[发明专利]具有泥浆环流系统的泥水盾构机

说明书

本发明公开了一种具有泥浆环流系统的泥水盾构机，包括：开挖仓体、刀盘、气垫仓体、闸门、进浆组件、排浆组件、保压装置和碎石装置，闸门设在开挖仓体和气垫仓体之间，进浆组件包括第一进浆管和第二进浆管，第一进浆管的出浆口连通至开挖仓体，第二进浆管的出浆口连通至气垫仓体，排浆组件包括第一排浆管和第二排浆管，第一排浆管的进浆口连通至开挖仓体，第二排浆管的进浆口连通至气垫仓体，保压装置包括连通至气垫仓体的通气口，碎石装置设在第二排浆管的进浆口的上游侧。根据本发明的具有泥浆环流系统的泥水盾构机，可以使泥水盾构机实现第一工作模式和第二工作模式的切换运行，提高了泥水盾构机的适应性和掘进能力。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工设备领域，尤其是涉及一种具有泥浆环流系统的泥水盾构机。

背景技术

泥浆环流系统是泥水平衡盾构机的核心系统，环流系统的主要作用是带走盾构机刀盘切削下来的渣土，并依靠环流系统控制开挖仓内泥浆的压力来平衡掌子面的水压和土压，维持掌子面稳定，从而保证盾构机正常掘进。泥浆环流系统性能的优劣，直接决定了泥水平衡盾构机的性能。泥水平衡盾构机泥浆环流系统的性能优劣主要体现在携渣能力和精确压力控制功能。

目前的泥水平衡盾构机泥浆环流系统有直接控制和间接控制两种控制方式，直接控制方式是泥水盾构机盾体内设计一个主动或被动气垫仓体，出浆口位于开挖仓体的底部，泥浆环流系统的压力直接用调节泥浆泵的流量来控制。这种方式适用于大颗粒含量少、掌子面较稳定的地层。然而对于大粒径石块含量较多的底层适用性较差。

间接控制式泥水平衡盾构机盾体内设计一个气垫仓体，一般在盾构机施工时，气垫仓体内有一半气体一半泥浆，气垫仓体的气体压力由一套PID控制系统来自动精确的控制，开挖仓体与气垫仓体通过盾体前隔板底部的泥浆口进行连通，同时泥浆口位置设计有一闸门，可利用其关闭来隔断开挖舱与气垫舱，其压力控制取决于气垫仓体上部气体的压力，从而可以通过精确控制气体压力来精确控制泥浆压力。间接控制式的泥水盾构适用于地层变化较多，稳定性较差的地层，同时在气垫仓体的底部设计有破碎机构，可以对大粒径的石块进行破碎。但由于气垫仓体的存在，在渣土流动性较差时，渣土容易堆积在气垫仓体内，造成堵仓。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种具有泥浆环流系统的泥水盾构机，所述具有泥浆环流系统的泥水盾构机具有地层适应性广、掘进功能强的特点。

根据本发明实施例的具有泥浆环流系统的泥水盾构机，包括：开挖仓体，所述开挖仓体的上游侧敞开；刀盘，所述刀盘可转动地设在所述开挖仓体的所述上游侧；气垫仓体，所述气垫仓体设在所述开挖仓体的下游侧；闸门，所述闸门可开关地设在所述开挖仓体和所述气垫仓体之间以用于控制所述开挖仓体和所述气垫仓体的连通和隔绝；进浆组件，所述进浆组件包括第一进浆管和第二进浆管，所述第一进浆管的出浆口连通至所述开挖仓体，所述第二进浆管的出浆口连通至所述气垫仓体；排浆组件，所述排浆组件包括第一排浆管和第二排浆管，所述第一排浆管的进浆口连通至所述开挖仓体，所述第二排浆管的进浆口连通至所述气垫仓体；保压装置，所述保压装置包括连通至所述气垫仓体的通气口，所述保压装置通过所述通气口向所述气垫仓体内注入气体和使所述气垫仓体排出气体；以及碎石装置，所述碎石装置设在所述第二排浆管的所述进浆口的上游侧，其中，所述泥浆环流系统构造成可实现第一工作模式和第二工作模式，当所述泥浆环流系统实现所述第一工作模式时，所述闸门关闭以隔绝所述开挖仓体和所述气垫仓体，所述第一进浆管打开以向所述开挖仓体通入浆液，所述第一排浆管打开以从所述开挖仓体抽出浆液，当所述泥浆环流系统实现所述第二工作模式时，所述碎石装置和所述保压装置均开启，所述闸门打开以连通所述开挖仓体和所述气垫仓体，所述第一进浆管打开以向所述开挖仓体通入浆液，所述第二进浆管打开以向所述气垫仓体通入浆液，所述第二排浆管打开以从所述气垫仓体抽出浆液。