一种出土装置及设有其的土压平衡顶管机的制作方法

1.本实用新型涉及一种土压平衡顶管机，更具体地说是一种出土装置及设有其的土压平衡顶管机。


背景技术：

2.国内市政工程普遍采用土压平衡式顶管掘进机作为机械式顶管，针对我国地质条件差异大、不同城市所处地层不一、管线埋深不同、地层复杂等特点，在各种施工工况广泛地应用。顶管掘进机掘进时，为使挖掘面上保持稳定，必须在土仓中充满一点压力的泥土，平衡前方土压力。而管道后方出土困难、出土效率不高，直接影响了顶进速度。目前采用的出土方式主要有两种：
3.1、传统出土方式采用皮带机水平运输至井口，然后由地上吊车或龙门式起重机把出土斗吊起倒到规定的位置；
4.2、对出仓内土体加入外加剂，使切削下来的土体形成具有流动性渣土再用液压输送泵泵送地面。
5.上述两种出土方式的缺点是：
6.1、运输速度慢，交叉作业常常互相干扰；
7.2、存在不安全隐患，因为顶管机内有多台电机，所有动力线和照明线在混凝士管和顶管机内，而混凝土管内不可避免的有一定量的水和泥；
8.3、劳动生产率低；
9.4、出土设备的成本高而利用率低，如龙门吊、吊车等；
10.5、施工成本高。主要是不能实现连续顶进，快速出土，施工进度慢，施工费用较高。


技术实现要素：

11.本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型提出一种出土装置，同时提出一种设有该出土装置的土压平衡顶管机，适用于地下管道敷设施工领域，采用泥水出土的形式，提高了顶管机后方出土效率，使顶管机施工连续顶进、快速出土，保证了顶管机的施工效率。
12.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
13.一种出土装置，其结构特点是：用于土压平衡顶管机的出土，通过支架架设在顶管机所在的混凝土管内，底部与混凝土管底端之间竖向留有间距；
14.所述出土装置主体为卧式长筒状结构，筒内沿着输送方向依次由间隔设置的粗格栅、细格栅共两道格栅分隔形成三段相通的仓室，依次作为搅拌仓、沉淀仓与泥浆仓，筒内顺着中轴线方向沿筒体全长布置搅拌轴，所述搅拌轴由电机驱动回转，对应于搅拌仓与泥浆仓所在的轴段分别设置第一搅拌桨与第二搅拌桨，所述搅拌仓与所述沉淀仓的仓底分别设有第一排杂孔与第二排杂孔，孔口均由可拆卸的孔盖封装，筒体顶部设带有安全格栅的进料口，顶管机出渣系统的下口处于搅拌仓上方，排出的渣土通过所述进料口落入搅拌仓
内，筒体于搅拌仓所在侧端部的上端设置带有进水泵的进水管，用于向筒内进水，于泥浆仓所在侧端部的下端设置带有排泥泵的排泥管，供泥浆仓内的泥水排出。
15.本实用新型出土装置的结构特点也在于：
16.筒体顶部敞口，作为进料口。
17.所述第一搅拌桨为双叶片结构，浆杆上间隔设置两片桨叶；所述第二搅拌桨为单叶片结构，浆杆上设有一片桨叶。
18.所述安全格栅的格栅孔、粗格栅的格栅孔、细格栅的格栅孔孔径由大至小。
19.所述安全格栅的孔径为6cm，粗格栅的孔径为4cm，细格栅的孔径为2cm。
20.所述第一排杂孔、第二排杂孔与地面之间均保留有30cm高的竖向间隙。
21.所述进水管与地面的循环水池相通，由所述循环水池供水，管道上设有至少一个进水泵；所述排泥管与地面的沉淀池相连通，管道上设有至少一个排泥泵；由所述沉淀池接收与沉淀经所述排泥管排出的泥水，沉淀后的清水通过与所述循环水池相通的管道流入循环水池。
22.所述排泥管与进水管均为由多根无缝钢管可拆卸式连接组装的结构形式。
23.本实用新型同时提出了一种土压平衡顶管机，设有上述出土装置，其结构特点是：所述土压平衡顶管机设有用于出渣的螺旋输送机，所述螺旋输送机的排泥口悬伸于所述出土装置中是搅拌仓所在位置的上方，紧邻于所述搅拌仓上端的出料口，于所述搅拌仓所在区域的上方与所述出料口之间可拆卸地密封连接。
24.进一步的，螺旋输送机的排泥口与所述出土装置的出料口之间采用法兰通过螺栓连接。
25.与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
26.本实用新型采用泥水出土的形式，与土压平衡顶管机配合使用，利用安全格栅、粗格栅、细格栅共三级格栅过滤，设有搅拌仓、沉淀仓、泥浆仓三仓转换，将土压平衡顶管机排出的渣土转换为泥水，可通过带有排泥泵的排泥管输送到顶管机工作区外处理，从而提高了顶管机后方出土效率，保证顶管施工连续顶进、快速出土，有效控制水、土压力平衡，防止地面隆起或沉降，有利于保证顶管机的施工效率和施工质量，降低了设备成本，可节省吊车、龙门吊等附属设备，且维修方便，成本较低，减少了项目投资，降低了施工作业人员的劳动强度。
附图说明
27.图1是本实用新型出土装置的结构示意图；
28.图2是土压平衡顶管机的螺旋输送机排泥口与出土装置进料口的位置关系示意图。
29.图中，1搅拌仓；2沉淀仓；3泥浆仓；4搅拌轴；5电机；6第一搅拌桨；7第二搅拌桨；8第一排杂孔；9第二排杂孔；10安全格栅；11粗格栅；12细格栅；13进水管；14排泥管；15土压平衡顶管机；16螺旋输送机；17混凝土管。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。
31.土压平衡顶管机是利用刀盘切削土体，在切削刀盘后面的密封仓内充满开挖下来的土体，并保持一定土压力，施工过程中基本不使用土体加固等辅助施工措施，并对环境无污染，根据土压变化调整出土和推进速度，易达到工作面的稳定，减少对地表变形，广泛适用于市政建设施工中。但土压平衡顶管机速度往往受切削下土体运输的制约，施工时不能实现土压平衡顶进中快速出土，影响顶进速度。
32.请参照图1，本实施例的出土装置用于土压平衡顶管机15的出土，通过支架架设在顶管机所在的混凝土管17内，底部与混凝土管17底端之间竖向留有间距；
33.出土装置主体为卧式长筒状结构，筒内沿着输送方向依次由间隔设置的粗格栅11、细格栅12共两道格栅分隔形成三段相通的仓室，依次作为搅拌仓1、沉淀仓2与泥浆仓3，筒内顺着中轴线方向沿筒体全长布置搅拌轴4，搅拌轴4由电机5驱动回转，对应于搅拌仓1与泥浆仓3所在的轴段分别设置第一搅拌桨6与第二搅拌桨7，搅拌仓1与沉淀仓2的仓底分别设有第一排杂孔8与第二排杂孔9，孔口均由可拆卸的孔盖封装，筒体顶部设带有安全格栅10的进料口，顶管机出渣系统的下口处于搅拌仓1上方，排出的渣土通过进料口落入搅拌仓1内，筒体于搅拌仓1所在侧端部的上端设置带有进水泵的进水管13，用于向筒内进水，于泥浆仓3所在侧端部的下端设置带有排泥泵的排泥管14，供泥浆仓3内的泥水排出。
34.具体实施中，相应的结构设置也包括：
35.筒体顶部敞口，作为进料口，并铺设安全格栅10，对渣土进行初步除杂。
36.第一搅拌桨6为双叶片结构，浆杆上间隔设置两片桨叶；第二搅拌桨7为单叶片结构，浆杆上设有一片桨叶。
37.安全格栅10的格栅孔、粗格栅11的格栅孔、细格栅12的格栅孔孔径由大至小。
38.安全格栅10的孔径为6cm，粗格栅11的孔径为4cm，细格栅12的孔径为2cm。
39.第一排杂孔8、第二排杂孔9与地面之间均保留有30cm高的竖向间隙。
40.在施工时，可在地面设沉淀池与循环水池，将进水管13与地面的循环水池相通，由循环水池供水，管道上设有至少一个进水泵；将排泥管14与地面的沉淀池相连通，管道上设有至少一个排泥泵；由沉淀池接收与沉淀经排泥管14排出的泥水，沉淀后的清水通过与循环水池相通的管道流入循环水池。
41.排泥管14与进水管13均为由多根无缝钢管可拆卸式连接组装的结构形式。
42.工作原理：
43.土压平衡顶管机15的刀盘对正面土体的全断面切削，切削下的土体通过出渣系统排入出土装置，渣土中含有的大颗粒杂质，经安全格栅10、粗格栅11、细格栅12三级格栅依次过滤，过滤后的不同粒径的颗粒分别滞留在安全格栅10、搅拌仓1及沉淀仓2内，安全格栅10上的杂质由人工清除，搅拌仓1及沉淀仓2内滞留的杂质如需要清理，可在顶管安装管道时通过排杂孔同步清理，并应注意，在清理时应先切断出土装置的电源，然后分别打开搅拌仓1及沉淀仓2底部的排杂孔，排出后运出地面。出土装置通过向搅拌仓1内注入水，在搅拌仓1内对接收的渣土进行一次搅拌，搅拌后的泥浆经粗格栅11过滤流入沉淀仓2内，在沉淀
仓2内沉淀，再经细格栅12过滤流入泥浆仓3内，在泥浆仓3内进行二次搅拌，最终形成泥浆，经排泥管14排出至地面。本实施例的出土装置配合土压平衡顶管机15组合实现输送土体封闭作业，能够实现快速出土，使顶管机能够实现连续顶进，降低了作业人员的劳动强度，节约了施工成本，保证了施工工期，改善了管内作业环境，此外，出土装置用水能够循环利用，节约了水资源。
44.本实施例的出土装置安全可靠、环保，可免除工人在顶管沿线上走动所存在的安全隐患，解放劳动力，提高了工作效率，原出土方式每班最少10人，使用该出土装置后每班只需1人即可，提高了工作效率100％-150％，节约了30％-40％的能源，节约能源。
45.请参照图2，本实施例同时提出了一种土压平衡顶管机15，设有上述出土装置，其结构特点是：土压平衡顶管机15设有用于出渣的螺旋输送机16，螺旋输送机16的排泥口悬伸于出土装置中是搅拌仓1所在位置的上方，紧邻于搅拌仓1上端的出料口，于搅拌仓1所在区域的上方与出料口之间可拆卸地密封连接。
46.可选的，螺旋输送机16的排泥口与出土装置的出料口之间采用法兰通过螺栓连接。
47.本实施例在安徽省合肥市包河区南淝河中游重点排口初雨污染控制工程项目中进行了应用。该工程标段20#至19#段穿越铜陵路桥φ3000mm管道，长度261m，根据实际施工工艺的要求，管道采用土压平衡顶管机15施工，顶管工作井及接收井均采用钢筋砼沉井，在20#工作井进行φ3000mm管道顶进施工时，应用本实施例的出土装置并将出土装置与土压平衡顶管机15的螺旋输送机16排泥口相连后，出土装置跟随顶管机头共同前进，把切削的渣土输送至搅拌仓1，加注水快速转换成泥浆，再过滤至沉淀仓2，沉淀后再输送至泥浆仓3。施工时，土压平衡顶管机15平均顶进速度为14-18m/天，工作效率得到了极大的提高。
48.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。