一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运设备及清运方法

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，具体涉及一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运设备及清运方法。

背景技术

近年来，随着国内城市轨道交通的大发展，盾构法因其具有安全、高效和适应性广等优点，在轨道建设中得到广泛的应用。土压平衡盾构因其具有广泛的地层适应性和较强的破岩能力，越来越成为各类复合地层条件下进行盾构法施工的首选。但在富水地层施工中，由于地层中含水量大，盾构机在穿越过程中，岩层风化极易出现破碎、疏松等问题。当螺旋输送机密封不好或地下水压较大时极易发生喷涌现象。产生的喷涌使盾尾堆积大量泥沙和水流，将管片输送机完全淹没，无法正常掘进，需要定时人工清理，制约了盾构施工效率。另外，渣土运输过程中，渣土泥水滑落或飞溅至皮带机底部，也会导致盾尾堆积大量泥沙和水流。

现有技术中多有对螺旋机进行改造用于防止喷涌，如专利号为201910934542.9的可渣水分离的U型密闭螺机防喷涌系统及防喷涌方法，里提出通过在螺旋机下方加装可渣水分离的U型密闭箱体，螺旋输送机配合泥水泵工作可以对渣土泥水进行分离。但喷涌量大时，不可避免的会有未分离的泥水通过第二螺旋机排到皮带机上，一部分从皮带机底端滑落，一部分从皮带机两侧溅落到皮带机下方，一段时间内会导致盾尾堆积大量泥沙和水流，需要定时人工清理，制约了盾构施工效率。

所以如果不解决渣土下落到皮带机上运输过程中渣土泥水滑落或飞溅至皮带机下方的问题，将严重制约盾构施工效率。

现有涉及到皮带机的改进措施如专利号为201920019064.4的一种用于盾构施工中螺旋喷涌时渣土收集和排除的装置的制作方法中提出设置接渣槽，接渣槽前部和尾部均设计有耳板，接渣槽前部耳板通过销轴与皮带机从动轮架连接，其中接渣槽可以以销轴为中心自由旋转的结构限制了接渣槽边缘无法超出皮带机下部边缘，因此对皮带机底端滑落渣土和泥水的收集效果极差。专利号为202021680646.6的一种用于盾构施工的螺旋机防喷涌结构中，提出在皮带机下方设计托盘，托盘平行于皮带机斜向布设，随着渣土收集量的增多，会导致在收纳槽底部和收纳槽出口，之间的范围产生堆积，导致后续的渣土泥水顺着堆积的渣土流出收纳槽，同时收纳槽出口流出的渣土泥水流入设置在皮带机旁的接料斗中，接料斗占用了皮带机下部管片吊机吊装管片空间，对后续工序施工效率造成影响，降低了盾构施工效率。

因此需要设计一种盾构皮带机专用的喷涌落渣快速清运设备和清理方法，在不占据管片吊机吊装管片施工作业空间的基础上，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落到皮带机下方的渣土泥水进行快速清运，同时不影响盾构机正常推进。

发明内容

本发明针对富水地层土压平衡盾构施工时，掉落到皮带机下部的泥沙和水流在盾尾堆积，将管片输送机淹没，无法正常掘进等问题，提供一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运设备及清运方法。

本发明采用如下技术方案：

一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运设备，包括皮带机，还包括引流疏渣系统，所述引流疏渣系统包括位于皮带机底部的用于收集排放渣土落到皮带机上时，滑落或飞溅到皮带机底部的渣土及水的集水槽和用于收集皮带机底部堆积的部分渣土及水的侧排集水槽，皮带机两侧设置防溅挡板，皮带机底部靠近集水槽两侧的防溅挡板的高度高于远离集水槽的皮带机两侧的防溅挡板的高度，防溅挡板底部设排水孔连通侧排集水槽。

所述集水槽通过固定杆Ⅰ与皮带机的底部连接，集水槽的端部超出皮带机的端部，集水槽的另一端底部设有排水孔，排水孔连接有排水管Ⅰ，排水管Ⅰ上设有排水阀门Ⅰ；

所述侧排集水槽通过若干固定杆Ⅱ与设备桥连接，侧排集水槽的底部设有排水孔，排水孔连接有排水管Ⅱ，排水管Ⅱ上设有排水阀门Ⅱ，排水管Ⅰ的另一端与排水管Ⅱ连接后通过泥浆泵连接有总排水管。

所述集水槽的截面呈直角梯形，超出皮带机的一端从上至下向皮带机端部倾斜。确保滑落或飞溅到皮带机底部的渣土及水能落入集水槽内。

所述固定杆Ⅰ的数量为四个，分别位于集水槽的两侧的侧壁。

所述固定杆Ⅱ等间距布置。可实现受力均匀，连接牢固。

所述集水槽的排水孔和侧排集水槽的排水孔处均设有滤网，防止大直径泥沙进入排水管Ⅰ和排水管Ⅱ。

所述集水槽和侧排集水槽内分别设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机和搅拌杆，电机分别位于集水槽和侧排集水槽的外侧，电机的输出轴与搅拌杆连接，搅拌杆上设有若干搅拌叶，搅拌叶分别位于搅拌杆的两侧，相对搅拌杆交替布置，电机的底部设有底座，底座的一端分别与集水槽和侧排集水槽的外侧壁连接，电机的上方设有遮挡板，遮挡板的一端分别与集水槽和侧排集水槽的外侧壁连接。

所述集水槽和侧排集水槽内分别设有感应报警装置，所述感应报警装置包括液位感应传感器和报警器，液位感应传感器分别位于集水槽和侧排集水槽的内侧壁距离顶端10cm的位置，液位感应传感器的输出端连接有连接线Ⅰ，报警器的输入端连接有连接线Ⅱ，连接线Ⅰ的一端通过快速接线夹头与连接线Ⅱ的一端连接，报警器上设有指示灯。

所述总排水管底部设有渣土车。

一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运方法，其特征在于：通过实时收集掉落到皮带机两侧和底部的渣土和水，在不占据管片吊机吊装管片施工作业空间的基础上，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落到皮带机下方的渣土泥水进行快速清运。

收集掉落到皮带机两侧和底部的渣土和水，包括渣土水含量大和水含量小的两种情况，具体包括如下步骤：

渣土含水量小时：

第一步，关闭集水槽的排水阀门Ⅰ和侧排集水槽的排水阀门Ⅱ，待集水槽或侧排集水槽内水位距离顶面10cm时，打开集水槽的排水阀门Ⅰ或侧排集水槽的排水阀门Ⅱ，开启泥浆泵，将渣土和水的混合物排入渣土车土斗内；

第二步，集水槽或侧排集水槽内水位降低至排水孔上部10cm时，关闭泥浆泵，同时关闭集水槽的排水阀门Ⅰ和侧排集水槽的排水阀门Ⅱ；

渣土含水量大或涌水时：

直接开启集水槽的排水阀门Ⅰ和侧排集水槽的排水阀门Ⅱ，同时开启泥浆泵，待渣土稳定后，关闭泥浆泵，同时关闭集水槽的排水阀门Ⅰ和侧排集水槽的排水阀门Ⅱ，重复上述第一步和第二步。

本发明的有益效果如下：

本发明在不占据管片吊机吊装管片施工作业空间的基础上，对从皮带机底端滑落和从皮带机两侧溅落到皮带机下方的渣土泥水进行快速清运，同时不影响盾构机正常推进。

1. 皮带机两侧安装防溅挡板，防止螺旋机出渣后，渣土飞溅至下部管片输送机上；

2. 皮带机底端（螺旋机出口范围）两侧安装加高防溅挡板，有效减少排渣情况较稀薄，水含量较大时，溢流问题的发生；

3. 在皮带机下方加装集水槽，可及时收集滑落或飞溅到皮带机底部的渣土及水，减少盾构机底部清渣工作量；

4. 在螺机口溜槽处皮带机防溅挡板底部开孔，引流至集水槽内，防止溢流问题的发生，有效减少了喷涌时造成落渣的清理时间；

5. 根据施工情况，可在集水槽内加装搅拌设备和液位监控设备，进一步加快了疏渣效果；

6. 本发明的装置可重复利用。

附图说明

图1为本发明的渣土快速清运设备结构示意图；

图2为本发明的集水槽与皮带机连接结构示意图；

图3为本发明的侧排集水槽与设备桥连接结构示意图；

图4为本发明的搅拌装置和感应报警装置结构示意图；

图5为本发明的排水孔加装滤网结构示意图；

其中：1-皮带机；2-集水槽；3-侧排集水槽；4-设备桥；5-防溅挡板Ⅰ；6-防溅挡板Ⅱ；7-进水管；8-固定杆Ⅰ；9-排水管Ⅰ；10-排水阀门Ⅰ；11-固定杆Ⅱ；12-排水管Ⅱ；13-排水阀门Ⅱ；14-泥浆泵；15-总排水管；16-滤网；17-电机；18-搅拌杆；19-搅拌叶；20-底座；21-遮挡板；22-液位感应传感器；23-报警器；24-连接线Ⅰ；25-连接线Ⅱ；26-快速接线夹头；27-指示灯。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步说明。

如图所示，一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运装置，主要由皮带机底端的集排水装置和皮带机侧向排水装置组成，包括皮带机、设备桥、皮带机加高的防溅挡板Ⅰ、皮带机的防溅挡板Ⅱ、底端的集水槽、集水槽固定装置、集水槽排水阀门、排水管、侧排集水槽、侧排集水槽固定装置、排水孔、侧向进水管、侧向排水管、侧排集水槽排水阀门、泥浆泵、总排水管。

所述皮带机安装在设备桥上，所述皮带机加高的防溅挡板Ⅰ安装于皮带机底端（螺旋机出口范围）两侧，防止螺旋机出口渣土飞溅；所述皮带机的防溅挡板Ⅱ安装在剩余皮带机渣土运输范围两侧，底端与加高防溅挡板顶端连接，确保接处连接紧密；

所述底端集水槽通过底端集水槽固定装置安装在皮带机底端下部，用于收集从螺旋机口排放渣土落到皮带机上时，滑落或飞溅到皮带机底部的渣土及水；

所述底端排水管一端与底端集水槽下部排水孔连接，一端引入与泥浆泵连接，底端排水管靠近底端集水槽一侧装有底端集水槽排水阀门，用于控制底端集水槽内渣土及水的排放，防止溢流；

进一步的可以在底端集水槽内安装搅拌装置，用于集水槽内渣土的拌合，加快排放速度；

所述侧排集水槽通过侧排集水槽固定装置安装在设备桥下部，用于收集皮带机底部堆积的部分渣土及水；

所述侧向进水管一端与皮带机加高的防溅挡板Ⅰ底部排水孔连接，一端引入侧排集水槽内；

所述侧向排水管一端与侧排集水槽下部排水孔连接，一端引入与泥浆泵连接，侧向排水管靠近侧排集水槽一侧装有侧排集水槽排水阀门，用于控制侧排集水槽内渣土及水的排放；

进一步的排水孔处安装加装大孔径滤网，防止大直径泥沙进入侧向排水管；可以在侧排集水槽内安装搅拌装置，用于集水槽内渣土的拌合，加快排放速度；

进一步的可在底端集水槽或侧排集水槽内安装液位传感器（距顶部10cm），通过液位传感器报警，及时开启底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门；

所述总排水管连接与泥浆泵的另一侧，用于将底端集水槽和侧排集水槽内的渣土及水排放到渣土车土斗内。

一种富水地层盾构皮带机渣土快速清运方法,步骤如下：

S1：排渣情况较稀薄，水含量较大时，引流疏渣情况如下：1、一部分渣土通过皮带机运输至渣土车土斗内；2、一部分渣土和水流入底端集水槽中；3、一部分渣土和水通过防溅挡板排水孔，经大孔径滤网过滤后，流入侧排集水槽内；

S2：当渣土含水量较小时，关闭底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门，待底端集水槽或侧排集水槽内水位距离顶面10cm左右时，打开底端集水槽排水阀门或侧排集水槽排水阀门，开启污水泵，将渣土和水的混合物排入渣土车土斗内；

S3：底端集水槽或侧排集水槽内水位降低至排水口上部10cm左右时，关闭污水泵，同时关闭底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门。

S4：当渣土含水量较大或涌水时，直接开启底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门，同时开启污水泵，带渣土稳定后，关闭污水泵，同时关闭底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门，重复S2-S3步骤；

S5：如在底端集水槽或侧排集水槽内安装有搅拌设备，则开启底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀门前，开启搅拌设备，将集水槽内渣土和水混合均匀后，再开启底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀；

S6：如在底端集水槽或侧排集水槽内安装液位报警装置，则在液位装置报警后，再开启底端集水槽排水阀门和侧排集水槽排水阀。