[发明专利]一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法

说明书

一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法，属于隧道盾构施工技术领域，可解决盾构机在穿越富水地层施工中易发地面塌陷、盾构机被淹及隧道坍塌、人员伤亡事故等问题，所述掘进装置，包括皮带机、位于皮带机上方的螺旋机以及位于皮带机底部的集水槽和侧排集水槽，掘进方法包括：土仓内排水，建立实土压、土仓渣土改良、盾构机推进、防喷涌快速泄压、启动引流疏渣系统，本发明可有效降低土仓内压力，防止喷涌发生，同时有效防止盾构机底部堆积掉落到皮带机外部的渣土和泥水，无需人工定期清理，提高了盾构掘进效率。

技术领域

本发明属于隧道盾构施工技术领域，具体涉及一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法。

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。由于空间有限，施工人员清理堆积泥沙和水流效率极低，严重制约了盾构施工效率，同时大量泥沙会导致土压平衡遭到破坏，易发地面塌陷、盾构机被淹及隧道坍塌、人员伤亡事故，风险巨大。

发明内容

本发明针对盾构机在穿越富水地层施工中易发地面塌陷、盾构机被淹及隧道坍塌、人员伤亡事故等问题，提供一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，所述装置包括皮带机和螺旋机，其特征在于：还包括引流疏渣系统和防喷涌快速泄压系统，所述引流疏渣系统包括位于皮带机底部的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，集水槽内设置水位监测系统，皮带机两侧设置防溅挡板，靠近螺旋机出口处的皮带机两侧的防溅挡板的高度高于远离螺旋机出口处的皮带机两侧的防溅挡板的高度，防溅挡板底部设有排水孔，排水孔通过进水管连通侧排集水槽。

所述防喷涌快速泄压系统包括位于螺旋机的出渣口底部的排渣仓，排渣仓的顶部和底部两侧分别设有移动轨道，移动轨道内分别设有通过油缸控制闭合的上闸门和下闸门，排渣仓底部靠近皮带机末端的一侧设有斜向的用于减少渣土垂直掉落，造成渣土飞溅现象的过渡挡板，过渡挡板通过合页与排渣仓底部的移动轨道连接，排渣仓相对于皮带机末端的一侧的侧壁设有用于排水的泄压管，泄压管上设有泄压阀门，泄压管的末端位于皮带机顶部平缓处上方。

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上设有用于控制集水槽内渣土及水的排放，防止溢流的排水阀门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上设有用于控制侧排集水槽内渣土及水的排放的排水阀门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用于将集水槽和侧排集水槽内的渣土及水排放的总排水管。

所述泄压阀门位于泄压管的中部，所述泄压管位于排渣仓的侧壁的中部。

所述过渡挡板的末端向皮带机的防溅挡板一侧倾斜。

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。

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。

所述集水槽的排水孔和侧排集水槽的排水孔处均设有用于防止大直径泥沙进入的滤网。