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    盾构 及其 控制 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610770938.0

    申请日:

    2016.08.30

    公开号:

    CN106223965A

    公开日:

    2016.12.14

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21D 9/06申请日:20160830|||公开
    IPC分类号: E21D9/06; E21D9/12 主分类号: E21D9/06
    申请人: 中国铁建重工集团有限公司
    发明人: 刘飞香; 程永亮; 郑大桥; 何其平; 彭正阳; 罗建利; 陈亮; 张瑞临
    地址: 410100 湖南省长沙市经济技术开发区东七路88号
    优先权:
    专利代理机构: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 黄德海
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610770938.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2019.01.08|||2017.01.11|||2016.12.14

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种盾构机及其控制方法,其中盾构机包括:刀盘;土仓,土仓设在刀盘的后侧;进浆管,进浆管的进浆出口与土仓连通且位于土仓的上部;排浆管,排浆管的排浆进口与土仓连通且位于土仓的下部;螺旋输送机,螺旋输送机的输入端伸入至土仓内以将土仓内的泥土运送至土仓外,输入端位于排浆进口的下方;排浆支管,排浆支管的一端与螺旋输送机的输出端连通,另一端与排浆管连通;和皮带输送机,皮带输送机的一端位于螺旋输送机的输出端的位置处。根据本发明的盾构机,可以避免土仓底部渣土沉集,无法排走,造成滞排的情况。

    权利要求书

    1.一种盾构机,其特征在于,包括:
    刀盘;
    土仓,所述土仓设在所述刀盘的后侧;
    进浆管,所述进浆管的进浆出口与所述土仓连通且位于所述土仓的上部;
    排浆管,所述排浆管的排浆进口与所述土仓连通且位于所述土仓的下部;
    螺旋输送机,所述螺旋输送机的输入端伸入至所述土仓内以将所述土仓内的泥土运送
    至所述土仓外,所述输入端位于所述排浆进口的下方;
    排浆支管,所述排浆支管的一端与所述螺旋输送机的输出端连通,另一端与所述排浆
    管连通;和
    皮带输送机,所述皮带输送机的一端位于所述螺旋输送机的所述输出端的位置处。
    2.根据权利要求1所述的盾构机,其特征在于,所述排浆支管上设有支管控制阀。
    3.根据权利要求1所述的盾构机,其特征在于,还包括:
    采石箱,所述采石箱设在所述排浆管上且所述采石箱的进口端与所述排浆支管连通。
    4.根据权利要求3所述的盾构机,其特征在于,还包括:
    第一逆循环管,所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通,另一端与所述采石箱的
    出口端连通;
    第二逆循环管,所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一
    端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧,另一端与所述采石箱的出口
    端连通,且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进
    口的一侧;
    第一逆循环控制阀,所述第一逆循环控制阀设在所述第一逆循环管上控制所述第一逆
    循环管的通断;
    第二逆循环控制阀,所述第二逆循环控制阀设在所述第二逆循环管上控制所述第二逆
    循环管的通断;
    第一排浆控制阀,所述第一排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述一端和所述第二
    逆循环管的所述一端之间;和
    第二排浆控制阀,所述第二排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述另一端和所述第
    二逆循环管的所述另一端之间。
    5.根据权利要求4所述的盾构机,其特征在于,还包括:
    旁通管,所述旁通管的一端与所述进浆管连通,另一端与所述排浆管连通。
    6.根据权利要求5所述的盾构机,其特征在于,所述旁通管的一端位于所述第一排浆控
    制阀和所述进浆管的进浆进口之间,所述旁通管的另一端位于所述第二排浆控制阀和所述
    排浆管的排浆出口之间。
    7.根据权利要求3所述的盾构机,其特征在于,所述采石箱内设有过滤装置。
    8.根据权利要求1所述的盾构机,其特征在于,还包括:
    第三排浆控制阀,所述第三排浆控制阀设在所述排浆进口和所述排浆支管的另一端之
    间。
    9.根据权利要求1所述的盾构机,其特征在于,所述排浆支管的一端靠近所述螺旋输送
    机的输出端。
    10.根据权利要求9所述的盾构机,其特征在于,所述排浆支管的一端与所述输出端的
    下方连通。
    11.一种盾构机的控制方法,其特征在于,所述盾构机为根据权利要求1-10中任一项所
    述的盾构机,所述盾构机还包括旁通管,所述旁通管的一端与所述进浆管连通,另一端与所
    述排浆管连通,
    所述盾构机还包括第一逆循环管和第二逆循环管,所述第一逆循环管的一端与所述进
    浆管连通,另一端与所述排浆管连通,所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述
    第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧,另一端与
    排浆管连通,且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排
    浆进口的一侧,
    所述盾构机包括土压模式和泥水模式,
    当所述盾构机由所述土压模式向所述泥水模式转换时,所述控制方法包括:
    S10:所述盾构机停止掘进,关闭所述螺旋输送机的输出端的排渣门,使所述螺旋输送
    机内部形成土塞;
    S20:所述盾构机运行旁通模式,泥浆由所述进浆管进入到所述旁通管后经所述排浆管
    排出,保证泥浆管路通畅正常;
    S30:采用保压模式往所述土仓添加泥浆,关闭所述旁通管,所述泥浆由所述进浆管进
    入到所述土仓内,通过气体保压系统操作来控制所述土仓的压力平衡;
    S40:所述土仓充满泥浆后,切换到逆循环模式,所述泥浆由所述进浆管进入到所述第
    一逆循环管内,再流入所述排浆管内,最后进入所述土仓内,当所述土仓内充满所述泥浆
    时,所述泥浆经过所述进浆管、所述第二逆循环管排入到所述排浆管内并排出,将所述土仓
    内渣土进行反复冲洗,同时使所述刀盘低转速运转以进行搅拌渣土,同时开启自动泄压阀
    来调节所述土仓压力;
    S50:待所述逆循环模式能稳定运行一段时间后,再切换至掘进模式进行正常掘进,所
    述泥浆由所述进浆管进入所述土仓内,并经所述排浆管将所述泥浆排出;
    当所述盾构机由所述泥水模式向所述土压模式转换时,所述控制方法包括:
    T10:将所述刀盘转速降低至0.5rpm以下,推进速度小于15mm/min,关闭所述进浆管上
    的进浆泵停止输送泥浆,以所述逆循环模式进行排浆,排浆期间通过所述排浆管上的排浆
    泵排浆流量和所述推进速度的配合来平衡所述土仓压力;
    T20:所述刀盘切削下来的土体进入所述土仓,并沉积到底部,所述土体慢慢上升,当所
    述刀盘扭矩明显增大时,检测隔板处的闸阀是否堵塞,检测位置由低到高,确保该位置的所
    述闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞,直至最高处的所述闸阀也出现完全堵塞现象;
    T30:所述刀盘停止旋转,所述盾构机停止推进,继续以逆循环模式排浆,同时开启自动
    保压系统平衡所述土仓压力,直至所述排浆泵出现负压后,关闭所述排浆泵,将所述隔板处
    所述闸阀关闭。
    T40:打开所述螺旋输送机的所述排渣门,开度不大于20%,启动所述刀盘,所述盾构机
    开始推进,开始所述土压模式的操作,所述土仓内的土体通过所述螺旋输送机和所述皮带
    输送机输送至地面。

    说明书

    盾构机及其控制方法

    技术领域

    本发明涉及隧道施工装备技术领域,尤其是涉及一种盾构机及其控制方法。

    背景技术

    通常盾构机的类型是与地质条件相适应的,对于长距离施工,特别是穿越地质情
    况变化大的地层,单模式盾构机有很大的局限性。相关技术中,使用的泥水土压双模式盾构
    机均是采用螺旋输送机及泥浆管路共存的方式,当盾构机在土压模式下工作时,进、排浆管
    路关闭,采用螺旋输送机排渣,当在泥水模式下工作时,螺旋输送机停止工作,采用排浆管
    路排渣。特别是当转换成泥水模式施工时,由于螺旋输送机通常布置在盾体底部,这样排浆
    管路仅能布置在盾体中下方,很难排出开挖仓底部的渣液,而且由于空间布局的限制,无法
    在底部安装碎石机,对于遇到含有大石块的地层时,甚至无法排渣,影响了施工效率。

    发明内容

    本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明提
    出一种盾构机,所述盾构机具有排渣方便的优点。

    本发明还提出一种盾构机的控制方法,所述盾构机的控制方法适用于上述盾构
    机。

    根据本发明实施例的盾构机,包括:刀盘;土仓,所述土仓设在所述刀盘的后侧;进
    浆管,所述进浆管的进浆出口与所述土仓连通且位于所述土仓的上部;排浆管,所述排浆管
    的排浆进口与所述土仓连通且位于所述土仓的下部;螺旋输送机,所述螺旋输送机的输入
    端伸入至所述土仓内以将所述土仓内的泥土运送至所述土仓外,所述输入端位于所述排浆
    进口的下方;排浆支管,所述排浆支管的一端与所述螺旋输送机的输出端连通,另一端与所
    述排浆管连通;和皮带输送机,所述皮带输送机的一端位于所述螺旋输送机的所述输出端
    的位置处。

    根据本发明实施例的盾构机,通过在螺旋输送机的输出端设置排浆支管,且排浆
    支管的一端与螺旋输送机的输出端连通,另一端与排浆管连通,当盾构机在泥水模式时,且
    土仓底部沉集大量渣土时,可以开启螺旋输送机,使土仓底部的渣土通过螺旋输送机和排
    浆支管排到排浆管内,最后通过排浆泵将渣土泵送至地面上,可以避免土仓底部渣土沉集,
    无法排走,造成滞排的情况。同时当遇到含有大石块的地层时,还可以将大粒径的石块和泥
    浆分别通过皮带输送机和排浆支管排出,避免土仓底部石块沉集,无法排走,造成滞排的情
    况。另外,在土压模式下,且遇到富水地层时,可以通过螺旋输送机将渣土通过排浆支管和
    排浆管输送至地面,防止螺旋输送机发生喷涌的情况。

    根据本发明的一些实施例,所述排浆支管上设有支管控制阀。

    根据本发明的一些实施例,还包括:采石箱,所述采石箱设在所述排浆管上且所述
    采石箱的进口端与所述排浆支管连通。

    在本发明的一些实施例中,还包括:第一逆循环管,所述第一逆循环管的一端与所
    述进浆管连通,另一端与所述采石箱的出口端连通;第二逆循环管,所述第二逆循环管的一
    端与所述进浆管连通且所述第二逆循环管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所
    述进浆出口的一侧,另一端与所述采石箱的出口端连通,且所述第二逆循环管的另一端位
    于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的一侧;第一逆循环控制阀,所述第一
    逆循环控制阀设在所述第一逆循环管上控制所述第一逆循环管的通断;第二逆循环控制
    阀,所述第二逆循环控制阀设在所述第二逆循环管上控制所述第二逆循环管的通断;第一
    排浆控制阀,所述第一排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述一端和所述第二逆循环管
    的所述一端之间;和第二排浆控制阀,所述第二排浆控制阀设在所述第一逆循环管的所述
    另一端和所述第二逆循环管的所述另一端之间。

    在本发明的一些实施例中,还包括:旁通管,所述旁通管的一端与所述进浆管连
    通,另一端与所述排浆管连通。

    在本发明的一些实施例中,所述旁通管的一端位于所述第一排浆控制阀和所述进
    浆管的进浆进口之间,所述旁通管的另一端位于所述第二排浆控制阀和所述排浆管的排浆
    出口之间。

    在本发明的一些实施例中,所述采石箱内设有过滤装置。

    根据本发明的一些实施例,还包括:第三排浆控制阀,所述第三排浆控制阀设在所
    述排浆进口和所述排浆支管的另一端之间。

    根据本发明的一些实施例,所述排浆支管的一端靠近所述螺旋输送机的输出端。

    在本发明的一些实施例中,所述排浆支管的一端与所述输出端的下方连通。

    根据本发明实施例的盾构机的控制方法,所述盾构机为上述的盾构机,所述盾构
    机还包括旁通管,所述旁通管的一端与所述进浆管连通,另一端与所述排浆管连通,所述盾
    构机还包括第一逆循环管和第二逆循环管,所述第一逆循环管的一端与所述进浆管连通,
    另一端与所述排浆管连通,所述第二逆循环管的一端与所述进浆管连通且所述第二逆循环
    管的一端位于所述第一逆循环管的一端的靠近所述进浆出口的一侧,另一端与排浆管连
    通,且所述第二逆循环管的另一端位于所述第一逆循环管的另一端的远离所述排浆进口的
    一侧,所述盾构机包括土压模式和泥水模式,

    当所述盾构机由所述土压模式向所述泥水模式转换时,所述控制方法包括:

    S10:所述盾构机停止掘进,关闭所述螺旋输送机的输出端的排渣门,使所述螺旋
    输送机内部形成土塞;

    S20:所述盾构机运行旁通模式,泥浆由所述进浆管进入到所述旁通管后经所述排
    浆管排出,保证泥浆管路通畅正常;

    S30:采用保压模式往所述土仓添加泥浆,关闭所述旁通管,所述泥浆由所述进浆
    管进入到所述土仓内,通过气体保压系统操作来控制所述土仓的压力平衡;

    S40:所述土仓充满泥浆后,切换到逆循环模式,所述泥浆由所述进浆管进入到所
    述第一逆循环管内,再流入所述排浆管内,最后进入所述土仓内,当所述土仓内充满所述泥
    浆时,所述泥浆经过所述进浆管、所述第二逆循环管排入到所述排浆管内并排出,将所述土
    仓内渣土进行反复冲洗,同时使所述刀盘低转速运转以进行搅拌渣土,同时开启自动泄压
    阀来调节所述土仓压力;

    S50:待所述逆循环模式能稳定运行一段时间后,再切换至掘进模式进行正常掘
    进,所述泥浆由所述进浆管进入所述土仓内,并经所述排浆管将所述泥浆排出;

    当所述盾构机由所述泥水模式向所述土压模式转换时,所述控制方法包括:

    T10:将所述刀盘转速降低至0.5rpm以下,推进速度小于15mm/min,关闭所述进浆
    管上的进浆泵停止输送泥浆,以所述逆循环模式进行排浆,排浆期间通过所述排浆管上的
    排浆泵排浆流量和所述推进速度的配合来平衡所述土仓压力;

    T20:所述刀盘切削下来的土体进入所述土仓,并沉积到底部,所述土体慢慢上升,
    当所述刀盘扭矩明显增大时,检测隔板处的闸阀是否堵塞,检测位置由低到高,确保该位置
    的所述闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞,直至最高处的所述闸阀也出现完全堵塞现
    象;

    T30:所述刀盘停止旋转,所述盾构机停止推进,继续以逆循环模式排浆,同时开启
    自动保压系统平衡所述土仓压力,直至所述排浆泵出现负压后,关闭所述排浆泵,将所述隔
    板处所述闸阀关闭。

    T40:打开所述螺旋输送机的所述排渣门,开度不大于20%,启动所述刀盘,所述盾
    构机开始推进,开始所述土压模式的操作,所述土仓内的土体通过所述螺旋输送机和所述
    皮带输送机输送至地面。

    附图说明

    图1是根据本发明实施例的盾构机的结构示意图;

    图2是根据本发明实施例的盾构机的土仓的结构示意图。

    附图标记:

    盾构机 100,

    刀盘 1,土仓 2,隔板 21,

    进浆管 3,进浆出口 31,进浆泵 32,进浆进口 33,

    排浆管 4,排浆进口 41,采石箱 42,进口端 421,出口端 422,第二排浆控制阀
    43,第三排浆控制阀 44,排浆泵 45,排浆支管 46,支管控制阀 461,排浆出口 47,

    螺旋输送机 5,输入端 51,输出端 52,

    旁通管 6,旁通管的一端 61,旁通管的另一端 62,旁通阀 63,

    第一逆循环管 7,第一逆循环管的一端 71,第一逆循环管的另一端 72,第一逆循
    环控制阀 73,

    第二逆循环管 8,第二逆循环管的一端 81,第二逆循环管的另一端 82,第二逆循
    环控制阀 83,

    皮带输送机 9。

    具体实施方式

    下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
    附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

    下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的盾构机100。

    如图1和图2所示,根据本发明实施例的盾构机100,包括刀盘1、土仓2、进浆管3、排
    浆管4、螺旋输送机5、排浆支管46和皮带输送机9。

    具体地,土仓2设在刀盘1的后侧(如图1所示的后侧),进浆管3的进浆出口31与土
    仓2连通且位于土仓2的上部(如图1所示的上部),排浆管4的排浆进口41与土仓2连通且位
    于土仓2的下部(如图1所示的下部),螺旋输送机5的输入端51伸入至土仓2内以将土仓2内
    的泥土运送至土仓2外,输入端51位于排浆进口41的下方(如图1所示的下方),排浆支管46
    的一端(如图1所述的上端)与螺旋输送机5的输出端52连通,另一端(如图1所示的下端)与
    排浆管4连通,皮带输送机9的一端(如图1所示的前端)位于螺旋输送机5的输出端52的位置
    处。

    土压模式时,刀盘1切削土层,切削下来的渣土掉入土仓2中,再由螺旋输送机5将
    渣土输送至皮带输送机9上,再输送到渣土车运至洞外处理。泥水模式时,进浆泵32通过进
    浆管3将泥浆输送至土仓2中,泥浆渗入到开挖土层中,刀盘1切削土层,切削下来的渣土掉
    入土仓2中,再由排浆泵45通过排浆管4泵送至地面上。因排浆管4的排浆进口41需避开底部
    的螺旋输送机5的输入端51,因此排浆进口41位置较高,容易造成土仓2底下沉集渣土,无法
    排走,出现滞排的情况。此时,可以转动螺旋输送机5,将土仓2底部沉集的渣土输送至输出
    端52,再由排浆支管46开始排浆将渣土泵送至地面上。同时,当遇到含有大石块的地层时,
    较大的石块可以通过皮带输送机9输出至地面,渣土和泥浆等可以通过排浆支管46输出到
    排浆管4,再输出至地面。

    同时,当盾构机100采用土压模式时,且遇到富水地层时,螺旋输送机5难以形成土
    塞,螺旋输送机5容易出现喷涌的情况,此时,可以将螺旋输送机5内的渣土通过排浆支管46
    排出到排浆管4内,并通过排浆泵45排出至地面。

    根据本发明实施例的盾构机100,通过在螺旋输送机5的输出端52设置排浆支管
    46,且排浆支管46的一端(如图1所示的上端)与螺旋输送机5的输出端52连通,另一端(如图
    1所示的下端)与排浆管4连通,当盾构机100在泥水模式时,且土仓2底部沉集大量渣土时,
    可以开启螺旋输送机5,使土仓2底部的渣土通过螺旋输送机5和排浆支管46排到排浆管4
    内,最后通过排浆泵45将渣土泵送至地面上,可以避免土仓2底部渣土沉集,无法排走,造成
    滞排的情况。同时当遇到含有大石块的地层时,还可以将大粒径的石块和泥浆分别通过皮
    带输送机9和排浆支管46排出,避免土仓2底部石块沉集,无法排走,造成滞排的情况。另外,
    在土压模式下,且遇到富水地层时,可以通过螺旋输送机5将渣土通过排浆支管46和排浆管
    4输送至地面,防止螺旋输送机5发生喷涌的情况。

    在本发明的一些实施例中,如图1所示,排浆支管46上设有支管控制阀461。由此,
    当盾构机100处于土压模式时,可以将支管控制阀461关闭,防止渣土进入排浆支管46内堵
    塞排浆支管46而导致盾构机100由土压模式转换成泥水模式时排浆支管46无法排浆,从而
    保证盾构机100工作的可靠性。

    在本发明的一些实施例中,如图1所示,盾构机100还包括采石箱42,采石箱42设在
    排浆管4上且采石箱42的进口端421与排浆支管46连通。采石箱42可以将大于排浆泵45通过
    粒径的石块沉底下来,防止堵塞排浆泵45,从而保证盾构机100工作的可靠性。

    在本发明的一些实施例中,采石箱42内设有过滤装置,由此,过滤装置可以将大粒
    径的石块过滤掉,防止大粒径的石块堵塞排浆泵45,从而保证盾构机100的正常运行,提高
    盾构机100工作的可靠性。

    进一步地,如图1所示,盾构机100还包括第一逆循环管7、第二逆循环管8、第一逆
    循环控制阀73、第二逆循环控制阀83、第一排浆控制阀和第二排浆控制阀43。具体地,第一
    逆循环管7的一端71与进浆管3连通,另一端72与采石箱42的出口端422连通;第二逆循环管
    8的一端81与进浆管3连通且第二逆循环管8的一端81位于第一逆循环管7的一端71的靠近
    进浆出口31的一侧,另一端82与采石箱42的出口端422连通,且第二逆循环管8的另一端82
    位于第一逆循环管7的另一端72的远离排浆进口41的一侧;第一逆循环控制阀73设在第一
    逆循环管7上控制第一逆循环管7的通断,第二逆循环控制阀83设在第二逆循环管8上控制
    第二逆循环管8的通断;第一排浆控制阀设在第一逆循环管7的一端71和第二逆循环管8的
    一端81之间,第二排浆控制阀43设在第一逆循环管7的另一端72和第二逆循环管8的另一端
    82之间。

    当盾构机100进行逆循环模式时,第一排浆控制阀和第二排浆控制阀43可以关闭,
    第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83可以打开,进浆泵32将泥浆泵送至进浆管3内,
    并通过第一逆循环管7流入排浆管4内,然后流入土仓2内,当土仓2内的泥浆达到一定量时,
    泥浆通过进浆管3流向第二逆循环管8内,最后通过排浆泵45排出。盾构机100的逆循环模式
    可以使土仓2和管路进行充分的清洗。

    更进一步地,如图1所示,盾构机100还包括旁通管6,旁通管6的一端61与进浆管3
    连通,另一端62与排浆管4连通。旁通管6可以在盾构机100各种掘进模式切换时稳定泥浆流
    量,或在拼装管片时使用,不需要停止泥水环流系统,进浆泵32将泥浆泵送至进浆管3内,然
    后流入旁通管6内,再从旁通管6内流向排浆管4,通过排浆泵45排出。

    具体地,如图1所示,旁通管6的一端61位于第一排浆控制阀和进浆管3的进浆进口
    33之间,另一端62位于第二排浆控制阀43和排浆管4的排浆出口47之间。由此,当盾构机100
    进行旁通模式时,可以关闭第一排浆控制阀、第二排浆控制阀43、第一逆循环控制阀73和第
    二逆循环控制阀83,此时,进浆泵32泵送至进浆管3内的泥浆全部通过旁通管6流向排浆管
    4,并通过排浆泵45泵送至地面,可以避免泥浆进入土仓2内,从而便于盾构机100稳定泥浆
    流量。

    在本发明的一些实施例中,如图1所示,盾构机100还包括第三排浆控制阀44,第三
    排浆控制阀44设在排浆进口41和排浆支管46的另一端(如图1所示的下端)之间,当盾构机
    100在泥水模式,且开启螺旋输送机5排出土仓2底部沉集的渣土时,可以将第三排浆控制阀
    44关闭,将支管控制阀461打开,土仓2底部沉集的渣土通过螺旋输送机5输出到螺旋输送机
    5的输出端52,然后通过排浆支管46排出到排浆管4内,并通过排浆泵45将渣土泵送至地面
    上??梢苑乐古沤墓讨?,泥浆渣土等通过排浆支管46后再回流到土仓2内,从而提高排
    浆的效率。

    在本发明的一些实施例中,排浆支管46的一端(如图1所示的上端)靠近螺旋输送
    机5的输出端52。由此,可以将螺旋输送机5内的泥浆全部通过排浆支管46排出。进一步地,
    如图1所示,排浆支管46的一端(如图1所示的上端)与输出端52的下方连通,由此,螺旋输送
    机5内的泥浆和渣土均可以通过排浆支管46输送到排浆管4内,并通过排浆泵45将渣土泵送
    至地面上。

    下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的盾构机100的控制方法。其中,盾构机
    100包括土压模式和泥水模式两种工作模式。

    盾构机100还包括旁通管6,旁通管6的一端61与进浆管3连通,另一端62与排浆管4
    连通,盾构机100还包括第一逆循环管7和第二逆循环管8,第一逆循环管7的一端71与进浆
    管3连通,另一端72与排浆管4连通,第二逆循环管8的一端81与进浆管3连通且第二逆循环
    管8的一端81位于第一逆循环管7的一端71的靠近进浆出口31的一侧,另一端82与排浆管4
    连通,且第二逆循环管8的另一端82位于第一逆循环管7的另一端72的远离排浆进口41的一
    侧,

    当盾构机100由土压模式向泥水模式转换时,控制方法包括:

    S10:盾构机100停止掘进,关闭螺旋输送机5的输出端52的排渣门,使螺旋输送机5
    内部形成土塞;

    S20:盾构机100运行旁通模式,泥浆由进浆管3进入到旁通管6后经排浆管4排出,
    保证泥浆管路通畅正常;

    S30:采用保压模式往土仓2添加泥浆,关闭旁通管6,泥浆由进浆管3进入到土仓2
    内,通过气体保压系统操作来控制土仓2的压力平衡;

    S40:土仓2充满泥浆后,切换到逆循环模式,泥浆由进浆管3进入到第一逆循环管7
    内,再流入排浆管4内,最后进入土仓2内,当土仓2内充满泥浆时,泥浆经过进浆管3、第二逆
    循环管8排入到排浆管4内并排出,将土仓2内渣土进行反复冲洗,同时使刀盘1低转速运转
    以进行搅拌渣土,同时开启自动泄压阀来调节土仓2压力;

    S50:待逆循环模式能稳定运行一段时间后,再切换至掘进模式进行正常掘进,泥
    浆由进浆管3进入土仓2内,并经排浆管4将泥浆排出;

    当盾构机100由泥水模式向土压模式转换时,控制方法包括:

    T10:将刀盘1转速降低至0.5rpm以下,推进速度小于15mm/min,关闭进浆管3上的
    进浆泵32停止输送泥浆,以逆循环模式进行排浆,排浆期间通过排浆管4上的排浆泵45排浆
    流量和推进速度的配合来平衡土仓2压力;

    T20:刀盘1切削下来的土体进入土仓2,并沉积到底部,土体慢慢上升,当刀盘1扭
    矩明显增大时,检测隔板21处的闸阀是否堵塞,检测位置由低到高,确保该位置的闸阀完全
    堵塞后再检测下一个是否堵塞,直至最高处的闸阀也出现完全堵塞现象;

    需要说明的是,当该位置的闸阀被堵塞后,说明该位置处的泥浆已经排出。

    T30:刀盘1停止旋转,盾构机100停止推进,继续以逆循环模式排浆,同时开启自动
    保压系统平衡土仓2压力,直至排浆泵45出现负压后,关闭排浆泵45以及进浆管3和排浆管4
    上的所有控制阀,将隔板处闸阀关闭。

    T40:打开螺旋输送机5的排渣门,开度不大于20%,启动刀盘1,盾构机100开始推
    进,开始土压模式的操作,土仓2内的土体通过螺旋输送机5和皮带输送机9输送至地面。

    具体地,下面参考图1-图2描述根据本发明一个具体实施例的盾构机100的控制方
    法。

    当盾构机100由土压模式向泥水模式转换时,控制方法包括:

    S10:盾构机100停止掘进,关闭螺旋输送机5的输出端52的排渣门,使螺旋输送机5
    内部形成土塞;

    S20:盾构机100运行旁通模式,可以关闭第一排浆控制阀、第二排浆控制阀43、第
    一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83,此时,进浆泵32泵送至进浆管3内的泥浆全部通
    过旁通管6流向排浆管4,并通过排浆泵45泵送至地面,保证泥浆管路通畅正常;

    S30:采用保压模式往土仓2添加泥浆,可以关闭旁通阀63、第一逆循环控制阀73和
    第二逆循环控制阀83,打开第一排浆控制阀,泥浆由进浆管3进入到土仓2内,通过气体保压
    系统操作来控制土仓2的压力平衡;

    S40:土仓2充满泥浆后,切换到逆循环模式,第一排浆控制阀和第二排浆控制阀43
    可以关闭,第一逆循环控制阀73、第二逆循环控制阀83和第三排将控制阀44可以打开,进浆
    泵32将泥浆泵送至进浆管3内,并通过第一逆循环管7流入排浆管4内,然后流入土仓2内,当
    土仓2内的泥浆达到一定量时,泥浆通过进浆管3流向第二逆循环管8内,最后通过排浆泵45
    排出,将土仓2内渣土进行反复冲洗,同时使刀盘1低转速运转以进行搅拌渣土,同时开启自
    动泄压阀来调节土仓2压力;

    S50:待逆循环模式能稳定运行一段时间后,再切换至掘进模式进行正常掘进,关
    闭第一逆循环控制阀73和第二逆循环控制阀83,泥浆由进浆管3进入土仓2内,并经排浆管4
    将泥浆排出;

    当盾构机100由泥水模式向土压模式转换时,控制方法包括:

    T10:将刀盘1转速降低至0.5rpm以下,推进速度小于15mm/min,关闭进浆管3上的
    进浆泵32停止输送泥浆,关闭第三排将控制阀44,打开第二逆循环控制阀83,以逆循环模式
    进行排浆,土仓2内的泥浆经过进浆管3排入第二逆循环管8内,并经排浆管4排出,排浆期间
    通过排浆管4上的排浆泵45排浆流量和推进速度的配合来平衡土仓2压力;

    T20:刀盘1切削下来的土体进入土仓2,并沉积到底部,土体慢慢上升,当刀盘1扭
    矩明显增大时,检测隔板21处的闸阀是否堵塞,检测位置由低到高,确保该位置的闸阀完全
    堵塞后再检测下一个是否堵塞,直至最高处的闸阀也出现完全堵塞现象;

    需要说明的是,当该位置的闸阀被堵塞后,说明该位置处的泥浆已经排出。

    T30:刀盘1停止旋转,盾构机100停止推进,继续以逆循环模式排浆,同时开启自动
    保压系统平衡土仓2压力,直至排浆泵45出现负压后,关闭排浆泵45以及进浆管3和排浆管4
    上的所有控制阀,将隔板处闸阀也关闭。

    T40:打开螺旋输送机5的排渣门,开度不大于20%,启动刀盘1,盾构机100开始推
    进,开始土压模式的操作,土仓2内的土体通过螺旋输送机5和皮带输送机9输送至地面。

    在此期间需注意排闸门喷涌的现象,可改良渣土降低喷涌风险。

    在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、
    “顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为
    了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
    位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”
    仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的
    数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

    在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
    术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连
    接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以
    是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
    普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

    在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
    例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
    点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
    必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
    一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
    术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
    合和组合。

    尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例
    性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
    实施例进行变化、修改、替换和变型。

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    本文标题:盾构机及其控制方法.pdf
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