[发明专利]一种泥水平衡盾构取石装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种泥水平衡盾构取石装置，包括盾构舱、进浆管、排浆管、螺旋输送机和存取石机构；进浆管连接盾构舱的位置高于排浆管连接盾构舱的位置；盾构舱内划分为气垫舱和泥水舱，气垫舱是由气压装置往盾构舱内注入气体形成的，气垫舱连接进排气装置；第一节螺旋输送机的入口设置在泥水舱底部；第二节螺旋输送机与第一节螺旋输送机的尾部相连；存取石机构包括皮带、第一存取石单元、第二存取石单元和第三存取石单元。本发明还公开了一种与取石装置配套的施工方法。本发明的螺旋输送机取石速度快，既解决了泥水舱下部卵石“滞排”难题，又降低了泥浆携带渣土的数量，可有效提高盾构施工进度，降低泥水平衡盾构施工成本，具有较大推广前景。

技术领域

本发明涉及泥水平衡盾构设计，特别涉及一种泥水平衡盾构取石装置及施工方法。

背景技术

现今盾构施工主要采用土压平衡盾构和泥水平衡盾构。泥水平衡盾构施工主要优点有其土舱压力采用气压控制，压力控制精准，施工中地表沉降小，由于土舱与泥浆管连接不会造成喷涌等；缺点是工作井上泥水分离系统占地面积大、盾构设备成本高、施工用电量大、施工进度受泥浆分离系统能力高低影响等。泥水平衡盾构一般用于大中直径的、地下水丰富的、地表沉降要求非常高的隧道施工中。大直径盾构、下穿江河施工中大都采用泥水平衡盾构。

穿越江河的泥水平衡盾构在砂卵石地层盾构施工中(如兰州泥水平衡盾构下穿黄河、洛阳泥水平衡盾构下穿洛河等)体现了诸多不适应性。由于泥水平衡盾构以泥浆为载体，携带渣土在管道内运输至隧道外，然后采用泥水分离系统进行分离。由于粒径大的卵石无法泵送也无法悬浮于泥浆中，因此泥浆泵泵送粒径有严格限制。

砂卵石地层中漂卵石含量高(含量有时达70％)、粒径大(最大粒径可达600mm)，泥水平衡盾构刀盘上刀具开挖下来的卵石由于密度大在泥浆中无法悬浮，直接下沉到泥水舱底部，卵石无法尽快排出，就会造成泥水舱底部卵石堆积，形成“滞排”现象，进而导致盾构无法正常掘进，只能将“滞排”卵石处理后才能再次正常掘进。

泥水平衡盾构在砂卵石地层下通常采用的方法是提高泥浆流量，降低单位体积内的卵石量；增加采石箱，大卵石在采石箱内沉积，人工取出；增加碎石机，提高破碎卵石的能力。虽然采取上述措施，但泥水平衡盾构在砂卵石地层中掘进非常不理想，由于卵石破碎或采集能力低，泥水舱内卵石“滞排”严重，盾构掘进速度慢(约10mm/min)，最终导致盾构掘进施工进度慢(有时只能达到每天5米)，施工成本极高。

因此，本领域需要开发一种新的处理卵石“滞排”难题的装置，解决泥水平衡盾构在砂卵石地层中施工泥水舱内卵石“滞排”的难题，进而达到提高盾构施工进度的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种泥水平衡盾构取石装置及施工方法。在泥水平衡盾构设计基础上，增加取石单元，将泥水平衡盾构泥水舱下部的沉积卵石通过螺旋输送机快速取出，解决了泥水平衡盾构在砂卵石地层中施工泥水舱内卵石“滞排”的难题，可有效提高盾构施工进度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种泥水平衡盾构取石装置，包括盾构舱、进浆管、排浆管、螺旋输送机和存取石机构；进浆管连接盾构舱的位置高于排浆管连接盾构舱的位置；盾构舱内划分为气垫舱和泥水舱，气垫舱是由气压装置往盾构舱内注入气体形成的，气垫舱连接进排气装置；

螺旋输送机包括第一节螺旋输送机和第二节螺旋输送机，第一节螺旋输送机的入口设置在泥水舱底部，第一节螺旋输送机由下向上倾斜设置；第二节螺旋输送机与第一节螺旋输送机的尾部相连；

存取石机构包括皮带、第一存取石单元、第二存取石单元和第三存取石单元；第一存取石单元包括第一上闸门、第一下闸门和第一存石箱；第二存取石单元包括第二上闸门、第二下闸门和第二存石箱；第三存取石单元包括第三上闸门、第三下闸门和第三存石箱；皮带设置在第一存取石单元、第二存取石单元和第三存取石单元下方。

作为优选方式，气垫舱和泥水舱设置在前盾内。