土压平衡顶管施工的出渣设备和出渣方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体地，涉及一种土压平衡顶管施工的出渣设备和土压平衡顶管施工的出渣方法。

背景技术：

顶管施工是一种非开挖施工方法，主要有气压平衡顶管、泥水平衡顶管和土压平衡顶管，其中土压平衡顶管施工主要用于黄土、沙土、黏土地层施工，施工时通过顶管设备将预制管道按设计要求顶入土体中，在一节预制管道顶入土体后，在顶入的预制管道的裸露端连接另一节预制管道继续顶进，直到按照设计要求将所有预制管道顶入土体中，土压平衡顶管施工中自顶管设备排出的渣土的含水率在55％～65％之间，渣土呈膏状，鉴于排出渣土的土质特点，在排出的渣土进入渣斗后使用运输车将渣斗及渣斗内的渣土运送至工作井中的吊装位置，再通过吊装设备将渣斗自工作井中吊出，完成渣土输送，在土压平衡顶管施工中，渣斗出渣时间较长，以顶管设备每循环进尺1.5m为例，采用单个渣斗接送渣土，渣斗容量7.8m³,每循环出渣量约为101m³，需分13斗运输，每循环的施工总时长为520分钟，每循环的渣斗出渣时间为364分钟，占施工总时长的70％，一天24小时施工不间断，每日最大顶进长度大约3.22m，由此可见，这种效率极低的渣土出渣方式极大的影响了整个顶管施工的施工效率。

因此，为了提高顶管施工效率，亟需一种渣土出渣方法和出渣设备以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中土压平衡顶管施工中出渣效率低的问题，提出一种土压平衡顶管施工的出渣设备和出渣方法的以解决上述问题，提高出渣效率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种土压平衡顶管施工的出渣设备，所述出渣设备包括渣斗，土压平衡顶管施工中所述渣斗的进渣口与顶管机的出渣口连通，用于盛放自所述顶管机的出渣口排出的渣土，所述出渣设备还包括：

水分测量装置，安装在所述渣斗内，用于检测所述渣斗内渣土的含水量；

送水装置，与所述水分测量装置电连接，所述送水装置的出水口与所述渣斗的进渣口连通，所述送水装置用于通过所述出水口向所述渣斗内输水，所述送水装置还用于根据所述渣斗内渣土的含水量控制所述出水口的开闭；

搅拌装置，固定在所述渣斗上，用于搅拌所述渣斗内的渣土与水混合形成混合浆；

输送泵，安装在所述渣斗内且具有连通至渣土池的输送管道，用于将所述渣斗内搅拌形成的混合浆泵送至所述渣土池。

具体地，所述出渣设备还包括振动器，所述振动器固定在所述渣斗上，用于振打所述渣斗的斗壁。

具体地，所述振动器包括固定在所述渣斗上的安装座、振打驱动装置、中间连接杆和振打棒，所述中间连接杆的杆身可旋转安装在所述安装座上，所述中间连接杆一端与所述振打棒固定连接，另一端与所述振打驱动装置的驱动轴连接，所述中间连接杆能够在所述振打驱动装置的驱动轴的带动下旋转进而带动所述振打棒转动振打所述渣斗的斗壁。

具体地，所述出渣设备还包括多个行走轮，多个所述行走轮安装在所述渣斗外底面。

具体地，所述搅拌装置包括搅拌杆和搅拌驱动装置，所述搅拌驱动装置固定在所述渣斗上，所述搅拌杆一端与所述搅拌驱动装置的驱动轴连接，另一端伸入到所述渣斗内完成搅拌动作。

具体地，所述搅拌装置还包括多个搅拌叶片，多个所述搅拌叶片沿所述搅拌杆的轴向分层设置。

具体地，每一所述搅拌叶片的表面上设置有多个搅拌齿。

本发明还提供一种采用上述任一项所述的出渣设备执行的土压平衡顶管施工的出渣方法，所述出渣方法包括：

通过所述水分测量装置检测所述渣斗内渣土的含水量；

利用所述送水装置根据所述渣斗内渣土的含水量控制所述所述出水口的开闭；

通过所述搅拌装置搅拌所述渣斗内的渣土与输送到所述渣斗内的水混合，形成混合浆；

通过输送泵将所述渣斗内的混合浆泵送至渣土池。

具体地，所述出渣方法还包括：在泵送混合浆的同时通过所述振动器振打所述渣斗的斗壁。

具体地，所述出渣方法还包括：在泵送完成所述混合浆之后，通过所述送水装置、所述搅拌装置和所述输送泵同时工作以对所述渣斗内腔进行清洗。

本发明提供一种土压平衡顶管施工的出渣设备，采用水分测量装置检测渣斗内渣土的水分含量，根据渣土的水分含量控制送水装置开闭，在渣斗内渣土水分含量过低的情况下送水装置的出水口打开向渣斗内送水，搅拌装置将渣斗内的渣土和水搅拌均匀形成混合浆，通过输送泵将渣斗内的混合浆泵送至渣土池，通过本发明提供的土压平衡顶管施工的出渣设备改变了渣土土质特点，将顶管机排出的非塑态的渣土改变为具有塑态土质特点的混合浆，之后将混合浆通过输送泵由工作井中泵送至地面上的渣土池，省略了来回搬运渣斗、吊装渣斗至地面的过程，节省了渣土的输送时间，提高了渣土的出渣效率。本发明还提供一种采用所述的出渣设备执行的土压平衡顶管施工的出渣方法。本发明提供的土压平衡顶管施工的出渣设备和出渣方法，改变了渣土的土质特点，将具有塑态土质特点的混合浆由地下直接泵送至地面的渣土池内，节省了渣土的输送时间，提高了渣土的出渣效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的土压平衡顶管施工的出渣设备的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的土压平衡顶管施工的出渣设备的俯视图；

图3是本发明实施方式提供的土压平衡顶管施工的出渣装置中振动器的结构示意图。

附图标记说明

1渣斗3水分测量装置

4送水装置5搅拌装置

6输送泵7振动器

8行走轮51搅拌杆

52搅拌驱动装置53搅拌叶片

71振打驱动装置72中间连接杆

73安装座74振打棒

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施方式提供一种土压平衡顶管施工的出渣装置，图1为土压平衡顶管施工的出渣装置的结构示意图，图2为土压平衡顶管施工的出渣装置的俯视图，如图1-图2所示，所述出渣设备包括渣斗1，土压平衡顶管施工中所述渣斗1的进渣口与顶管机的出渣口连通，用于盛放自所述顶管机的出渣口排出的渣土，所述出渣设备还包括：

水分测量装置3，安装在所述渣斗1内，用于检测所述渣斗1内渣土的含水量；

送水装置4，与所述水分测量装置3电连接，且所述送水装置4的出水口与所述渣斗1的进渣口连通，所述送水装置4用于通过所述出水口向所述渣斗1内输水，所述送水装置4还用于根据所述渣斗1内渣土的含水量控制所述出水口的开闭；

搅拌装置5，固定在所述渣斗1上，用于搅拌所述渣斗1内的渣土与水混合形成混合浆；

输送泵6，安装在所述渣斗1内且具有连通至渣土池的输送管道，用于将所述渣斗1内搅拌形成的混合浆泵送至所述渣土池。

本发明提供的土压平衡顶管施工的出渣设备，如图1所示，在土压平衡顶管施工中，顶管机在工作井中执行顶管施工，顶管机的出渣口与安放在工作井内的渣斗1的进渣口之间连通，土压平衡顶管施工中排出的渣土形态为膏状的非塑态，现有技术采用料斗运渣、吊装出渣的方式出渣效率低下，为了提高渣土的出渣效率，在非塑态的渣土排入渣斗1后，检测渣斗1内渣土的含水量，在渣土的含水量低于80％的情况下，控制送水装置4的出水口开启，向渣斗1内送水，搅拌装置5搅拌输入渣斗1内的渣土和水，使渣土和水混合形成混合浆，安装在渣斗1内的输送泵6通过与渣土池连通的输送管道将混合浆直接从渣斗1内泵送至渣土池内，期间无需搬运渣斗1，节省了运输时间。本发明提供的出渣设备，改变了自土压平衡顶管施工中的顶管机排出的渣土的土质特点，通过出渣设备将排入渣斗1内的渣土由非塑态转变为塑态的混合浆，之后通过输送泵6将混合浆泵送至地面上的渣土池内，节省了将渣土自地下输送至地面上的渣土池的输送时间，提高了渣土的出渣效率，同时降低了施工设备的投入，减轻了施工人员的劳动强度。

为了防止渣斗1的内壁粘附渣土，导致渣斗1内渣土残留，具体地，所述出渣设备还包括振动器7，所述振动器7固定在所述渣斗1上，用于振打所述渣斗1的斗壁。通过振动器7振打渣斗的斗壁，渣斗1的斗壁上附着的渣土脱落与水混合形成混合浆后被排出，确保渣斗1内没有渣土残留。

在一个实施例中，如图3所示，具体地，所述振动器7包括固定在所述渣斗1上的安装座73、振打驱动装置71、中间连接杆72和振打棒74，所述中间连接杆72的杆身可旋转安装在所述安装座73上，所述中间连接杆72一端与所述振打棒74固定连接，另一端与所述振打驱动装置71的驱动轴连接，所述中间连接杆72能够在所述振打驱动装置71的驱动轴的带动下旋转进而带动所述振打棒74转动振打所述渣斗1的斗壁。所述振打驱动装置71为液压油缸，液压油缸的活塞杆上开设有齿条，中间连接杆72与振打驱动装置71连接的一端的杆身上开设有与齿条匹配的齿轮，使得中间连接杆72与振打驱动装置71之间形成齿轮齿条连接结构，中间连接杆72可旋转安装在所述安装座73，在振打驱动装置71的驱动轴伸缩运动时，振打驱动装置71的驱动轴上的齿条带动与之啮合的中间连接杆72上齿轮顺时针或逆时针转动，进而带动振打棒74旋转摆动振打渣斗1的斗壁，通过振打棒74不断的振打斗壁能够防止渣土或混合浆粘附在渣斗1的内壁上，避免渣斗1内残留渣土。

为了方便渣斗移动，具体地，所述出渣设备还包括多个行走轮8，多个所述行走轮8安装在所述渣斗1外底面。

为了将渣斗1内的渣土和送水装置4送入渣斗1内的水混合，具体地，所述搅拌装置5包括搅拌杆51和搅拌驱动装置52，所述搅拌驱动装置52固定在所述渣斗1上，所述搅拌杆51一端与所述搅拌驱动装置52的驱动轴连接，另一端伸入到所述渣斗1内完成搅拌动作。通过搅拌装置5的搅拌，渣土与水混合形成混合浆，使得在土压平衡顶管施工中排出的渣土的土质特点得到改变，方便输送泵6将混合浆直接泵送到地面上的渣土池内，大大提高了渣土的出渣效率。

为了快速的将渣土和水混合，如图1所示，具体地，所述搅拌装置5还包括多个搅拌叶片53，多个所述搅拌叶片53沿所述搅拌杆51的轴向分层设置。在搅拌杆51的轴向分层设置搅拌叶片53，通过设置的多个搅拌叶片53能够将排入渣斗1内的渣土和水快速搅拌均匀，为了使搅拌速度更快，每层设置多个搅拌叶片53且每层设置的多个搅拌叶片53沿搅拌杆51的周向均布，从而加快搅拌速度，提高出渣效率。

在搅拌装置5搅拌渣土与水混合时，为了将渣土中的大块土块粉碎，防止输送泵6在泵送混合浆时不被混合浆中的大块土块堵塞，具体地，每一所述搅拌叶片53的表面上设置有多个搅拌齿。通过在每一搅拌叶片53的表面上设置的多个搅拌齿，增加了搅拌齿与渣土中大块土块的接触频率和摩擦力，能够快速的将渣土中的大块土块粉碎，使输送泵6在泵送混合浆时不被堵塞。

本发明还提供一种采用上述所述的出渣设备执行的土压平衡顶管施工的出渣方法，所述出渣方法包括：

通过所述水分测量装置3检测所述渣斗1内渣土的含水量；

利用所述送水装置4根据所述渣斗1内渣土的含水量控制所述出水口的开闭；

通过所述搅拌装置5搅拌所述渣斗1内的渣土与输送到所述渣斗1内的水混合，形成混合浆；

通过输送泵6将所述渣斗1内的混合浆泵送至渣土池。

具体地，所述出渣方法还包括：在泵送混合浆的同时通过所述振动器7振打所述渣斗1的斗壁。

在完成混合浆泵送后，需及时清洗渣斗1，防止渣斗1的内壁和输送管道的内壁及输送泵6内残留的混合浆凝固后造成堵塞，影响日后使用，具体地，所述出渣方法还包括：在泵送完成所述混合浆之后通过所述送水装置4、所述搅拌装置5和所述输送泵6同时工作对所述渣斗1的内腔进行清洗。清洗时，控制送水装置4向渣斗1内送水，启动搅拌装置5搅拌渣斗1内的水以清洗渣斗1的斗壁，最后通过输送泵6将渣斗1内的水排出，如此多次清洗，能够清洗渣斗1、输送泵6及输送管道内残留的混合浆，确保日后出渣设备的正常使用。

本发明提供一种土压平衡顶管施工的出渣设备，采用水分测量装置检测渣斗内渣土的水分含量，根据渣土的水分含量控制送水装置开闭，在渣斗内渣土水分含量过低的情况下送水装置的出水口打开向渣斗内送水，搅拌装置将渣斗内的渣土和水搅拌均匀形成混合浆，通过输送泵将渣斗内的混合浆泵送至渣土池，通过本发明提供的土压平衡顶管施工的出渣设备改变了渣土土质特点，将顶管机排出的非塑态的渣土改变为具有塑态土质特点的混合浆，之后将混合浆通过输送泵由工作井中泵送至地面上的渣土池，省略了来回搬运渣斗、吊装渣斗至地面的过程，节省了渣土的输送时间，提高了渣土的出渣效率。本发明还提供一种采用所述的出渣设备执行的土压平衡顶管施工的出渣方法。本发明提供的土压平衡顶管施工的出渣设备和出渣方法，改变了渣土的土质特点，将具有塑态土质特点的混合浆由地下直接泵送至地面的渣土池内，节省了渣土的输送时间，提高了渣土的出渣效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。