掘进施工系统的制作方法

1.本实用新型涉及掘进机械技术领域，特别涉及一种掘进施工系统。

背景技术：

2.随着基建的迅速发展，地下空间和隧道建设已面临高水压、低埋深、长距离、复杂多变的地质条件，为满足地质条件需根据不同地质工况条件选用不同形式的盾构机及其施工方法、在对涌水层、涌沙层或软弱地层进行施工的过程中，通常需要通过掘进施工系统出碴并维护开挖面的稳定。
3.相关技术中的掘进施工系统通过盾构机由始发井朝向接受井方向掘进，然而，掘进过程中，盾构机容易受到复杂地质条件影响而偏离原有掘进方向，或在掘进过程中造成土壁坍塌破坏，影响掘进效果。

技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种掘进施工系统，旨在克服上述现有技术的不足，减少开挖的端面侧周土壁坍塌，导向盾构机的掘进方向，进一步地提高掘进施工系统的工作稳定性。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的掘进施工系统，包括钻进组件、泥浆循环组件及控制组件。所述钻进组件包括盾构机及入口环，所述入口环设于掘进方向的起始端，并用于引导所述盾构机沿掘进方向运动；所述泥浆循环组件包括泥浆处理装置、注浆管路及排浆管路，所述盾构机设有泥水仓及挖掘仓，所述注浆管路连通所述泥浆处理装置与所述挖掘仓，所述排浆管路连通所述泥浆处理装置与所述泥水仓；所述控制组件电性连接所述盾构机及所述泥浆处理装置，并用于控制所述盾构机及所述泥浆处理装置。
6.在本实用新型一实施例中，所述入口环包括挡水圈以及至少两个止动圈，所述挡水圈夹设于至少两个所述止动圈之间，所述止动圈固定连接所述挡水圈。
7.在本实用新型一实施例中，所述入口环还包括多个止动件，多个所述止动件设于所述止动圈背离掘进方向的一侧，并环绕所述挡水圈的形状中心间隔设置。
8.在本实用新型一实施例中，所述泥浆处理装置包括调整缸、沉淀缸以及泥水分离机。所述排浆管路连通所述沉淀缸与所述泥水仓；所述注浆管路连通所述调整缸与所述挖掘仓；所述泥水分离机设于所述沉淀缸，所述控制组件电性连接所述泥水分离机。
9.在本实用新型一实施例中，泥浆循环组件还包括给料泵和排料泵。所述给料泵电性连接所述控制组件，所述给料泵设于所述注浆管路；所述排料泵电性连接所述控制组件，所述排料泵设于所述排浆管路。
10.在本实用新型一实施例中，所述泥浆循环组件还包括回流管路，所述回流管路连通所述注浆管路及所述排浆管路。
11.在本实用新型一实施例中，所述盾构机包括机本体、顶推结构、顶管以及支撑台。所述泥水仓及挖掘仓设于所述机本体；所述顶推结构设于所述机本体背离掘进方向的一
侧，所述控制组件电性连接所述顶推结构，所述顶推结构用于为所述机本体提供掘进方向的推力；所述顶管具有相对的两端，所述顶管一端固定连接所述机本体，另一端固定连接所述顶推结构，所述顶管用于将所述顶推结构产生的推力传递至所述机本体；所述支撑台设于所述顶推结构下侧，并用于支撑所述顶推结构。
12.在本实用新型一实施例中，所述顶推结构包括顶铁、靠背以及液压千斤顶。所述顶铁固定连接所述顶管；所述靠背设于所述顶铁背离掘进方向的一侧；所述液压千斤顶具有相对的两端，所述液压千斤顶的两端固定连接所述顶铁与所述靠背，所述液压千斤顶用于为所述顶铁提供掘进方向的推力。
13.在本实用新型一实施例中，所述控制组件包括液压单元和中控台。所述液压单元电性连通所述盾构机；所述中控台电性连接所述盾构机及所述泥浆处理装置，并用于控制所述液压单元、所述盾构机及所述泥浆处理装置。
14.在本实用新型一实施例中，所述控制组件还包括激光经纬仪、注浆流量检测器以及排浆流量检测器。所述激光经纬仪电性连接所述中控台，所述激光经纬仪设于盾构机背离掘进方向的一侧，并用于测量所述盾构机是否偏离掘进方向；所述注浆流量检测器电性连接所述中控台；所述排浆流量检测器电性连接所述中控台。
15.本实用新型技术方案通过采用控制组件控制盾构机沿掘进方向对土壤进行破碎，掘进过程中通过泥浆循环组件向挖掘仓输送泥浆并形成泥浆护壁，维持开挖面稳定，同时在掘进的起始端设置入口环，进一步引导盾构机掘进，保证掘进效果，进一步地提高掘进施工系统的工作稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型掘进施工系统一实施例的结构示意图；
18.图2为图1中a处的局部放大图；
19.图3为图1中实施例入口环的结构示意图；
20.图4为图1中实施例入口环隐藏止动件的结构示意图；
21.图5为本实用新型掘进施工系统另一实施例的部分结构俯视图。
22.附图标号说明：
[0023][0024][0025]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0028]
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0029]
参照图1至图5所示，本实用新型提出一种掘进施工系统。
[0030]
结合参照图1至图4，在本实用新型一实施例中，掘进施工系统包括钻进组件、泥浆循环组件及控制组件。钻进组件包括盾构机及入口环，入口环设于掘进方向的起始端，并用于引导盾构机沿掘进方向运动；泥浆循环组件包括泥浆处理装置、注浆管路及排浆管路，盾构机设有泥水仓及挖掘仓，注浆管路连通泥浆处理装置与挖掘仓，排浆管路连通泥浆处理
装置与泥水仓；控制组件电性连接盾构机及泥浆处理装置，并用于控制盾构机及泥浆处理装置。
[0031]
具体地，在掘进施工系统的工作过程开始前，在掘进方向的起始端设置出口环，其可以是焊接于钢管桩围堰一侧，也可以是设置于混泥土墙体并固定，本技术对此不作具体限定；在泥浆处理装置中添加初始的工作用泥浆的组分并将其混合以制得注入泥浆，所添加的工作用泥浆的组分可以是膨润土溶液、水泥、水或其它掘进机械技术领域中常见的溶剂，各组分混合的比例对应所需掘进的土层实际地质情况进行调整，以达到最佳的使用效果。
[0032]
在掘进施工系统的工作过程中，泥浆处理装置对注入泥浆施加压力并将其通过注浆管路输送至盾构机中设于掘进方向一侧的挖掘仓，以辅助盾构机对于挖掘方向的土层进行挖掘破碎，挖掘后的切削碎土与使用后的泥浆排入泥水仓并在泥水仓中混合为排出泥浆，排出泥浆由泥水仓通过排浆管路进一步地输送回泥浆处理装置，排出泥浆(图1中箭头表示掘进施工系统中注入泥浆和排出泥浆的流动方向)在泥浆处理装置中被其重新处理为注入泥浆，如此往复，不需要额外的多次添加泥浆即可完成整个工作过程，提高了掘进施工系统的实际工作效率，并减少工作所需成本。
[0033]
需要说明的是，在盾构机掘进的开挖面，随着加压后的注入泥浆不断渗入土体，注入泥浆中的沙土颗粒填入土体孔隙中，可以形成渗透系数非常小的泥膜，泥膜减小了开挖面的压力损失，使泥水压力可以有效的作用于开挖面，从而防止了开挖面的变形及崩塌，进一步地增加了掘进施工系统的工作稳定性。
[0034]
如图1至图4所示，在本实用新型一实施例中，入口环包括挡水圈以及至少两个止动圈，挡水圈夹设于至少两个止动圈之间，止动圈固定连接挡水圈。
[0035]
可以理解的是，挡水圈用于引导盾构机掘进方向并密闭掘进方向入口以避免钻井过程中可能产生的地下水流对掘进过程的干扰，挡水圈的材质可以是金属、塑料或橡胶，本技术对其不作具体限定；至少两个止动圈设于挡水圈的两侧，并用于固定挡水圈，其可以是焊接于钢管桩围堰或固定于土层的圈体，两个止动圈与挡水圈之间可以是焊接、螺栓连接或插接等方式，本技术对此不作具体限定。
[0036]
示例性的，如图2至图4所示，止动圈与挡水圈可以是的螺栓连接，止动圈与挡水圈上对应设置相同位置及尺寸的通孔，其所设置的通孔数量也对应相同，通过穿设于通孔的螺栓与螺母配合固定止动圈与挡水圈，使其具有固定的相对位置。如此设置，结构简单，安装方便，在不额外增加生产成本的同时保证了较好的安装稳定性，进一步地提高了掘进施工系统的工作稳定性。
[0037]
结合参照图1至图4，在本实用新型一实施例中，入口环还包括多个止动件，多个止动件设于止动圈背离掘进方向的一侧，并环绕挡水圈的形状中心间隔设置。
[0038]
可以理解的是，止动件用于进一步地固定止动圈与挡水圈，使其具有固定的相对位置，并防止在挡水圈设置为柔性材质时，可能产生形变并影响止水效果，设于止动圈背离掘进方向一侧的多个止动件与止动圈固定连接，止动件与挡水圈可以是焊接或螺栓连接，本技术对此不作具体限定。示例性的，止动件上开设有腰形槽口，螺栓穿设于腰形槽口并将止动件、止动圈与挡水圈固定连接，腰形槽口使止动件在朝向挡水圈形状中心的方向可以调整其安装位置，以达到更好的止水效果，进一步地增加了掘进施工系统的工作稳定性。
[0039]
如图1所示，在本实用新型一实施例中，泥浆处理装置包括调整缸、沉淀缸以及泥水分离机。注浆管路连通调整缸与挖掘仓；排浆管路连通沉淀缸与泥水仓；泥水分离机设于沉淀缸，泥水分离机设于沉淀缸，控制组件电性连接泥水分离机。
[0040]
具体地，调整缸用于添加初始的工作用泥浆的组分，泥浆处理装置还可以包括搅拌机，搅拌机设于调整缸，并用于对调整缸内的各组分进行搅拌混合以得到注入泥浆。注入泥浆经由注浆管路输送至挖掘仓并辅助盾构机的挖掘过程，挖掘后的切削碎土与泥浆排入泥水仓并由排浆管路输送至沉淀缸。沉淀缸用于将排出泥浆进行沉淀，沉淀缸上侧连通泥水分离机，泥水分离机可以包括振动筛及旋流器，振动筛用于将泥浆中的粗颗粒杂物进行筛选以得到粗筛泥浆及泥渣，粗筛泥浆由旋流器进一步筛选以得到精筛泥浆及泥渣，精筛泥浆再次注入调整缸以便其处理得到注入泥浆，如此往复，进行泥浆的循环使用。需要说明的是，分离后的泥渣中可以掺入一定比例的吸水剂，如丙烯酸盐。将泥渣中的水分吸收，使流体状态的泥渣变为便于运输的固体状态。如此设置，减少泥浆中可能出现的杂质，及其可能对泥浆输送过程中可能产生的影响，进一步地增加了掘进施工系统的工作稳定性。
[0041]
如图1所示，在本实用新型一实施例中，泥浆循环组件还包括给料泵和排料泵。给料泵电性连接控制组件，给料泵设于注浆管路；排料泵电性连接控制组件，排料泵设于排浆管路。
[0042]
可以理解的是，给料泵用于提供注入泥浆在注浆管路内由调整缸输送至挖掘仓的过程中的运输动力；排料泵用于提供排出泥浆在排浆管路内由泥水仓输送至沉淀缸的运输动力。给料泵及排料泵可以是往复泵、离心泵、旋转泵或液体运动作用泵等可以实现输送过程的执行元件，本技术对此不作具体限定。给料泵及排料泵可以通过电性连接的控制组件控制其运输速度等参数，可以适应性的根据所掘进的土层状况调整参数以获得更好的运输效果，进一步地，提高了掘进施工系统的工作稳定性。
[0043]
如图1所示，在本实用新型一实施例中，泥浆循环组件还包括回流管路，回流管路连通注浆管路及排浆管路。
[0044]
可以理解的是，在掘进施工系统的工作过程完成后，掘进施工系统可以在其它位置重新进行隧道掘进过程，为便于掘进施工系统位置的调整以及各组件的回收再利用，可以在注浆管路靠近盾构机的末端设置第一辅助管路，第一辅助管道连通注浆管路及挖掘仓，同样的，在排浆管路靠近盾构机的末端设置第二辅助管路，第二辅助管路连通排浆管路及泥水仓，回流管路设于注浆管路与排浆管路之间，并连通注浆管路与排浆管路。在掘进施工系统的工作过程完成后，将注浆管路与第一辅助管路分离、排浆管路与第二辅助管路分离，此时，注入泥浆直接由注浆管路流入排浆管路并流回泥浆处理装置。可以理解的是，第一及第二辅助管路的设置，可以使盾构机与泥水循环组件单独的进行移动，移动后再通过注浆管路连通第一辅助管路、排浆管路连通第二辅助管路，即可重新进行掘进施工系统的工作过程。如此设置，进一步地增加了掘进施工系统的安装灵活性。
[0045]
结合参照图1及图5，在本实用新型一实施例中，盾构机包括机本体、顶推结构、顶管以及支撑台。泥水仓及挖掘仓设于机本体；顶推结构设于机本体背离掘进方向的一侧，控制组件电性连接顶推结构，顶推结构用于为机本体提供掘进方向的推力；顶管具有相对的两端，顶管一端固定连接机本体，另一端固定连接顶推结构，顶管用于将顶推结构产生的推力传递至机本体；支撑台设于顶推结构下侧，并用于支撑顶推结构。
[0046]
可以理解的是，结合参照图1及图5，在本实用新型一实施例中，顶推结构包括顶铁、靠背以及液压千斤顶。顶铁固定连接顶管；靠背设于顶铁背离掘进方向的一侧；液压千斤顶具有相对的两端，液压千斤顶的两端固定连接顶铁与靠背，液压千斤顶用于为顶铁提供掘进方向的推力。
[0047]
可以理解的是，靠背的背离盾构机一侧的端面抵接混凝土反力墙面土体，靠背与设于其靠近掘进方向的一侧的顶铁之间夹设有液压千斤顶，控制组件电性连接液压千斤顶，并控制液压千斤顶伸缩过程，伸长时的液压千斤顶通过两端的靠背与顶铁间接地对混凝土反力墙面主体及顶管产生相对的压力，由于混凝土反力墙面土体本身固定连接较为牢固紧密。不容易发生位置变化。对应的，压力由反力墙传递至顶铁，顶铁施加的压力进一步地传递至顶管，并通过顶管传递至盾构机并用以为其提供掘进方向的动力。如此设置，进一步地提高了掘进施工系统的工作稳定性。
[0048]
结合参照图1，在本实用新型一实施例中，控制组件包括液压单元和中控台。液压单元电性连通盾构机；中控台电性连接盾构机及泥浆处理装置，并用于控制液压单元、盾构机及泥浆处理装置。
[0049]
可以理解的是，液压单元用于对液压千斤顶提供工作压力并控制液压千斤顶在液压单元伸缩过程中如伸缩速度等的相关工作参数，中控台电性连接盾构机及泥浆处理装置，并用于控制盾构机及泥浆处理装置工作时的状态。如此设置，增加了盾构机掘进过程中，对盾构机、盾构机中的液压千斤顶及泥浆处理装置的工作精度，进一步地增加了掘进施工系统的工作稳定性。
[0050]
结合参照图1及图5，在本实用新型一实施例中，控制组件还包括激光经纬仪、注浆流量检测器以及排浆流量检测器。激光经纬仪电性连接中控台，激光经纬仪设于盾构机背离掘进方向的一侧，并用于测量盾构机是否偏离掘进方向；注浆流量检测器电性连接中控台；排浆流量检测器电性连接中控台。
[0051]
可以理解的是，激光经纬仪作为掘进机械领域常用的一种测量设备，利用了激光器发射的光束并将其导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出，并以此作为基准以进行掘进方向的测量。激光经纬仪具有测量过程简便、测量精度高的优点，本技术中的激光经纬仪安装于于支撑台上侧的水平平面内，并在盾构机的掘进过程中始终工作以便于施工人员观测钻进位置及钻进角度是否在预设范围之内。如此设置，增加了掘进施工系统的工作精度，也增加了掘进施工系统的工作稳定性。
[0052]
需要说明的是，如图5所示，在本实用新型一实施例中，掘进施工系统包括多个盾构机及多个激光经纬仪，多个激光经纬仪间隔设置在多个盾构机之间，并分别用于测量其对应的盾构机是否偏离掘进方向。如此设置，进一步地增加了掘进施工系统的工作精度及工作稳定性。
[0053]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种掘进施工系统，其特征在于，所述掘进施工系统包括：钻进组件，所述钻进组件包括盾构机及入口环，所述入口环设于掘进方向的起始端，并用于引导所述盾构机沿掘进方向运动；泥浆循环组件，所述泥浆循环组件包括泥浆处理装置、注浆管路及排浆管路，所述盾构机设有泥水仓及挖掘仓，所述注浆管路连通所述泥浆处理装置与所述挖掘仓，所述排浆管路连通所述泥浆处理装置与所述泥水仓；以及控制组件，所述控制组件电性连接所述盾构机及所述泥浆处理装置，并用于控制所述盾构机及所述泥浆处理装置。2.如权利要求1所述的掘进施工系统，其特征在于，所述入口环包括挡水圈以及至少两个止动圈，所述挡水圈夹设于至少两个所述止动圈之间，所述止动圈固定连接所述挡水圈。3.如权利要求2所述的掘进施工系统，其特征在于，所述入口环还包括多个止动件，多个所述止动件设于所述止动圈背离掘进方向的一侧，并环绕所述挡水圈的形状中心间隔设置。4.如权利要求1所述的掘进施工系统，其特征在于，所述泥浆处理装置包括：沉淀缸，所述排浆管路连通所述沉淀缸与所述泥水仓；调整缸，所述注浆管路连通所述调整缸与所述挖掘仓；以及泥水分离机，所述泥水分离机设于所述沉淀缸，所述控制组件电性连接所述泥水分离机。5.如权利要求4所述的掘进施工系统，其特征在于，所述泥浆循环组件还包括：给料泵，所述给料泵电性连接所述控制组件，所述给料泵设于所述注浆管路；和排料泵，所述排料泵电性连接所述控制组件，所述排料泵设于所述排浆管路。6.如权利要求5所述的掘进施工系统，其特征在于，所述泥浆循环组件还包括回流管路，所述回流管路连通所述注浆管路及所述排浆管路。7.如权利要求1所述的掘进施工系统，其特征在于，所述盾构机包括：机本体，所述泥水仓及挖掘仓设于所述机本体；顶推结构，所述顶推结构设于所述机本体背离掘进方向的一侧，所述控制组件电性连接所述顶推结构，所述顶推结构用于为所述机本体提供掘进方向的推力；顶管，所述顶管具有相对的两端，所述顶管一端固定连接所述机本体，另一端固定连接所述顶推结构，所述顶管用于将所述顶推结构产生的推力传递至所述机本体；以及支撑台，所述支撑台设于所述顶推结构下侧，并用于支撑所述顶推结构。8.如权利要求7所述的掘进施工系统，其特征在于，所述顶推结构包括：顶铁，所述顶铁固定连接所述顶管；靠背，所述靠背设于所述顶铁背离掘进方向的一侧；以及液压千斤顶，所述液压千斤顶具有相对的两端，所述液压千斤顶的两端固定连接所述顶铁与所述靠背，所述液压千斤顶用于为所述顶铁提供掘进方向的推力。9.如权利要求1至8中任一所述的掘进施工系统，其特征在于，所述控制组件包括：液压单元，所述液压单元电性连通所述盾构机；和中控台，所述中控台电性连接所述盾构机及所述泥浆处理装置，并用于控制所述液压单元、所述盾构机及所述泥浆处理装置。
10.如权利要求9所述的掘进施工系统，其特征在于，所述控制组件还包括：激光经纬仪，所述激光经纬仪电性连接所述中控台，所述激光经纬仪设于盾构机背离掘进方向的一侧，并用于测量所述盾构机是否偏离掘进方向；注浆流量检测器，所述注浆流量检测器电性连接所述中控台；以及排浆流量检测器，所述排浆流量检测器电性连接所述中控台。

技术总结

本实用新型公开一种掘进施工系统，其中，掘进施工系统包括钻进组件、泥浆循环组件及控制组件。钻进组件包括盾构机以及设于掘进方向起始端并用于引导盾构机沿掘进方向运动的入口环；盾构机设有泥水仓及挖掘仓，泥浆循环组件包括泥浆处理装置、连通泥浆处理装置与挖掘仓的注浆管路，连通泥浆处理装置与泥水仓的排浆管路；控制组件电性连接并用于控制盾构机及泥浆处理装置。本申请属于掘进机械技术领域，通过控制组件控制盾构机沿掘进方向对土壤进行破碎，掘进过程中通过泥浆循环组件向挖掘仓输送泥浆并形成泥浆护壁，维持开挖面稳定，同时在掘进的起始端设置入口环，进一步引导盾构机掘进，保证掘进效果。保证掘进效果。保证掘进效果。