠注入適當(dāng)壓 力的膨潤(rùn)土泥漿對(duì)開挖面上的水土壓力發(fā)揮平衡作用以求得穩(wěn)定。因此廣泛應(yīng) 用于當(dāng)隧道掘進(jìn)時(shí)對(duì)地層干擾(例如沉陷和隆起等)極端敏感的民用建筑物下 部的情況。因此研制一種膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)是急需解決的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)地層的擾動(dòng)小、沉降小，適用于高地下水壓， 江底、河底、海底隧道施工，土質(zhì)適用范圍廣的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，有開挖模式、 旁通模式、隔絕模式、逆轉(zhuǎn)模式四種運(yùn)行模式，其工作原理是，膨潤(rùn)土泥水加 壓平衡盾構(gòu)機(jī)是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤(rùn)土泥漿，即 配制好的膨潤(rùn)土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統(tǒng)， 來謀求開挖面的穩(wěn)定；注入帶壓的膨潤(rùn)土泥漿能貫入地層若干厘米深，嵌入到 土顆粒間的縫隙里，形成一層"泥膜"；這層"泥膜"使土層變得較穩(wěn)定和不 滲水，可支承穩(wěn)固正面土體；當(dāng)?shù)侗P切削土體時(shí)，切削下來的土體通過刀盤上 的孔口進(jìn)入泥水倉，并與輸入的膨潤(rùn)土泥漿混合后形成高密度泥漿，封閉的泥 水倉在維持一定壓力條件下，由排渣泵輸送到地面處理工廠；Pl為注漿泵，從 地面的膨潤(rùn)土泥漿制備站將一定壓力的泥漿輸入盾構(gòu)機(jī)的泥水倉，在泥水倉與
開挖的泥砂混合后由排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是將排渣的流體送到地面 的分離廠；分離廠將開挖的渣土進(jìn)行處理，分離出的水喝膨潤(rùn)土可重復(fù)使用， 分離出的泥渣則運(yùn)至棄渣廠；開挖模式是，此模式用于盾構(gòu)機(jī)開挖時(shí)使用，調(diào) 整Pl. 1泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)泥水倉壓力控制；調(diào)整P2泵的轉(zhuǎn)速，用以校正排渣流量達(dá) 到所要求的排渣模式的值，P3泵的轉(zhuǎn)速必須能確保排渣的流體能被泵送到地面 的分離廠；旁通模式是，此模式是待機(jī)模式，用于盾構(gòu)機(jī)不進(jìn)行開挖時(shí)執(zhí)行其 它功能，也用于當(dāng)盾構(gòu)機(jī)從一種功能切換到另一種功能時(shí)；特別是，旁通功能 是用于安裝管片襯砌環(huán)的情況；在旁通模式下，開挖室被隔離，各泥漿泵都根 據(jù)泵的超載壓力和要求的排渣流量保持旋轉(zhuǎn)；隔絕模式是，這個(gè)模式使隧道里 的泥漿管道系統(tǒng)與地面系統(tǒng)處于完全隔絕的狀態(tài)，但此時(shí)設(shè)在地面的分離廠和 制備廠之間的回路仍保持連通；特別是，此模式用于隧道泥漿管道延伸時(shí)的情 況；各排渣泵P2.1， P3均停止運(yùn)轉(zhuǎn)；而Pl. l仍保持運(yùn)行，以保持制備廠和分離 廠之間回路的循環(huán)；逆轉(zhuǎn)模式是，此模式使開挖室里的泥漿逆向流動(dòng)，僅用于 一些特別的情況，特別是在開挖室內(nèi)發(fā)生阻塞，或用于清理盾構(gòu)機(jī)上的排渣管 道。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的工作原理及運(yùn)行模式。其工作原理是，膨潤(rùn)土泥水 加壓平衡盾構(gòu)機(jī)是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤(rùn)土泥漿， 即配制好的膨潤(rùn)土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統(tǒng), 來謀求開挖面的穩(wěn)定；注入帶壓的膨潤(rùn)土泥漿能貫入地層若干厘米深，嵌入到 土顆粒間的縫隙里，形成一層"泥膜"；這層"泥膜"使土層變得較穩(wěn)定和不 滲水，可支承穩(wěn)固正面土體；當(dāng)?shù)侗P切削土體時(shí)，切削下來的土體通過刀盤上 的孔口進(jìn)入泥水倉，并與輸入的膨潤(rùn)土泥漿混合后形成高密度泥漿，封閉的泥 水倉在維持一定壓力條件下，由排渣泵輸送到地面處理工廠；Pl為注漿泵，從 地面的膨潤(rùn)土泥漿制備站將一定壓力的泥漿輸入盾構(gòu)機(jī)的泥水倉，在泥水倉與 開挖的泥砂混合后由排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是將排渣的流體送到地面 的分離廠；分離廠將開挖的渣土進(jìn)行處理，分離出的水和膨潤(rùn)土可重復(fù)使用， 分離出的泥渣則運(yùn)至棄渣廠。 膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有對(duì)地層的擾動(dòng)小、沉降 小，適用于高地下水壓，江底、河底、海底隧道施工，土質(zhì)適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)， 將廣泛地應(yīng)用于隧道工程施工機(jī)械行業(yè)中。



下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖l是本發(fā)明的總體布置圖。
圖2是本發(fā)明的處于開挖模式時(shí)系統(tǒng)的工作原理圖。 圖3是本發(fā)明的處于旁通模式時(shí)系統(tǒng)的工作原理圖。 圖4是本發(fā)明的處于隔絕模式時(shí)系統(tǒng)的工作原理圖。
圖5是本發(fā)明的處于逆轉(zhuǎn)模式時(shí)系統(tǒng)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，有開挖模式、旁通模式、隔絕模 式、逆轉(zhuǎn)模式四種運(yùn)行模式，其工作原理是，膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)是通 過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤(rùn)土泥漿，即配制好的膨潤(rùn)土和 水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統(tǒng)，來謀求開挖面的穩(wěn) 定；注入帶壓的膨潤(rùn)上泥漿能貫入地層若干厘米深，嵌入到土顆粒間的縫隙里， 形成一層"泥膜"；這層"泥膜"使土層變得較穩(wěn)定和不滲水，可支承穩(wěn)固正 面土體；當(dāng)?shù)侗P切削土體時(shí)，切削下來的土體通過刀盤上的孔口進(jìn)入泥水倉，
并與輸入的膨潤(rùn)土泥漿混合后形成高密度泥漿，封閉的泥水倉在維持一定壓力
條件下，由排渣泵輸送到地面處理工廠；Pl為注漿泵，從地面的膨潤(rùn)土泥漿制 備站將一定壓力的泥漿輸入盾構(gòu)機(jī)的泥水倉，在泥水倉與開挖的泥砂混合后由 排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是將排渣的流體送到地面的分離廠；分離廠將
開挖的渣土進(jìn)行處理，分離出的水喝膨潤(rùn)土可重復(fù)使用，分離出的泥渣則運(yùn)至 棄渣廠；開挖模式是，此模式用于盾構(gòu)機(jī)開挖時(shí)使用，調(diào)整Pl. l泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn) 泥水倉壓力控制；調(diào)整P2泵的轉(zhuǎn)速，用以校正排渣流量達(dá)到所要求的排渣模式 的值，P3泵的轉(zhuǎn)速必須能確保排渣的流體能被泵送到地面的分離廠；旁通模式 是，此模式是待機(jī)模式，用于盾構(gòu)機(jī)不進(jìn)行開挖時(shí)執(zhí)行其它功能，也用于當(dāng)盾
構(gòu)機(jī)從一種功能切換到另一種功能時(shí)；特別是，旁通功能是用于安裝管片襯砌 環(huán)的情況；在旁通模式下，開挖室被隔離，各泥漿泵都根據(jù)泵的超載壓力和要 求的排渣流量保持旋轉(zhuǎn)；隔絕模式是，這個(gè)模式使隧道里的泥漿管道系統(tǒng)與地 面系統(tǒng)處于完全隔絕的狀態(tài)，但此時(shí)設(shè)在地面的分離廠和制備廠之間的回路仍 保持連通；特別是，此模式用于隧道泥漿管道延伸時(shí)的情況；各排渣泵(P2. 1， P3)均停止運(yùn)轉(zhuǎn)；而P1.1仍保持運(yùn)行，以保持制備廠和分離廠之間回路的循環(huán); 逆轉(zhuǎn)模式是，此模式使開挖室里的泥漿逆向流動(dòng)，僅用于一些特別的情況，特 別是在開挖室內(nèi)發(fā)生阻塞，或用于清理盾構(gòu)機(jī)上的排渣管道。
權(quán)利要求
1、一種膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，有開挖模式、旁通模式、隔絕模式、逆轉(zhuǎn)模式四種運(yùn)行模式，其特征在于其工作原理是，膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤(rùn)土泥漿，即配制好的膨潤(rùn)土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統(tǒng)，來謀求開挖面的穩(wěn)定；注入帶壓的膨潤(rùn)土泥漿能貫入地層若干厘米深，嵌入到土顆粒間的縫隙里，形成一層“泥膜”；這層“泥膜”使土層變得較穩(wěn)定和不滲水，可支承穩(wěn)固正面土體；當(dāng)?shù)侗P切削土體時(shí)，切削下來的土體通過刀盤上的孔口進(jìn)入泥水倉，并與輸入的膨潤(rùn)土泥漿混合后形成高密度泥漿，封閉的泥水倉在維持一定壓力條件下，由排渣泵輸送到地面處理工廠；P1為注漿泵，從地面的膨潤(rùn)土泥漿制備站將一定壓力的泥漿輸入盾構(gòu)機(jī)的泥水倉，在泥水倉與開挖的泥砂混合后由排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是將排渣的流體送到地面的分離廠；分離廠將開挖的渣土進(jìn)行處理，分離出的水喝膨潤(rùn)土可重復(fù)使用，分離出的泥渣則運(yùn)至棄渣廠。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于所說 的開挖模式是，此模式用于盾構(gòu)機(jī)開挖時(shí)使用，調(diào)整P1.1泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)泥水倉 壓力控制；調(diào)整P2泵的轉(zhuǎn)速，用以校正排渣流量達(dá)到所要求的排渣模式的值， P3泵的轉(zhuǎn)速必須能確保排渣的流體能被泵送到地面的分離廠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于所說 的旁通模式是，此模式是待機(jī)模式，用于盾構(gòu)機(jī)不進(jìn)行開挖時(shí)執(zhí)行其它功能， 也用于當(dāng)盾構(gòu)機(jī)從一種功能切換到另一種功能時(shí)；特別是，旁通功能是用于安 裝管片襯砌環(huán)的情況；在旁通模式下，開挖室被隔離，各泥漿泵都根據(jù)泵的超 載壓力和要求的排渣流量保持旋轉(zhuǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于所說 的隔絕模式是，這個(gè)模式使隧道里的泥漿管道系統(tǒng)與地面系統(tǒng)處于完全隔絕的 狀態(tài)，但此時(shí)設(shè)在地面的分離廠和制備廠之間的回路仍保持連通；特別是，此 模式用于隧道泥漿管道延伸時(shí)的情況；各排渣泵P2. 1， P3均停止運(yùn)轉(zhuǎn)；而Pl. 1仍保持運(yùn)行，以保持制備廠和分離廠之間回路的循環(huán)。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，其特征在于所說 的逆轉(zhuǎn)模式是，此模式使開挖室里的泥槳逆向流動(dòng)，僅用于一些特別的情況， 特別是在開挖室內(nèi)發(fā)生阻塞，或用于清理盾構(gòu)機(jī)上的排渣管道。
全文摘要
一種應(yīng)用于隧道工程施工機(jī)械行業(yè)中的膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)，有開挖模式、旁通模式、隔絕模式、逆轉(zhuǎn)模式四種運(yùn)行模式，其工作原理是，膨潤(rùn)土泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤(rùn)土泥漿，即配制好的膨潤(rùn)土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統(tǒng)，來謀求開挖面的穩(wěn)定；注入帶壓的膨潤(rùn)土泥漿能貫入地層若干厘米深，嵌入到土顆粒間的縫隙里，形成一層“泥膜”；這層“泥膜”使土層變得較穩(wěn)定和不滲水，可支承穩(wěn)固正面土體；當(dāng)?shù)侗P切削土體時(shí)，切削下來的土體通過刀盤上的孔口進(jìn)入泥水倉，并與輸入的膨潤(rùn)土泥漿混合后形成高密度泥漿，封閉的泥水倉，由排渣泵輸送到地面處理工廠。該裝置對(duì)地層的擾動(dòng)小、沉降小，適用于高地下水壓，江底、河底、海底隧道施工，土質(zhì)適用范圍廣。
文檔編號(hào)E21D9/06GK101191417SQ200710159098
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者張瑞臨, 李志波, 濤 楊, 蘇鵬程, 高偉賢 申請(qǐng)人:沈陽重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司