CN115721974A - 一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，属于盾构设备领域，通过排渣管路将盾构渣土排入备浆罐内，所述备浆罐包括罐体、进液管、中心管、旋转盘、动力部；所述进液管连通排渣管路；所述中心管竖向固定在罐体内底面上，中心管顶端和底端由筛网制成；所述旋转盘为倒锥台形，底端内侧面与中心管外侧面转动密封连接，中心管在转动连接处的上侧带有筛网；旋转盘顶边外侧面与动力部的电机传动的齿轮啮合，动力部带动旋转盘转动，使没有进入中心管的块体甩出旋转盘；所述中心管中部带有增压泵，对进入到中心管内的浆液进行加压，使浆液从中心管底端进入罐体内。通过该***能够将盾构排出的渣土直接制成所需泥浆，配合完成盾构注浆操作。

Description

一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***

技术领域

本发明涉及盾构施工浆液制备和注浆设备，具体涉及破碎产生的渣土制可直接使用的泥浆的装置。

背景技术

现有的注浆操作，通过浆液制备设备，混合水泥、粉煤灰、中砂、土和水制成注浆浆液，加注管片壁后。

现有技术中将泥浆纵向充入到泥浆罐内，利用下部的液流向上流动，使泥浆在纵向上有相对稳定的分区。这种设备不能用于现场处理渣土泥浆，泥浆排出后仍需要大面积堆放存储备用。因此，如果在渣土排出过程中完成合格浆液处理，配合注浆同步工作，减少渣土的大量存储堆放，降低施工难度和施工现场的管理难度。

发明内容

本申请实施例通过提供一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，解决了现有技术中渣土大量堆放，施工和管理难度大的问题，实现了渣土直接制成浆液的效果。

本申请实施例提供了一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，排渣管路和备浆罐，排渣管路将盾构渣土排入备浆罐内，所述备浆罐包括罐体、进液管、中心管、旋转盘、动力部；

所述罐体用于承装泥浆；

所述进液管连通排渣管路；

所述中心管竖向固定在罐体内底面上，中心管顶端和底端由筛网制成；

所述旋转盘为倒锥台形，底端内侧面与中心管外侧面转动密封连接，中心管在转动连接处的上侧带有筛网；

旋转盘顶边外侧面与动力部的电机传动的齿轮啮合，动力部带动旋转盘转动，使没有进入中心管的块体甩出旋转盘；

所述中心管中部带有增压泵，对进入到中心管内的浆液进行加压，使浆液从中心管底端进入罐体内。

进一步的，还包括隔网，隔网位于罐体的中下部，隔网周边与罐体内壁固定连接；中心管穿过隔网；

在隔网与罐底之间放置浮球，浮球为塑料空心球，密度比水小；浮球漂浮在隔网下侧面，并向下堆积；浮球占隔网下侧空间的体积比为1/4-3/4。

进一步的，浮球的直径为5-15厘米。

进一步的，所述浮球堆积量使得最下部的浮球底端高于中心管底端筛网的上端。

进一步的，备浆罐还包括气泵，气泵通过进气管向罐体底部泵气；进气管上开有均匀分布的通孔，通孔直径不大于2mm。

进一步的，隔网上部的空间内放置拌料球，拌料球包括球体和引气杆；

所述球体的直径不大于5cm；引气杆的长度不大于3cm；羽杆长度不大于5mm；每个引气杆上的羽杆数量不少于10根，相邻羽杆在引气杆长度方向上的间距不大于3mm；羽杆空余端指向球体，羽杆与引气杆的夹角为15-45°。

进一步的，所述拌料球还包括偏心块和储气罩；偏心块位于球体内，使球体重心偏离球心，偏向偏心块所在位置；

所述储气罩为直径比球体大的球壳，储气罩与球体同心，储气罩固定在引气杆上；储气罩开口为圆形，且球体的重心与球心连线过储气罩开口的圆心；储气罩开口位于球体的中下部。

进一步的，还包括进料组件，进料组件包括软管和进浆部，所述软管位于罐体内，软管一端与出料管连通；

软管的另一端与进浆部固定；

所述进浆部包括浮力部，浮力部的密度能够根据需要调整或更换，使浮力部带动软管的进料口漂浮在所需密度的浆液高度范围内。

进一步的，所述进浆部包括浮块、进浆口、内管和连接管；

浮块为圆柱形，内部中空，两端开口形成进浆口，内管与浮块内的圆柱形孔同轴转动连接，内管中心处连通连接管，连接管与软管连通；

浮块为所述浮力部。

进一步的，所述进浆部包括浮环、进料环、拉绳、引料环和调液泵；

浮环连通一个调液管，调液管与调液泵连通，调液泵通过调液管向浮环内注入液体和抽取液体，从而调整浮球的的重力，进而调整浮块在浆液中的上下高低的位置；所述浮环为所述浮力部；

进料环通过拉绳与浮环固定连接；进料环内侧面开有多个进料口，进料环通过软管与固定在罐体外的引料环连通，引料环与出料管连通。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在罐体内的浆液上浮过程中，浆液中水和黏土砂石颗粒上涌速率不同，在纵向上形成不同的密度的分层，通过调整进浆增压压力能够调整排浆时的浆液密度；通过旋转盘能够排除掉大块的物料。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2带有拌料球的装置结构示意图；

图3拌料球结构示意图；

图4拌料球带有偏心块和储气罩的结构示意图；

图5第一种进料组件结构示意图；

图6带有第二种进料组件的本发明结构示意图。

图中，备浆罐100、罐体110、进液管120、中心管130、增压泵131、旋转盘140、动力部150、气泵160、进气管161、隔网170、出料管181；

浮球200、拌料球300、球体310、引气杆320、羽杆321、偏心块330、储气罩340；

过渡罐400、注浆管410、负压泵500；

进料组件600、软管610、进浆部620、浮块621、进浆口622、内管623、连接管624；浮环625、进料环626、拉绳627；引料环630、调液泵640、调液管641。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现场浆液处理过程包括：渣土的排出堆放，渣土的筛分，选取适当颗粒大小的土颗粒进行制浆操作，混合水泥等组分之后进行注浆操作。其中渣土的排出和筛分需要大量的场地。基于此，渣土输送至地面作业场地后，进行快速的处理，直接制成所要求的泥浆，则不再需要进行面积堆放和筛分操作，节省空间和时间，降低施工和管理难度。泥浆可用于与水泥、聚苯丙烯溶液等组分，制成同步浆液，加注到管片壁后。

实施例一

如图1所示，一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，排渣管路和备浆罐100，排渣管路将盾构渣土排入备浆罐100内，

所述备浆罐100包括罐体110、进液管120、中心管130、旋转盘140、动力部150；

所述罐体110用于承装泥浆；

所述进液管120连通排渣管路；

所述中心管130竖向固定在罐体110内底面上，中心管130顶端和底端由筛网制成；

所述旋转盘140为倒锥台形，底端内侧面与中心管130外侧面转动密封连接，中心管130在转动连接处的上侧带有筛网；

旋转盘140顶边外侧面与动力部150的电机传动的齿轮啮合，动力部150带动旋转盘140转动，使没有进入中心管130的块体甩出旋转盘；

所述中心管130中部带有增压泵，对进入到中心管130内的浆液进行加压，使浆液从中心管130底端进入罐体110内。

实际使用时，浆液流到旋转盘140上，通过中心管130的增压冲入到罐体110内。旋转盘140转动，把中心管130顶端滤出的块体甩出。块体是大块的泥块和石块。

进入罐体110内，罐体的限制下，液体上流。大块碎石渣土因密度原因下沉，由旋转杆151拨到排石槽131内排出。在罐体内的浆液上浮过程中，浆液中水和黏土砂石颗粒上涌速率不同，在纵向上形成不同的密度的分层，通过调整进增压的浆液压力能够调整排浆时的浆液密度。

为了稳定纵向范围内，浆液的流动方向和速率，需要对进入罐体的浆体的流动进行限制，增加隔网170，隔网170位于罐体110的中下部，隔网170周边与罐体110内壁固定连接；

在隔网170与罐底之间放置浮球200，浮球200为塑料空心球，密度比水小；浮球200的浆液内漂浮在隔网170下侧面，并向下堆积；浮球200占隔网170下侧空间的体积比为1/4-3/4。浮球200的直径为5-15厘米。所述浮球200堆积量使得最下部的浮球底端高于于中心管底端出液位置的最高点。

浮球200的作用有三个：1、缓冲浆液的冲击使浆液向上流动，较大的颗粒与浮球接触，浮球与浮球之间挤压换位，能够缓冲浆液冲击，使浆液稳定的向上流动；2、减少浆液旋流，浮球缓冲浆液的水平流动，限制浆液的环向流动，使浆液整体纵向移动，减少旋流；3、隔离大块渣土上流，浮球堆积，在浮球之间形成浆液上流的通道，控制浮球大小和堆积量，能够调整限制浆液中块状物料的最大上流直径，大块的泥土经过浆液冲击后才能再次进入到上层空间，提高浆液均匀性。

实施例二

为了进一步的稳定浆液上流方向，并能够有效控制浆液上流速率，作进一步的改良如图2所示备浆罐100还包括气泵160，气泵160通过进气管161向罐体110内泵气；进气管161上开有均匀分布的通孔，通孔直径不大于2mm。

当然，进气管161也可以是一个环形管，均匀的向浆体内充气泡。

在浆体内形成气泡的原因有三个：1、浆体内包括碎石和黏土，要在空间有限的罐体110内快速地分离，并让黏土颗粒能够快速上浮到设计高度，难度较大。冲入气泡后，气泡直径小，上浮速率快，能够加速粘度颗粒上浮，便于在适当区域抽取所需的浆液；2、气泡迅速上浮，强制引导浆液流向，纵向流动，避免浆液在罐体内产生紊流，有利于浆体分层；3、气泡携带黏土颗粒上浮，能够改变现有技术中利用液体自行上流形成浆液悬浮区、膨胀区的纵向高度，通过调整进气量，气流流速，以及进气管通孔孔径，能够调整气泡的直径大小以及进入浆液的初始速率；因为黏土颗粒与气泡一同上浮，因此受气泡直径和上浮速率的影响，能够使所需要的黏土状态集中在某一个区域，便于控制浆体物化状态，质量更精准；如此，在盾构机所处空间有限的情况下，能够更有效的快速获取所需浆液。实质上是增加了一种控制浆液质量的手段。

实施例三

实施例二中气泡上浮附着黏土颗粒的作用，控制难度较大，因为气泡在上浮过程中会结合，形成大气泡，会降低和干扰附着黏土移动的效果。因此，增加拌料球300，配合气泡一同作用，使浆液纵向分区更稳定。如图3-4所示。

所述拌料球300包括球体310和引气杆320，所述引气杆320均布在球体310表面，引气杆320轴线垂直与球体310表面，所述引气杆320上均匀固定羽杆321，羽杆321与引气杆320轴线夹角在15-45度范围内，羽杆321空余端指向球体310；

拌料球300能够悬浮在浆液内或密度比浆液大，但气泡粘附在引气杆320上后，拌料球300能够自行上浮。

所述球体310的直径不大于5厘米；引气杆320的长度不大于3cm；羽杆321长度不大于5mm；每个引气杆320上的羽杆数量不少于10根，相邻羽杆在引气杆长度方向上的间距不大于3mm。

为了让拌料球300稳定的上浮，对球体结构做进一步的改良。如图3所示。

所述拌料球300还包括偏心块330和储气罩340；偏心块330位于球体310内，使球体重心偏离球心，偏向偏心块所在位置；

所述储气罩340为直径比球体310大的球壳，储气罩340与球体同心，储气罩340固定在引气杆320上；储气罩340开口为圆形，且球体310的重心与球心连线过储气罩340开口的圆心；储气罩340开口位于球体310的中下部。

气泡沿着引气杆上移，进入储气罩340内，使拌料球300上浮。拌料球的大小是固定的，气体量达到上浮要求时，上浮的速率在可控范围内。因此，相比气泡，更有利于附着黏土颗粒在特定区域形成特定密度的黏土浆液。可控性更强，实际操作时，控制主要控制进气量和拌料球数量即可。

实施例四

为了能够准确的抽取所需密度的浆液，对抽取浆液的装置做进一步的改良。如图2-6所示。

还包括进料组件600，进料组件包括软管610和进浆部620，所述软管610位于罐体110内，软管610一端与排液口连通；

软管610的另一端与进浆部620固定；

所述进浆部620包括浮力部，浮力部的密度可根据需要调整或更换，使浮力部带动软管610的进料口漂浮在所需密度的浆液高度范围内。

这样，能够精准的抽吸所需密度的浆体，便于控制注浆质量。

其中一种实现方式：进浆部620包括浮块621、进浆口622、内管623和连接管624；

浮块621为圆柱形，内部中空，两端开口形成进浆口622，内管623与浮块内的圆柱形孔同轴转动连接，内管623中心处连通连接管624，连接管与软管610连通。如图4-5所示。

第二种实现方式，浮环625连通一个调液管641，调液管641与调液泵640连通，调液泵640通过调液管641向浮环625内注入液体和抽取液体，从而调整浮球的625的重力，进而调整浮球在浆液中的上下高低的位置；

所述进料环626通过拉绳627与浮环625固定连接；进料环626内侧面开有多个进料口，进料环626通过软管610与固定在罐体110外的引料环630连通，引料环630与出料管181连通。

抽取的浆液进入到过渡罐400内，通过负压泵500在过渡罐400内形成负压，使浆液中的气泡破裂排出。负压真空度，根据浆液实际情况进行调整。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，包括排渣管路和备浆罐（100），排渣管路将盾构渣土排入备浆罐（100）内，其特征在于，

所述备浆罐（100）包括罐体（110）、进液管（120）、中心管（130）、旋转盘（140）、动力部（150）；

所述罐体（110）用于承装泥浆；

所述进液管（120）连通排渣管路；

所述中心管（130）竖向固定在罐体（110）内底面上，中心管（130）顶端和底端由筛网制成；

所述旋转盘（140）为倒锥台形，底端内侧面与中心管（130）外侧面转动密封连接，中心管（130）在转动连接处的上侧带有筛网；

旋转盘（140）顶边外侧面与动力部（150）的电机传动的齿轮啮合，动力部（150）带动旋转盘（140）转动，使没有进入中心管（130）的块体甩出旋转盘；

所述中心管（130）中部带有增压泵，对进入到中心管（130）内的浆液进行加压，使浆液从中心管（130）底端进入罐体（110）内。

2.根据权利要求1所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，还包括隔网（170），隔网（170）位于罐体（110）的中下部，隔网（170）周边与罐体（110）内壁固定连接；中心管（130）穿过隔网（170）；

在隔网（170）与罐底之间放置浮球（200），浮球（200）为塑料空心球，密度比水小；浮球（200）漂浮在隔网（170）下侧面，并向下堆积；浮球（200）占隔网（170）下侧空间的体积比为1/4-3/4。

3.根据权利要求2所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，浮球（200）的直径为5-15厘米。

4.根据权利要求2所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，所述浮球（200）堆积量使得最下部的浮球底端高于中心管（130）底端筛网的上端。

5.根据权利要求2所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，备浆罐（100）还包括气泵（160），气泵（160）通过进气管（161）向罐体（110）底部泵气；进气管（161）上开有均匀分布的通孔，通孔直径不大于2mm。

6.根据权利要求2所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，隔网（170）上部的空间内放置拌料球（300），拌料球包括球体（310）和引气杆（320）；

所述球体（310）的直径不大于5cm；引气杆（320）的长度不大于3cm；羽杆（321）长度不大于5mm；每个引气杆（320）上的羽杆数量不少于10根，相邻羽杆在引气杆长度方向上的间距不大于3mm；羽杆空余端指向球体（310），羽杆与引气杆（320）的夹角为15-45°。

7.根据权利要求6所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，所述拌料球（300）还包括偏心块（330）和储气罩（340）；偏心块（330）位于球体（310）内，使球体重心偏离球心，偏向偏心块所在位置；

所述储气罩（340）为直径比球体（310）大的球壳，储气罩（340）与球体同心，储气罩（340）固定在引气杆（320）上；储气罩（340）开口为圆形，且球体（310）的重心与球心连线过储气罩（340）开口的圆心；储气罩（340）开口位于球体（310）的中下部。

8.根据权利要求1所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，还包括进料组件（600），进料组件包括软管（610）和进浆部（620），所述软管（610）位于罐体（110）内，软管（610）一端与出料管（181）连通；

软管（610）的另一端与进浆部（620）固定；

所述进浆部（620）包括浮力部，浮力部的密度能够根据需要调整或更换，使浮力部带动软管（610）的进料口漂浮在所需密度的浆液高度范围内。

9.根据权利要求8所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，所述进浆部（620）包括浮块（621）、进浆口（622）、内管（623）和连接管（624）；

浮块（621）为圆柱形，内部中空，两端开口形成进浆口（622），内管（623）与浮块内的圆柱形孔同轴转动连接，内管（623）中心处连通连接管（624），连接管与软管（610）连通；

浮块（621）为所述浮力部。

10.根据权利要求8所述的盾构渣土壁后浆液循环制备注浆***，其特征在于，

所述进浆部（620）包括浮环（625）、进料环（626）、拉绳（627）、引料环（630）和调液泵（640）；

浮环（625）连通一个调液管（641），调液管（641）与调液泵（640）连通，调液泵（640）通过调液管（641）向浮环（625）内注入液体和抽取液体，从而调整浮球的（625）的重力，进而调整浮块在浆液中的上下高低的位置；所述浮环（625）为所述浮力部；

进料环（626）通过拉绳（627）与浮环（625）固定连接；进料环（626）内侧面开有多个进料口，进料环（626）通过软管（610）与固定在罐体（110）外的引料环（630）连通，引料环（630）与出料管（181）连通。

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