[發明專利]盾構機土壓平衡的氣壓輔助裝置

在審

• 申請號: 201910675414.7
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110306996A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 劉靖;孫成偉;史志淳;陳昊;朱鴻浦;肖瑞傳;張新;陳和;楊輝;吳春雨
• 申請（專利權）人: 中交天和機械設備制造有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/00;E21F11/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 李婧宇

本發明公開了一種盾構機土壓平衡的氣壓輔助裝置，包括與土倉相連接并能夠向土倉中注入氣體的空氣系統、用于監測土倉內壓力并控制空氣系統是否向土倉中注入氣體而使壓力平衡的保壓系統，空氣系統包括空氣壓縮機、輸入端與空氣壓縮機的輸出端相連接的儲氣罐、輸入端與儲氣罐的輸出端相連接的冷干機，冷干機的輸出端通過空氣管路與土倉內部相連通；保壓系統包括設置在空氣管路上的控制閥、用于測量土倉內壓力的壓力變送器、與壓力變送器和控制閥分別相連接并且控制控制閥開啟和關閉的控制裝置。本氣壓輔助裝置能夠減小盾構機掘進時的負載、通過氣壓逼退地下水、保證同步注漿質量、減低刀盤刀具磨損、避免刀盤結泥餅、提高掘進效率。

技術領域

本發明涉及一種盾構機土壓平衡的氣壓輔助裝置，屬于隧道施工的土壓盾構機領域。

背景技術

對于在巖層裂隙發育、富水、大水壓、氣密性好的復合式地層掘進的純土壓平衡模式的盾構機，掘進時盾構機易發生噴涌、刀盤刀具磨損快、同步注漿質量無法保證、渣溫易升高、導致掘進效率低等問題。

現有純土壓平衡模式的盾構機在自穩性較好的中、微風化巖層掘進時土倉渣量一般為土倉容積的1/2，在自穩性較差的強、全風化巖層及軟土地層掘進時為了平衡掌子面控制地層沉降，盾構機掘進時土倉渣土量一般為滿倉。土倉渣土量越多，前方掌子面上切削下來的渣土越不易進入土倉，同時刀盤的負載扭矩變大，刀盤與渣土反復摩擦使機械能大量轉化為熱能，渣溫容易增高在某些如黏土、泥質砂巖等地層刀盤容易結泥餅，并且盾構機負載推力也會增大，影響掘進效率。

同時現有的純土壓平衡盾構機在防噴涌上的設計一般是將螺旋機出土口設置了雙閘門減小噴涌壓力，在螺旋機殼體及土倉隔板上設計了添加劑注入口，通過注入添加劑減小噴涌壓力。但是上述防噴涌方法僅僅是減小了噴涌壓力，地下水還是會進入到盾構機內部，在滲透性強的富水高水壓地層無法根本上解決噴涌問題。并且富水地層管片與地層間填充的水分過多會稀釋盾構機同步注漿時注入的漿液，降低了漿液的性能管片易發生錯臺影響工程質量。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供盾構機土壓平衡的氣壓輔助裝置。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種盾構機土壓平衡的氣壓輔助裝置，盾構機包括盾體、通過連接橋與盾體相連接的配套部分、連接在盾體前方的刀盤、位于刀盤與盾體之間的土倉，土倉與盾體之間設置有土倉隔板。氣壓輔助裝置包括與土倉相連接并能夠向土倉中注入氣體的空氣系統、用于監測土倉內壓力并控制空氣系統是否向土倉中注入氣體而使壓力平衡的保壓系統，

空氣系統包括空氣壓縮機、輸入端與空氣壓縮機的輸出端相連接的儲氣罐、輸入端與儲氣罐的輸出端相連接的冷干機，冷干機的輸出端通過空氣管路與土倉內部相連通；

保壓系統包括設置在空氣管路上的控制閥、用于測量土倉內壓力的壓力變送器、與壓力變送器和控制閥分別相連接并且通過分析壓力變送器的檢測數據來控制控制閥開啟和關閉的控制裝置。

優選地，空氣系統還包括與冷干機的輸出端相連接的空氣過濾器，該空氣過濾器設置在空氣管路上。

優選地，空氣系統的輸出端連接有泡沫管路，空氣系統還用于通過該泡沫管路向刀盤的前方注入氣體。

更優地，泡沫管路上連接有能夠向泡沫管路中注入泡沫劑和液體的泡沫系統，當泡沫系統關閉時，空氣系統通過泡沫管路向刀盤的前方注入氣體，當泡沫系統開啟時，空氣系統通過泡沫管路向刀盤的前方注入混合物，該混合物包括氣體、泡沫劑、液體的混合物。

優選地，土倉隔板上開設有與空氣管道相連接的進氣孔。

優選地，保壓系統還包括氣動三聯件、安全閥以及連接在空氣系統與控制閥之間的減壓閥。

更優選地，控制閥、壓力變送器、安全閥安裝在土倉隔板上，減壓閥、控制裝置、氣動三聯件安裝在連接橋上。