[發明專利]膨潤土泥水加壓平衡盾構機

無效

• 申請號: 200710159098.5
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101191417A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 蘇鵬程;高偉賢;李志波;張瑞臨;楊濤
• 申請（專利權）人: 沈陽重型機械集團有限責任公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所
• 代理人: 甄玉荃

技術領域：

本發明涉及隧道工程施工機械行業中利用膨潤土泥漿作為流體介質支撐穩固隧道掌子面的一種膨潤土泥水加壓平衡盾構機，用于當隧道掘進要求對地層的干擾控制嚴格時，諸如沉陷和隆起等極其敏感的建筑物下進行的情況。

背景技術：

目前，隧道工程施工機械行業中盾構施工中遇到自立性差的沖積層、砂層、粉砂層等不穩定地層時，或靜水壓力較大的情況下，普通盾構必須輔以壓氣、降水、注漿加固等措施，以確保掘削面穩定。但是壓氣氣壓過大會威脅操作人員的健康；降水會使周圍水井枯竭，建筑物沉降；注入有機漿液加固地層時，會污染地下水。膨潤土泥水加壓平衡盾構機能克服上述弊端，依靠注入適當壓力的膨潤土泥漿對開挖面上的水土壓力發揮平衡作用以求得穩定。因此廣泛應用于當隧道掘進時對地層干擾(例如沉陷和隆起等)極端敏感的民用建筑物下部的情況。因此研制一種膨潤土泥水加壓平衡盾構機是急需解決的新課題。

發明內容：

本發明的目的是提供一種對地層的擾動小、沉降小，適用于高地下水壓，江底、河底、海底隧道施工，土質適用范圍廣的膨潤土泥水加壓平衡盾構機。

本發明的目的是這樣實現的：膨潤土泥水加壓平衡盾構機，有開挖模式、旁通模式、隔絕模式、逆轉模式四種運行模式，其工作原理是，膨潤土泥水加壓平衡盾構機是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤土泥漿，即配制好的膨潤土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統，來謀求開挖面的穩定；注入帶壓的膨潤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”使土層變得較穩定和不滲水，可支承穩固正面土體；當刀盤切削土體時，切削下來的土體通過刀盤上的孔口進入泥水倉，并與輸入的膨潤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，從地面的膨潤土泥漿制備站將一定壓力的泥漿輸入盾構機的泥水倉，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行處理，分離出的水喝膨潤土可重復使用，分離出的泥渣則運至棄渣廠；開挖模式是，此模式用于盾構機開挖時使用，調整P1.1泵的轉速實現泥水倉壓力控制；調整P2泵的轉速，用以校正排渣流量達到所要求的排渣模式的值，P3泵的轉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，此模式是待機模式，用于盾構機不進行開挖時執行其它功能，也用于當盾構機從一種功能切換到另一種功能時；特別是，旁通功能是用于安裝管片襯砌環的情況；在旁通模式下，開挖室被隔離，各泥漿泵都根據泵的超載壓力和要求的排渣流量保持旋轉；隔絕模式是，這個模式使隧道里的泥漿管道系統與地面系統處于完全隔絕的狀態，但此時設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的情況；各排渣泵P2.1，P3均停止運轉；而P1.1仍保持運行，以保持制備廠和分離廠之間回路的循環；逆轉模式是，此模式使開挖室里的泥漿逆向流動，僅用于一些特別的情況，特別是在開挖室內發生阻塞，或用于清理盾構機上的排渣管道。

本發明的要點在于它的工作原理及運行模式。其工作原理是，膨潤土泥水加壓平衡盾構機是通過在前盾安裝隔板的密封艙中注入帶壓力的膨潤土泥漿，即配制好的膨潤土和水混合物，形成具有壓力的泥水倉，通過加壓和保壓系統，來謀求開挖面的穩定；注入帶壓的膨潤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”使土層變得較穩定和不滲水，可支承穩固正面土體；當刀盤切削土體時，切削下來的土體通過刀盤上的孔口進入泥水倉，并與輸入的膨潤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，從地面的膨潤土泥漿制備站將一定壓力的泥漿輸入盾構機的泥水倉，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行處理，分離出的水和膨潤土可重復使用，分離出的泥渣則運至棄渣廠。

膨潤土泥水加壓平衡盾構機與現有技術相比，具有對地層的擾動小、沉降小，適用于高地下水壓，江底、河底、海底隧道施工，土質適用范圍廣等優點，將廣泛地應用于隧道工程施工機械行業中。

附圖說明：

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。

圖1是本發明的總體布置圖。

圖2是本發明的處于開挖模式時系統的工作原理圖。

圖3是本發明的處于旁通模式時系統的工作原理圖。

圖4是本發明的處于隔絕模式時系統的工作原理圖。