[發明專利]一種富水地層防噴涌、提高盾構掘進效率的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110294958.6
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112943271A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 劉國杰;傅重陽;朱傳剛;方治綱;段久波;趙山杰;王文明;寧軻;李學飛;張澤鋒;石林峰;韋璋;陳海波;王小鵬;劉俊;李成俊;楊中華;楊體凱;馮瀟陽;于聞灝
• 申請（專利權）人: 中鐵三局集團第五工程有限公司;中鐵三局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/12;E21D9/00;E21F17/18
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種富水地層防噴涌、提高盾構掘進效率的裝置及方法，屬于隧道盾構施工技術領域，可解決盾構機在穿越富水地層施工中易發地面塌陷、盾構機被淹及隧道坍塌、人員傷亡事故等問題，所述掘進裝置，包括皮帶機、位于皮帶機上方的螺旋機以及位于皮帶機底部的集水槽和側排集水槽，掘進方法包括：土倉內排水，建立實土壓、土倉渣土改良、盾構機推進、防噴涌快速泄壓、啟動引流疏渣系統，本發明可有效降低土倉內壓力，防止噴涌發生，同時有效防止盾構機底部堆積掉落到皮帶機外部的渣土和泥水，無需人工定期清理，提高了盾構掘進效率。

技術領域

本發明屬于隧道盾構施工技術領域，具體涉及一種富水地層防噴涌、提高盾構掘進效率的裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著國內城市軌道交通的大發展，盾構法因其具有安全、高效和適應性廣等優點，在軌道建設中得到廣泛的應用。土壓平衡盾構因其具有廣泛的地層適應性和較強的破巖能力，越來越成為各類復合地層條件下進行盾構法施工的首選。但在富水地層施工中，由于地層中含水量大，盾構機在穿越過程中，巖層風化極易出現破碎、疏松等問題，當螺旋輸送機密封不好或地下水壓較大時極易發生噴涌現象。產生的噴涌使盾尾堆積大量泥沙和水流，將管片輸送機完全淹沒，無法正常掘進。由于空間有限，施工人員清理堆積泥沙和水流效率極低，嚴重制約了盾構施工效率，同時大量泥沙會導致土壓平衡遭到破壞，易發地面塌陷、盾構機被淹及隧道坍塌、人員傷亡事故，風險巨大。

發明內容

本發明針對盾構機在穿越富水地層施工中易發地面塌陷、盾構機被淹及隧道坍塌、人員傷亡事故等問題，提供一種富水地層防噴涌、提高盾構掘進效率的裝置及方法。

本發明采用如下技術方案：

一種富水地層防噴涌、提高盾構掘進效率的裝置，所述裝置包括皮帶機和螺旋機，其特征在于：還包括引流疏渣系統和防噴涌快速泄壓系統，所述引流疏渣系統包括位于皮帶機底部的用于收集從螺旋機口排放渣土落到皮帶機上時，滑落或飛濺到皮帶機底部的渣土及水的集水槽和用于收集皮帶機底部堆積的部分渣土及水的側排集水槽，集水槽內設置水位監測系統，皮帶機兩側設置防濺擋板，靠近螺旋機出口處的皮帶機兩側的防濺擋板的高度高于遠離螺旋機出口處的皮帶機兩側的防濺擋板的高度，防濺擋板底部設有排水孔，排水孔通過進水管連通側排集水槽。

所述防噴涌快速泄壓系統包括位于螺旋機的出渣口底部的排渣倉，排渣倉的頂部和底部兩側分別設有移動軌道，移動軌道內分別設有通過油缸控制閉合的上閘門和下閘門，排渣倉底部靠近皮帶機末端的一側設有斜向的用于減少渣土垂直掉落，造成渣土飛濺現象的過渡擋板，過渡擋板通過合頁與排渣倉底部的移動軌道連接，排渣倉相對于皮帶機末端的一側的側壁設有用于排水的泄壓管，泄壓管上設有泄壓閥門，泄壓管的末端位于皮帶機頂部平緩處上方。

所述集水槽通過固定桿Ⅰ與皮帶機的底部連接，集水槽的端部超出皮帶機的端部，集水槽的另一端底部設有排水孔，排水孔連接有排水管Ⅰ，排水管Ⅰ上設有用于控制集水槽內渣土及水的排放，防止溢流的排水閥門Ⅰ。

所述側排集水槽通過若干固定桿Ⅱ與設備橋連接，側排集水槽的底部設有排水孔，排水孔連接有排水管Ⅱ，排水管Ⅱ上設有用于控制側排集水槽內渣土及水的排放的排水閥門Ⅱ，排水管Ⅰ的另一端與排水管Ⅱ連接后通過泥漿泵連接有用于將集水槽和側排集水槽內的渣土及水排放的總排水管。

所述泄壓閥門位于泄壓管的中部，所述泄壓管位于排渣倉的側壁的中部。

所述過渡擋板的末端向皮帶機的防濺擋板一側傾斜。

所述集水槽的截面呈直角梯形，超出皮帶機的一端從上至下向皮帶機端部傾斜。

所述固定桿Ⅰ的數量為四個，分別位于集水槽的兩側的側壁，所述固定桿Ⅱ等間距布置。

所述集水槽的排水孔和側排集水槽的排水孔處均設有用于防止大直徑泥沙進入的濾網。