[发明专利]膨润土泥水加压平衡盾构机

说明书

技术领域：

本发明涉及隧道工程施工机械行业中利用膨润土泥浆作为流体介质支撑稳固隧道掌子面的一种膨润土泥水加压平衡盾构机，用于当隧道掘进要求对地层的干扰控制严格时，诸如沉陷和隆起等极其敏感的建筑物下进行的情况。

背景技术：

目前，隧道工程施工机械行业中盾构施工中遇到自立性差的冲积层、砂层、粉砂层等不稳定地层时，或静水压力较大的情况下，普通盾构必须辅以压气、降水、注浆加固等措施，以确保掘削面稳定。但是压气气压过大会威胁操作人员的健康；降水会使周围水井枯竭，建筑物沉降；注入有机浆液加固地层时，会污染地下水。膨润土泥水加压平衡盾构机能克服上述弊端，依靠注入适当压力的膨润土泥浆对开挖面上的水土压力发挥平衡作用以求得稳定。因此广泛应用于当隧道掘进时对地层干扰(例如沉陷和隆起等)极端敏感的民用建筑物下部的情况。因此研制一种膨润土泥水加压平衡盾构机是急需解决的新课题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种对地层的扰动小、沉降小，适用于高地下水压，江底、河底、海底隧道施工，土质适用范围广的膨润土泥水加压平衡盾构机。

本发明的目的是这样实现的：膨润土泥水加压平衡盾构机，有开挖模式、旁通模式、隔绝模式、逆转模式四种运行模式，其工作原理是，膨润土泥水加压平衡盾构机是通过在前盾安装隔板的密封舱中注入带压力的膨润土泥浆，即配制好的膨润土和水混合物，形成具有压力的泥水仓，通过加压和保压系统，来谋求开挖面的稳定；注入带压的膨润土泥浆能贯入地层若干厘米深，嵌入到土颗粒间的缝隙里，形成一层“泥膜”；这层“泥膜”使土层变得较稳定和不渗水，可支承稳固正面土体；当刀盘切削土体时，切削下来的土体通过刀盘上的孔口进入泥水仓，并与输入的膨润土泥浆混合后形成高密度泥浆，封闭的泥水仓在维持一定压力条件下，由排渣泵输送到地面处理工厂；P1为注浆泵，从地面的膨润土泥浆制备站将一定压力的泥浆输入盾构机的泥水仓，在泥水仓与开挖的泥砂混合后由排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是将排渣的流体送到地面的分离厂；分离厂将开挖的渣土进行处理，分离出的水喝膨润土可重复使用，分离出的泥渣则运至弃渣厂；开挖模式是，此模式用于盾构机开挖时使用，调整P1.1泵的转速实现泥水仓压力控制；调整P2泵的转速，用以校正排渣流量达到所要求的排渣模式的值，P3泵的转速必须能确保排渣的流体能被泵送到地面的分离厂；旁通模式是，此模式是待机模式，用于盾构机不进行开挖时执行其它功能，也用于当盾构机从一种功能切换到另一种功能时；特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况；在旁通模式下，开挖室被隔离，各泥浆泵都根据泵的超载压力和要求的排渣流量保持旋转；隔绝模式是，这个模式使隧道里的泥浆管道系统与地面系统处于完全隔绝的状态，但此时设在地面的分离厂和制备厂之间的回路仍保持连通；特别是，此模式用于隧道泥浆管道延伸时的情况；各排渣泵P2.1，P3均停止运转；而P1.1仍保持运行，以保持制备厂和分离厂之间回路的循环；逆转模式是，此模式使开挖室里的泥浆逆向流动，仅用于一些特别的情况，特别是在开挖室内发生阻塞，或用于清理盾构机上的排渣管道。

本发明的要点在于它的工作原理及运行模式。其工作原理是，膨润土泥水加压平衡盾构机是通过在前盾安装隔板的密封舱中注入带压力的膨润土泥浆，即配制好的膨润土和水混合物，形成具有压力的泥水仓，通过加压和保压系统，来谋求开挖面的稳定；注入带压的膨润土泥浆能贯入地层若干厘米深，嵌入到土颗粒间的缝隙里，形成一层“泥膜”；这层“泥膜”使土层变得较稳定和不渗水，可支承稳固正面土体；当刀盘切削土体时，切削下来的土体通过刀盘上的孔口进入泥水仓，并与输入的膨润土泥浆混合后形成高密度泥浆，封闭的泥水仓在维持一定压力条件下，由排渣泵输送到地面处理工厂；P1为注浆泵，从地面的膨润土泥浆制备站将一定压力的泥浆输入盾构机的泥水仓，在泥水仓与开挖的泥砂混合后由排渣泵P2泵送出去，P3泵的作用是将排渣的流体送到地面的分离厂；分离厂将开挖的渣土进行处理，分离出的水和膨润土可重复使用，分离出的泥渣则运至弃渣厂。

膨润土泥水加压平衡盾构机与现有技术相比，具有对地层的扰动小、沉降小，适用于高地下水压，江底、河底、海底隧道施工，土质适用范围广等优点，将广泛地应用于隧道工程施工机械行业中。

附图说明：

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的总体布置图。

图2是本发明的处于开挖模式时系统的工作原理图。

图3是本发明的处于旁通模式时系统的工作原理图。

图4是本发明的处于隔绝模式时系统的工作原理图。