一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法与流程

本发明属于隧道盾构施工，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：

1、随着社会的不断发展，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，进而导致大量泥沙和水流，将管片输送机完全淹没，进而导致装置无法正常掘进。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。

2、而传统的盾构机在使用过程中，装置运行的功率大都固定的，需要工作人员进行人为调节操作，而当装置的运行功率一直保持在同一水平进行运转时，装置的能源损耗也一直保持在同一水平，装置不便根据在运行时产生泥沙和水流量的掉落单位时间量，对装置的自身的运行功率进行自适应调节，装置的节能性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于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，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，包括：

4、底板，所述底板的顶端设置有传输带，所述底板的外壁连接有空心板，所述空心板的顶端设置有固定框，所述固定框的外壁设置有控制面板；

5、驱动机构，所述驱动机构设置在底板的内侧，所述驱动机构包括电机和双头轮柱，所述电机连接在底板的内侧，所述双头轮柱固定连接在电机的输出端，所述固定框顶端外壁活动连接有单头轮柱，所述单头轮柱的外壁固定连接有挂板，所述单头轮柱的外壁固定连接有抵合块，所述固定框的内壁设置有筛选组件；

6、喷水机构，所述喷水机构设置在底板的外壁，所述喷水机构包括侧板、喷水头和吸水泵，所述侧板连接在底板的外壁，所述喷水头设置在侧板的外壁，所述吸水泵设置在底板的内侧，所述侧板的外壁设置有第一控制组件；

7、出水机构，所述出水机构设置在底板的内侧，所述出水机构包括固定盒，所述固定盒设置在底板的内侧，所述固定盒的内侧设置有第二控制组件。

8、优选的，所述筛选组件包括侧柱、支撑弹簧、活动杆、贯穿柱、孔板和筛框，所述侧柱连接在固定框的内壁，所述支撑弹簧连接在侧柱的内壁底端，所述活动杆连接在支撑弹簧的外壁，所述贯穿柱连接在活动杆的顶端，所述孔板套合在贯穿柱的外壁，所述筛框固定连接在孔板的外壁，所述固定框的外壁固定连接有连接盒，所述连接盒的内壁设置有第一按压开关，所述筛框的底端设置有下压块，所述固定框的外壁设置有报警器。

9、优选的，所述双头轮柱的外壁通过第一履带连接在单头轮柱的外壁，所述挂板的数量为多个，多个所述挂板连接在单头轮柱的外壁，所述活动杆插设在连接盒的内侧。

10、优选的，所述第一控制组件包括固定柱、连接柱、活动柱、活动轮和第二按压开关，所述固定柱连接在侧板的外壁，所述连接柱连接在固定柱的外壁，所述活动柱套合在连接柱的内侧，所述活动轮很多的连接在活动柱的外壁，所述第二按压开关设置在固定柱的内壁，所述传输带的外壁设置有驱动轮杆，所述底板的内侧设置有中控模块。

11、优选的，所述吸水泵的出水端插设在侧板的内侧，所述喷水头的数量为多个，多个所述喷水头连接在侧板的外壁，所述固定柱的数量为多个，多个所述固定柱连接在侧板的外壁，所述连接柱的外壁连接有抵合弹簧，所述抵合弹簧远离连接柱的一端连接在活动柱的外壁，所述活动轮抵合在传输带的内壁。

12、优选的，所述底板的顶端开设有多组下水孔，所述第二控制组件包括密封盒、拉簧、抵合板、第三按压开关、拉杆、挡板和泡沫板，所述密封盒连接在固定盒的内壁，所述拉簧连接在密封盒的内壁，所述抵合板连接在拉簧远离密封盒内壁的一端，所述第三按压开关连接在密封盒的内壁，所述拉杆连接在抵合板顶端外壁，所述挡板连接在拉杆的外壁，所述泡沫板连接在拉杆的外壁。

13、优选的，所述出水阀管连接在空心板的外壁，所述空心板的外壁设置有出水泵。

14、优选的，所述底板和空心板连接处开设有通水孔，所述侧柱插设在密封盒的内侧，所述固定盒的外壁开设有泄水孔。

15、优选的，所述出水泵的吸水端插设在固定盒的内侧，所述挡板抵合在固定盒的外壁。

16、一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的方法，其特征在于：

17、优选的，s1、通过盾构机在运行时，掉落在传输带表面上的泥沙过多时，从而使活动轮受到幅度更大的下压，从而使活动柱在连接柱的内侧发生活动，抵合弹簧被压缩，进而使活动柱的底端抵合在第二按压开关的表面，进而发出电信号控制中控模块，从而使电机的运行功率增加。

18、s2、当底板顶端开设的下水孔进入的水过快时，出水阀管无法及时对底板内侧的水进行及时的排出，从而导致底板内侧的积水过多时，从而导致泡沫板在水浮力的作用下，活动杆向上活动，挡板不抵合在固定盒的表面上，抵合板抵合在第三按压开关的表面上时，进而发出电信号控制中控模块，从而使电机的运行功率增加，从而保障装置在不需要高功率运行时，保持低功率，进而增加装置的节能性，同时通过控制出水泵的启动，从而加快装置的排水速率。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、(1)本发明通过电机、双头轮柱、单头轮柱、挂板、抵合块和筛选组件的配合，当盾构机在穿越过程中，岩层风化时产生破碎产生碎石时，盾构机工作时产生的沙土和碎石会一起落下，通过筛框对沙土和碎石进行筛选，进而保障工作人员对盾构机工作时产生的沙土和碎石进行快速的分类，从而保障出渣的顺利。

21、(2)本发明通过侧板、喷水头、吸水泵和第一控制组件以及固定盒和第二控制组件的配合，保障对盾构机工作时，对随之产生的泥沙和水流的单位时间量进行检测，当水流突然产生增加了时，或者泥沙下落突然增加了，沙土清理传送的装置的运行功率自动增加，进而加快对沙土的清理的速度，进而避免装置一直高功率运行时所带来的能源消耗。

技术特征：

1.一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述筛选组件包括侧柱(26)、支撑弹簧(27)、活动杆(28)、贯穿柱(29)、孔板(210)和筛框(211)，所述侧柱(26)连接在固定框(14)的内壁，所述支撑弹簧(27)连接在侧柱(26)的内壁底端，所述活动杆(28)连接在支撑弹簧(27)的外壁，所述贯穿柱(29)连接在活动杆(28)的顶端，所述孔板(210)套合在贯穿柱(29)的外壁，所述筛框(211)固定连接在孔板(210)的外壁，所述固定框(14)的外壁固定连接有连接盒(212)，所述连接盒(212)的内壁设置有第一按压开关(213)，所述筛框(211)的底端设置有下压块(214)，所述固定框(14)的外壁设置有报警器(215)。

3.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述双头轮柱(22)的外壁通过第一履带连接在单头轮柱(23)的外壁，所述挂板(24)的数量为多个，多个所述挂板(24)连接在单头轮柱(23)的外壁，所述活动杆(28)插设在连接盒(212)的内侧。

4.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述第一控制组件包括固定柱(34)、连接柱(35)、活动柱(36)、活动轮(37)和第二按压开关(38)，所述固定柱(34)连接在侧板(31)的外壁，所述连接柱(35)连接在固定柱(34)的外壁，所述活动柱(36)套合在连接柱(35)的内侧，所述活动轮(37)很多的连接在活动柱(36)的外壁，所述第二按压开关(38)设置在固定柱(34)的内壁，所述传输带(12)的外壁设置有驱动轮杆(39)，所述底板(11)的内侧设置有中控模块(310)。

5.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述吸水泵(33)的出水端插设在侧板(31)的内侧，所述喷水头(32)的数量为多个，多个所述喷水头(32)连接在侧板(31)的外壁，所述固定柱(34)的数量为多个，多个所述固定柱(34)连接在侧板(31)的外壁，所述连接柱(35)的外壁连接有抵合弹簧，所述抵合弹簧远离连接柱(35)的一端连接在活动柱(36)的外壁，所述活动轮(37)抵合在传输带(12)的内壁。

6.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述底板(11)的顶端开设有多组下水孔，所述第二控制组件包括密封盒(42)、拉簧(43)、抵合板(44)、第三按压开关(45)、拉杆(46)、挡板(47)和泡沫板(48)，所述密封盒(42)连接在固定盒(41)的内壁，所述拉簧(43)连接在密封盒(42)的内壁，所述抵合板(44)连接在拉簧(43)远离密封盒(42)内壁的一端，所述第三按压开关(45)连接在密封盒(42)的内壁，所述拉杆(46)连接在抵合板(44)顶端外壁，所述挡板(47)连接在拉杆(46)的外壁，所述泡沫板(48)连接在拉杆(46)的外壁。

7.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述出水阀管(49)连接在空心板(13)的外壁，所述空心板(13)的外壁设置有出水泵(410)。

8.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述底板(11)和空心板(13)连接处开设有通水孔，所述侧柱(26)插设在密封盒(42)的内侧，所述固定盒(41)的外壁开设有泄水孔。

9.根据权利要求1所述的一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置，其特征在于：所述出水泵(410)的吸水端插设在固定盒(41)的内侧，所述挡板(47)抵合在固定盒(41)的外壁。

10.一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及隧道盾构施工技术领域，具体公开了一种富水地层防喷涌、提高盾构掘进效率的装置及方法，包括：底板，底板的顶端设置有传输带，底板的外壁连接有空心板，空心板的顶端设置有固定框，固定框的外壁设置有控制面板；驱动机构，驱动机构设置在底板的内侧，驱动机构包括电机和双头轮柱，电机连接在底板的内侧；本发明通过电机、双头轮柱、单头轮柱、挂板、抵合块和筛选组件的配合，当盾构机在穿越过程中，岩层风化时产生破碎产生碎石时，盾构机工作时产生的沙土和碎石会一起落下，通过筛框对沙土和碎石进行筛选，进而保障工作人员对盾构机工作时产生的沙土和碎石进行快速的分类，从而保障出渣的顺利。

技术研发人员：徐武,赵顺磊,周登峰,鞠献维,高探,邹丰阳,颜涛,马玉霖
受保护的技术使用者：中交第二公路工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13