一种盾构渣土的处理装置及使用方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构渣土的处理装置及其使用方法。

背景技术

盾构法相较于传统的钻爆法、新奥法、矿山法，机械化程度高，掘进速度快，施工质量好，被广泛的应用到城市隧道设中。在隧道掘进过程中，由于地层水分及掘进需注水等原因，导致盾构施工产生的渣土中含有大量水分，甚至有些渣土处于流动或半流动状态。就现目前而言，盾构机渣土的处理方式主要为直接向外运输、进行集中堆积处理，但因渣土的含水率较高，导致渣土在运输过程中容易撒漏污染道路，且含水率较高的渣土的运输效率也比较低。另外，大量含水率较高的渣土堆放后容易分散流动会占用大量的土地资源，且高含水率的渣土堆积体十分不稳定，很容易发生塌方、滑坡以及引起沙尘污染等危害。就目前的处理方式而言，既是对渣土的低效率转移，也是对国土资源的浪费和环境的污染。如果能在盾构渣土产生后直接将其脱水烘干然后再运输，这将很好的解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种盾构渣土的处理装置，解决了现有隧道施工中，盾构渣土的处理效率低、污染大、且存在安全隐患的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，提供一种盾构渣土的处理装置，其包括盾构刀盘；

盾构刀盘的出渣口与输送装置的进渣口连接，输送装置的出渣口与渣土预处理系统的进渣口连接；

渣土预处理系统的出渣口与渣土收集槽的进渣口连接，渣土收集槽的出渣口与烘干机的进渣口连接；

烘干机的出渣口处设置有连续皮带机，用于将烘干渣土运输他处；

渣土预处理系统上设置有排水口，烘干机上设置有排气口，且排水口和排气口均与水收集装置连通。

本发明通过在盾构机尾部设置烘干装置进行沥水、烘干作业，实现盾构废弃渣土隧道内同步烘干脱水,用于隧道掘进作业循环使用，大大提升盾构废弃渣土的资源价值,降低盾构废弃渣土处理过程中的总风险和成本。

进一步地，输送装置为螺旋输送器，螺旋输送器的进渣口与盾构刀盘的出渣口连通，螺旋输送器的出渣口与渣土预处理系统的进渣口连通。

进一步地，渣土预处理系统包括振动沥水机和污泥粉碎机，污泥粉碎机的进渣口与输送装置的出渣口连接，污泥粉碎机的出渣口与振动沥水机的进渣口连接，振动沥水机的出渣口与渣土收集槽的进渣口连接，振动沥水机上设置有排水口。

本发明通过振动沥水机和污泥粉碎机，可将盾构渣土中的粘性渣土破碎，将非粘性渣土打散，并且将盾构渣土中的大部分自由水排出。

进一步地，渣土收集槽内设置有第三泥浆泵，且渣土收集槽的出渣口设置有定量控制仪，定量控制仪的出渣口与烘干机的进渣口连通。

本方明通过定量控制仪，控制渣土收集槽向烘干箱的输送量。

进一步地，烘干机包括烘干机壳体，壳体内安装有螺旋搅拌轴，螺旋搅拌轴远离烘干机进渣口的一端连接有电机，壳体内的内壁上布置有涡流线圈，壳体的外壳上设置有操作柜，操作柜分别与电机和涡流线圈电性连接，壳体上设置有水蒸气排出口，水蒸气排出口与水收集装置连通。

本发明通过烘干机的烘干作业，将盾构渣土中水分蒸发，利用水蒸气物理特性升至烘干机排出口排出。

进一步地，水蒸气排出口安装有冷凝器，冷凝器与水收集装置连通；所述螺旋搅拌轴上开设有安装孔，安装孔内安装有搅拌立柱。

进一步地，水收集装置包括污水处理槽和清水收集槽，污水处理槽与排水口之间通过第一泥浆泵连通，污水处理槽与渣土收集槽之间通过第二泥浆泵连通，清水收集槽与污水处理槽之间通过第一水泵连通，清水收集槽与水蒸气排气口通过第二水泵连通。

本发明通过水收集装置，将振动沥水机沥出的污水沉淀分离出清水和泥浆，将分离出的清水和烘干机形成水蒸气冷凝后的清水重新收集，将分离出的泥浆重新送入渣土收集槽，再次烘干，而收集到清水可以在施工中再次利用。

另一方面，提供一种盾构渣土的处理装置的使用方法，其包括以下步骤：

S1：将盾构刀盘产生的盾构渣土通过输送装置送入渣土预处理系统中，渣土预处理系统振动将盾构渣土中的部分污水沥出；

S2：经过预处理的盾构渣土进入渣土收集槽，渣土收集槽将盾构渣土定量送入烘干机内；

S3：开启烘干机，烘干机内部涡流装置启动，对盾构渣土进行烘干作业；

S4：将烘干后的盾构渣土通过烘干机的出渣口输送到连续皮带机(8)上，并由连续皮带机直接排出。

进一步地，S1中沥出的污水通过第一泥浆泵送入污水处理槽中，污水在污水处理槽中经过沉淀后分成清水和泥浆；清水通过第一水泵送入清水收集槽，泥浆通过第二泥浆泵送入渣土收集槽中。

进一步地，S3中烘干机在烘干过程中产生水蒸气，水蒸气在水蒸气排气口经过冷凝后通过第二水泵送入清水处理槽中。

本发明公开了一种盾构渣土的处理装置，其有益效果为：

1、本发明通过在盾构机尾部设置烘干装置进行沥水、烘干作业，实现盾构废弃渣土隧道内同步烘干脱水,增大盾构废弃渣土同步处理能力和效率,能够实现盾构渣土中水的固液分离，用于隧道掘进作业循环使用，大大提升盾构废弃渣土的资源价值,降低盾构废弃渣土处理过程中的总风险和成本。

2、本发明采用的渣土预处理系统，对盾构渣土进行破碎、冲洗，可提高设备的渣土沥水效率以及渣土品质，沥水效果更高。

3、本发明采用的烘干机，针对传统烘干机吹风易引起渣土扬尘的问题，利用涡流原理烘干渣土可降低扬尘对盾构机内部环境影响，烘干作业过程更加环保。

4、本发明采用的渣土预处理系统沥出的水分和烘干机烘干过程中排出的水蒸气，经过水收集装置的收集，避免盾构渣土中重金属离子随水浸出对周边土地造成的重金属污染问题，收集的清水可直接再次在隧道施工中二次利用。

5、本发明的烘干机利用涡流原理加热烘干机内部，这样既减小了烘干装置占地面积，也使烘干温度更加容易操作控制。

6、本发明对盾构渣土的处理，效率高，并且节能。

附图说明

图1为本发明的一种盾构渣土的处理装置的结构示意图。

图2为本发明的烘干机的结构示意图。

图3为本发明的螺旋搅拌轴的结构示意图。

其中，1、盾构刀盘；2、输送装置；3、渣土预处理系统；4、渣土收集槽；41、定量控制仪；5、烘干机；51、涡流线圈；52、水蒸气排气口；53、冷凝器；54、控制柜；55、螺旋搅拌轴；56、电机；6、污水处理槽；61、第一泥浆泵；62、第二泥浆泵；63、第一水泵；7、清水收集槽；8、连续皮带机。

具体实施方式

面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的第一个实施例，参考图1，本实施例的一种盾构渣土的处理装置，其包括盾构刀盘1。

盾构刀盘1的出渣口与输送装置2的进渣口连接，输送装置2的出渣口与渣土预处理系统3的进渣口连接，输送装置2用以将盾构刀盘1产生的盾构渣土送入渣土预处理系统3中，渣土预处理系统3的出渣口与渣土收集槽4的进渣口连接，渣土预处理系统3对盾构渣土进行预先处理，预先沥出盾构渣土中大部分自由水，并对盾构渣土进行破碎，并将经过预处理的盾构渣土送入渣土收集槽4，渣土收集槽4的出渣口与烘干机5的进渣口连接，烘干机对经过预处理的盾构渣土进行烘干作业，烘干机5的出渣口处设置有连续皮带机8，用于将烘干渣土运输他处。

渣土预处理系统3上设置有排水口，用以将沥出的自由水送入水收集装置中，烘干机5上设置有水蒸气排气口52，用以将烘干机2作业过程中产生的水蒸气排入水收集装置中，且排水口和水蒸气排气口52均与水收集装置连通。

作为本实施例输送装置的进一步方案，输送装置2为现有的螺旋输送器，螺旋输送器的进渣口与盾构刀盘1的出渣口连通，螺旋输送器的出渣口与渣土预处理系统3的进渣口连通，螺旋输送器用以将盾构渣土送入渣土预处理系统3中。

作为本实施例渣土预处理系统3的进一步方案，渣土预处理系统3包括振动沥水机和污泥粉碎机，振动沥水机和污泥粉碎机均为现有的，污泥粉碎机的进渣口与输送装置2的出渣口连接，污泥粉碎机可将盾构渣土中的粘性渣土破碎，将盾构渣土中的非粘性渣土打散，污泥粉碎机的出渣口与振动沥水机的进渣口连接，振动沥水机的出渣口与渣土收集槽4的进渣口连接，振动沥水机上设置有排水口，振动沥水机可将盾构渣土中的大部分自由污水通过排水口排出，将剩余的盾构渣土送入渣土收集槽4中。

作为本实施例渣土收集槽4的进一步方案，渣土收集槽4内设置有第三泥浆泵，且渣土收集槽4的出渣口设置有定量控制仪41，定量控制仪41的出渣口与烘干机5的进渣口连通，第三泥浆泵提供动力，可以将渣土收集槽4中的盾构渣土送入烘干机5中，并且定量控制仪41可以控制向烘干机5输送盾构渣土的流量，以防止烘干机5满溢。

作为本实施例烘干机5的进一步方案，参考图2，烘干机5的整体呈倾斜状，烘干机5的进渣口的高度高于烘干机5的出渣口的高度，倾斜角度为3°-6°，具体倾斜角度可随实际情况调整，在渣土烘干过程中使其更容易到达烘干机5底部的出渣口，烘干机5的出渣口位于连续皮带机8的上方，烘干机5包括烘干机壳体，壳体内安装有螺旋搅拌轴55，螺旋搅拌轴55远离烘干机5进渣口的一端连接有电机56，电机56为螺旋搅拌轴55提供旋转动力，壳体内的内壁上布置有涡流线圈51，壳体上设置有水蒸气排出口52，水蒸气排出口52与水收集装置连通。

壳体上设置有操作箱54，操作箱54分别与电机56和涡流线圈51电性连接，操作箱54用以操控烘干机的开启和关闭，也可以设置烘干机5内部的温度，以便于根据物料含水率控制温度，避免电能浪费。

水蒸气排出口52位于烘干机5的上方，水蒸气排出口安装有冷凝器53，冷凝器53为现有的喷淋式冷凝器，喷淋式冷凝器将烘干过程中产生的水蒸气冷凝成清液，冷凝器53与水收集装置之间通过第二水泵连通，冷凝器53将冷凝的清液送入水收集装置中，具体的，冷凝器53与清水收集槽7之间通过第二水泵连通，冷凝器53冷凝的清液通过第二水泵送入清水收集槽7中。

参考图3，螺旋搅拌55上开设有安装孔551，安装孔551内安装有搅拌立柱552，搅拌立柱552可拆卸，搅拌立柱552可提升盾构渣土的烘干速率，也可避免盾构渣土在烘干机5中堵塞，螺旋搅拌55和搅拌立柱552的材质均为高温耐热金属，如灰铸铁、耐热钢等，以便装置长期使用，同时整个烘干机5的内壁以及螺旋搅拌轴55的表面都涂有高温防粘连涂层，防止渣土遇高温后直接固化粘连堵塞烘干机5。

作为本实施例水收集装置的进一步方案，水收集装置包括污水处理槽6和清水收集槽7，污水处理槽6与排水口之间通过第一泥浆泵61连通，第一泥浆泵61可以提供动力将振动沥水机排出的自由水泵入污水处理槽6中，污水处理槽6中含有絮凝剂，使污水处理槽6中的污水快速沉淀，污水沉淀后分成上层清液和下层泥浆，污水处理槽6与渣土收集槽4之间通过第二泥浆泵62连通，清水收集槽7与污水处理槽6之间通过第一水泵63连通，上层清液通过第一水泵63泵入清水收集槽7中待重复使用，下层泥浆通过第二泥浆泵62泵入渣土收集槽4中，清水收集槽7与水蒸气排气口52连通，清水收集槽7收集烘干机5作业过程中产生的水蒸气，水蒸气将过冷凝后送入清水收集槽7中。

根据本申请的第二个实施例，一种盾构渣土的处理装置的使用方法，其包括以下步骤：

S1：将盾构刀盘1产生的盾构渣土通过输送装置2送入渣土预处理系统3中，渣土预处理系统3振动将盾构渣土中的部分污水沥出；沥出的污水通过第一泥浆泵61送入污水处理槽中6，污水在污水处理槽中6经过沉淀后分成清水和泥浆；所述清水通过第一水泵63送入清水收集槽7，泥浆通过第二泥浆泵62送入渣土收集槽4中。

S2：经过预处理的盾构渣土进入渣土收集槽4，渣土收集槽4将盾构渣土定量送入烘干机5内；

S3：开启烘干机5，烘干机5内部涡流装置启动，对盾构渣土进行烘干作业；烘干机5在烘干过程中产生水蒸气，水蒸气在水蒸气排气口52经过冷凝后通过第二水泵送入清水处理槽7中。

S4：将烘干后的盾构渣土通过烘干机5的出渣口输送到连续皮带机8上，并由连续皮带机8直接排出。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。