一种泥水盾构用采石箱及盾构机的制作方法

1.本发明涉及盾构设备领域，尤其涉及一种泥水盾构用采石箱及盾构机。


背景技术：

2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
3.泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。
4.对于一些硬度较大的掘进地层，如中风化凝灰质含砾砂岩，砾石强度高，通过破碎机及格栅进入泥浆管路的石块尺寸达20cm
×
24.5cm
×
35cm，而格栅尺寸只有20cm
×
25cm，导致排浆管路滞排、排浆泵卡泵。现有常规处理方式为：在排浆管路的下部安装落石箱，以进行石料、石块的收集，但因为石块密度大，在落石箱部位浆液流速慢，常出现还未收集到影响环流系统的大石块落石箱就被可正常排出的小石块、碎屑填充满，需经常开箱清理，未起到相应效果，反而增加了大量的额外工作。另外，落石箱的体积庞大，制作、运输及安装困难，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种泥水盾构用采石箱及盾构机，能够在盾构过程中对大尺寸的石块进行有效采集，防止大尺寸的石块堵塞排浆管，保证环流系统的正常、高效运行。
6.为实现上述目的，提供以下技术方案：
7.第一方面，提供一种泥水盾构用采石箱，包括：
8.第一弯管和第二弯管，所述第一弯管的一端和所述第二弯管的一端连通，所述第一弯管的另一端和所述第二弯管的另一端被配置为分别与排浆管连通，且沿泥浆流动方向，所述第一弯管位于所述第二弯管的后方；
9.第一格栅，设置于所述排浆管内，并位于所述第一弯管和所述排浆管的连接处，所述第一格栅与所述排浆管的轴向呈夹角，以将大于预设尺寸的石块引导至所述第一弯管内；
10.第二格栅，设置于所述第二弯管内，并位于所述第二弯管和所述排浆管的连接处，所述第二格栅用于阻挡大于所述预设尺寸的石块进入所述排浆管。
11.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第一格栅包括多个第一栅条，多个所述第一栅条平行且间隔设置。
12.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第一栅条与所述排浆管的
轴向的夹角为30
°
。
13.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第二格栅包括多个第二栅条和多个第三栅条，所述第二栅条与所述第三栅条呈夹角。
14.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，多个所述第二栅条沿所述排浆管的轴向间隔设置，每个所述第二栅条均垂直于所述排浆管的轴向，所述第三栅条与所述第二栅条垂直，且多个所述第三栅条间隔设置。
15.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第一格栅与所述排浆管焊接；和/或，
16.所述第二格栅与所述第二弯管焊接。
17.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第一弯管和所述第二弯管的圆心角均为90
°
。
18.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，所述第一弯管上设置有第一清渣管，所述第一清渣管远离所述第一弯管的一端为第一清渣口，所述第一清渣口设置有能打开的第一盖体；
19.所述第二弯管上设置有第二清渣管，所述第二清渣管远离所述第二弯管的一端为第二清渣口，所述第二清渣口设置有能打开的第二盖体。
20.作为本发明的泥水盾构用采石箱的一种可选方案，还包括排浆球阀，所述排浆球阀设置于所述第二弯管上，并位于所述第二格栅和所述排浆管之间。
21.第二方面，提供一种盾构机，包括如上所述的泥水盾构用采石箱，盾构机还包括排浆管。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明提供的泥水盾构用采石箱，其与盾构机的环流系统的排浆管连接，泥浆及石块经排浆管由掘进前端流向地面，该泥水盾构用采石箱用于在盾构过程中对大尺寸的石块进行有效采集，防止大尺寸的石块堵塞排浆管，保证环流系统的正常、高效运行。泥浆及石块经过第一格栅时，泥浆及小尺寸的石块可顺利通过第一格栅，大于预设尺寸的石块则无法通过第一格栅，并被第一格栅引导至第一弯管中，并进入第二弯管中。第二格栅用于阻挡大于预设尺寸的石块进入排浆管。同时，第二格栅也用于使误入第一弯管和第二弯管的小于预设尺寸的石块通过。第一格栅和第一弯管用于对大于预设尺寸的石块进行采集，第二弯管及设于其内的第二格栅用于对大于预设尺寸的石块进行收集，使得只有泥浆和小尺寸的石块继续在排浆管内流动，从而防止排浆管堵塞，保证环流系统的正常运行。当第二弯管内收集满大于预设尺寸的石块后，第一弯管也用于收集大于预设尺寸的石块。
24.本发明提供的盾构机，包括上述的泥水盾构用采石箱，能够在盾构过程中对大尺寸的石块进行有效采集，防止大尺寸的石块堵塞排浆管，保证环流系统的正常、高效运行。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的泥水盾构用采石箱的示意图一；
27.图2为本发明实施例提供的泥水盾构用采石箱的示意图二。
28.附图标记：
29.100、排浆管；
30.1、第一弯管；2、第二弯管；3、第一格栅；4、第二格栅；5、第一清渣管；6、第一盖体；7、第二清渣管；8、第二盖体；9、排浆球阀；10、抱箍；
31.31、第一栅条；
32.41、第二栅条；42、第三栅条。
具体实施方式
33.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.本实施例提供一种泥水盾构用采石箱，其与盾构机的环流系统的排浆管(主排浆管)连接，泥浆及石块经排浆管由掘进前端流向地面，该泥水盾构用采石箱用于在盾构过程中对大尺寸的石块进行有效采集，防止大尺寸的石块堵塞排浆管，保证环流系统的正常、高效运行。
37.如图1和图2所示，本实施例的泥水盾构用采石箱包括第一弯管1、第二弯管2、第一格栅3和第二格栅4。第一弯管1的一端和第二弯管2的一端连通，第一弯管1的另一端和第二弯管2的另一端分别与排浆管100连。沿泥浆的流动方向(平行于排浆管100的轴向)，第一弯管1位于第二弯管2的后方，即第一弯管1更靠近排浆管100的进口，第二弯管2更靠近排浆管100的出口。第一格栅3设置于排浆管100，并位于第一弯管1和排浆管100的连接处，第一格栅3与排浆管100的轴向呈夹角，以将大于预设尺寸的石块引导至第一弯管1内。泥浆及石块经过第一格栅3时，泥浆及小尺寸的石块可顺利通过第一格栅3，大于预设尺寸的石块则无法通过第一格栅3，并被第一格栅3引导至第一弯管1中，并进入第二弯管2中。第二格栅4设置于第二弯管2内，并位于第二弯管2和排浆管100的连接处，第二格栅4用于阻挡大于预设尺寸的石块进入排浆管100。同时，第二格栅4也用于使误入第一弯管1和第二弯管2的小于
预设尺寸的石块通过。第一格栅3和第一弯管1用于对大于预设尺寸的石块进行采集，第二弯管2及设于其内的第二格栅4用于对大于预设尺寸的石块进行收集，使得只有泥浆和小尺寸的石块继续在排浆管100内流动，从而防止排浆管100堵塞，保证环流系统的正常运行。当第二弯管2内收集满大于预设尺寸的石块后，第一弯管1也用于收集大于预设尺寸的石块。
38.优选地，第一弯管1和第二弯管2均位于排浆管100的上方。
39.可以理解的是，预设尺寸为不堵塞排浆管100的石块的最大尺寸。本实施例中，预设尺寸为15cm。在其他实施例中，可根据掘进土层的地质及排浆管100的尺寸来设定预设尺寸。
40.可选地，第一格栅3包括多个第一栅条31，多个第一栅条31平行且间隔设置。相邻两第一栅条31的尺寸为预设尺寸。示例性地，第一栅条31为钢筋。本实施例中，排浆管100为内径500mm、壁厚40mm的钢管。第一栅条31设置有两个，两个第一栅条31的净距为15cm。
41.可选地，第一栅条31与排浆管100的轴向的夹角为30
°
。第一栅条31包括第一端和第二端，第一端更靠近排浆管100的出口，第二端更靠近第一弯管1。在其他实施例中，也可根据具体情况对第一栅条31与排浆管100的轴向的夹角进行调整。
42.可选地，第二格栅4包括多个第二栅条41和多个第三栅条42，第二栅条41与第三栅条42呈夹角。第二栅条41与第三栅条42之间形成格栅孔，让泥浆及误入第一弯管1和第二弯管2的小于预设尺寸的石块通过并进入排浆管100。
43.本实施例中，多个第二栅条41沿排浆管100的轴向间隔设置，每个第二栅条41均垂直于排浆管100的轴向，第三栅条42与第二栅条41垂直，且多个第三栅条42间隔设置。示例性地，第二栅条41和第三栅条42均为钢筋。相邻两第二栅条41的净距为15cm，相邻两第三栅条42的净距也为15cm。
44.可选地第一格栅3与排浆管100焊接，施工方便，且连接可靠。第二格栅4与第二弯管2焊接，施工方便，且连接可靠。
45.可选地，第一弯管1和第二弯管2的圆心角均为90
°
，即第一弯管1和第二弯管2均为四分之一的圆管，便于石块在第一弯管1和第二弯管2内顺利流动。
46.可选地，第一弯管1上设置有第一清渣管5，第一清渣管5远离第一弯管1的一端为第一清渣口，第一清渣口设置有能打开的第一盖体6。第二弯管2上设置有第二清渣管7，第二清渣管7远离第二弯管2的一端为第二清渣口，第二清渣口设置有能打开的第二盖体8。当第一弯管1和第二弯管2内收集满大于预设尺寸的石块后，打开第一盖体6和第二盖体8，以清理出石块。
47.可选地，第一清渣管5设置于第一弯管1的腰部。第一清渣管5与第一弯管1焊接。第一盖体6为钢板。第一盖体6与第一清渣管5之间通过抱箍10连接，便于第一盖体6的快速拆装，提高清理石块的效率，恢复施工速度快。
48.类似地，第二清渣管7设置于第二弯管2的腰部。第二清渣管7与第二弯管2焊接。第二盖体8为钢板。第二盖体8与第二清渣管7之间通过抱箍10连接，便于第二盖体8的快速拆装，提高清理石块的效率，恢复施工速度快。
49.可选地，第一弯管1和第二弯管2为一体成型(如铸造)的一体式结构，节省加工工序，且整体结构强度高。
50.可选地，该泥水盾构用采石箱还包括排浆球阀9，排浆球阀9设置于第二弯管2上，
并位于第二格栅4和排浆管100之间。拆除第一盖体6和第二盖体8时，需要对第一弯管1和第二弯管2进行泄压，此时，打开排浆球阀9，使第二弯管2内的少量泥浆排出即可。
51.本实施例还提供一种盾构机，包括上述的泥水盾构用采石箱，该盾构机还包括排浆管100。该盾构机的环流系统能够正常、高效运行。该盾构机尤其适用于对地质较硬的土层(如中风化凝灰质含砾砂岩)的掘进。
52.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。