[发明专利]螺旋输送机组合大漂石处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种盾构法中螺旋输送机组合大漂石处理装置及处理方法，属于隧道工程领域。

背景技术

漂石通常是指地下粒径大于200mm的大石块，通常赋存在砂卵石地层中。漂石地层是一种典型的力学不稳定地层，颗粒之间的孔隙大、没有粘聚力、颗粒间点对点传力，地层反应灵敏；并且含有高强度的大粒径漂石难以破碎，渗透性大，常伴有丰富的地下水，给盾构施工带来很大难度。

传统上在卵漂石地层主要采用加泥式土压平衡盾构施工，对漂石处理主要有以下几种模式：(1)“以破碎为主”的处理模式；通常采用面板式刀盘，利用刀盘上滚刀将地层中大粒径的漂石破碎成小块卵石然后经过螺旋输送机排出；采用直径700～800mm的轴式螺旋输送机防喷涌。(2)“以排为主、以破为辅”的处理模式；采用复合式辐板盾构，开口率较面板式刀盘大，增大中心处开口率防止结泥饼，粒径大于300mm的漂石采用滚刀和撕裂刀进行破碎；采用直径900mm的轴式螺旋输送机对200mm～300mm的漂石直接排出。(3)“全部排出+开仓取石”的处理模式；采用辐条式刀盘和带式螺旋输送机将漂石排出，对于过大的漂石会卡在土仓里，通过停机开仓取石的方式处理。

对于上述第一种、第二种处理方式，将漂石问题主要在刀盘处进行解决，螺旋输送机主要起着保压、排渣和防喷涌的作用，第二种方式漂石地层适应性要强一些，刀具磨损也相对好些。但是两者都面临着漂石地层反力不足而造成滚刀破碎失效、漂石随着盾构机前进、刀具严重磨损、漂石卡在刀盘开口处造成扭矩过大卡死等问题。当漂石卡在前方，为了让刀盘脱困，原地正反转刀盘会造成超挖，严重时直接造成地面塌陷。对于第三种处理方式，可以避免刀盘处理漂石造成的刀具磨损、超挖，但是采用带式螺旋输送机会面临地下水喷涌的风险，其次带式螺旋机土塞效应没有轴式螺旋机好，当渣土流动性较好且土仓压力较大时，会面临喷渣。

因此，在富水漂石地层进行盾构施工，还没有较为理想的漂石处理办法。为了减少第一种、第二种处理方式中出现的刀具磨损、卡机、地层超挖和第三种处理方式中出现的螺旋机喷涌喷渣，急需一种新的漂石处理方式来满足上述条件，从而解决该技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于隧道盾构法施工的螺旋输送机组合大漂石处理装置，以有效提高大漂石处理过程的安全性和施工效率。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明螺旋输送机组合大漂石处理装置，包括盾构机土仓、轴式螺旋输送机，其特征是：所述盾构机土仓、轴式螺旋输送机之间设置带式螺旋输送机和取石仓，带式螺旋输送机的进料端与盾构机土仓的出料端连接，带式螺旋输送机的出料端经衔接通道与取石仓的进料端连接，轴式螺旋输送机的进料端与取石仓的出料端连接；所述取石仓由圆柱壳体、喇叭状壳体组合构成，圆柱壳体的上端为取石仓的进料端，喇叭状壳体的小口径端为取石仓的出料端，在圆柱壳体的下端、喇叭状壳体的侧壁上分别设置第一取石闸门、第二取石闸门；所述取石仓的上部设置有压力传感器，带式螺旋输送机的出料端设置有闸门，轴式螺旋输送机的进料端上固定设置有耐磨防卡圆环。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述螺旋输送机组合大漂石处理装置的大漂石处理方法，该方法包括如下步骤：

(1)开启带式螺旋输送机出料端的闸门，关闭第一取石闸门、第二取石闸门，启动带式螺旋输送机和轴式螺旋输送机，盾构机土仓内粒径小于280～330mm漂石直接从轴式螺旋输送机的出料口排出；

(2)盾构机土仓内粒径大于280～330mm的漂石经带式螺旋输送机运送到取石仓，被卡在轴式螺旋输送机进料端处，并形成堵塞；

(3)判断取石仓内有粒径大于280～330mm漂石；

(4)盾构机停机并关闭轴式螺旋输送机、带式螺旋输送机及其闸门；

(5)打开取石仓第一取石闸门，将取石仓内含有大粒径漂石的渣土放出，抱出渣土内大粒径漂石，然后打开第二取石闸门清除耐磨防卡圆环(42)附近剩余大漂石；

(6)关闭第一取石闸门，将去除大漂石的渣土从第二取石闸门倒入取石仓，然后关闭第二取石闸门；

(7)打开闸门，启动带式螺旋输送机和轴式螺旋输送机，进行正常掘进。