本发明涉及一种盾构机膨润土快速膨化及注入系统、以及建立泥膜的方法，属于隧道工程技术领域。
背景技术：
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，隧道施工过程中，盾构机常需要进行带压开仓以解决盾构机仓内故障或完成换刀作业等。带压开仓可以适应各种地层，特别是针对掌子面不能常压自稳及富水地层，如全断面软弱地层、上软下硬富水地层等不良地层，采用带压进仓是最安全的方法。在带压开仓前，需向刀盘及土仓内注满膨润土，使膨润土能在掌子面形成一层封闭泥膜，增强刀盘前方地层的气密性和提高掌子面的自稳能力。传统建立泥膜的方法一般为在地上配置膨润土，膨化至少12小时以上，最佳为20小时使其充分溶解，然后将膨化后的膨润土使用小车运送至膨润土罐处，通过膨润土泵站注入至开挖仓内。此方法过程繁琐，所需时间长，施工效率低，不能满足施工单位快速建立土仓泥膜的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的盾构机传统建立泥膜方法施工效率低缺陷，提供一种盾构机膨润土快速膨化及注入系统、以及建立泥膜的方法。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种膨润土快速膨化及注入系统，包括射流混合制备机、膨润土罐、注浆泵及其连接的阀组和管路，所述射流混合制备机放置在盾构机最后一节拖车，其与膨润土罐之间用管路连接；所述膨润土罐中膨润土混合液出口通过球阀与管路与射流混合制备机进口连接，射流混合液出口通过管路与膨润土罐连通，以便将射流混合制备机膨化后的膨润土泵送到膨润土罐；所述膨润土罐还通过水系统管路和空气系统管路与盾构机空气系统和水系统连通，以便工业空气和工业水进入膨润土罐，从而和膨润土原料混合。
所述射流混合制备机由高效制备泵和射流混合漏斗组成，用管路及阀门组连接安装在底座上；所述高效制备泵为离心泵。
所述膨润土罐设有膨润土入口、膨润土罐体、搅拌装置及膨润土混合液出口。
本发明还提供了一种利用所述的盾构机膨润土快速膨化及注入系统建立泥膜的方法，在膨润土罐体内装入膨润土原料，打开水系统及空气系统气动球阀，工业水和工业空气分别通过水系统管路和空气系统管路进入膨润土罐，使膨润土罐内充填膨润土原料、水及空气；开启膨润土罐搅拌电机，10分钟后启动射流混合制备机，膨润土原料在高效制备泵的作用下30分钟后即可膨化完毕，开启注浆泵即可将膨润土泵送到刀盘和土仓，从而在掌子面形成一层封闭的泥膜。
有益效果：使用本发明所述的系统和方法，在盾构机正常掘进的情况下，可按照正常的方式制备并供给膨润土。在带压进仓等短时间需要大量膨润土快速建立泥膜的情况时，使用本发明的膨润土快速膨化及注入系统，可高效制备并供给膨润土，可满足盾构机快速建立泥膜的要求，为现场施工节省时间，提高施工效率。
附图说明
图1为本发明膨润土快速膨化及注入系统液压原理图；
图2为本发明膨润土快速膨化设备结构示意图；
图3为本发明射流混合制备机结构示意图。
图中：1射流混合制备机、2膨润土罐、3注浆泵、4连接阀组及管路、5高效制备泵、6射流混合漏斗、7水系统管路、8空气系统管路。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明膨润土快速膨化及注入系统液压原理图。
图2所示为本发明膨润土快速膨化设备结构示意图。
本发明提供了一种膨润土快速膨化及注入系统，包括射流混合制备机1、膨润土罐2、注浆泵3及其连接的阀组和管路4，所述射流混合制备机1放置在盾构机最后一节拖车，其与膨润土罐2之间用管路4连接；所述膨润土罐2中膨润土混合液出口通过球阀与管路4与射流混合制备机1进口连接，射流混合液出口通过管路与膨润土罐2连通，以便将射流混合制备机膨化后的膨润土泵送到膨润土罐2；所述膨润土罐2还与盾构机空气系统和水系统连通，以便工业空气和工业水进入膨润土罐2，从而和膨润土原料混合。
图3所示为本发明射流混合制备机结构示意图。
所述射流混合制备机1由高效制备泵5和射流混合漏斗6组成，用管路及阀门组连接安装在底座上；所述高效制备泵5为离心泵，可以将膨润土原料、工业水、工业空气迅速混合，高效膨化膨润土。射流混合漏斗可用于膨润土添加，便于获得膨化浓度理想的膨润土。
所述膨润土罐2设有膨润土入口、膨润土罐体、搅拌装置及膨润土混合液出口。
本发明还提供了一种利用所述的盾构机膨润土快速膨化及注入系统建立泥膜的方法，在盾构机正常掘进的情况下，关闭射流混合制备机1，将膨润土在地面膨化至少12小时，最佳为20小时，制备的膨润土由膨润土入口输入到膨润土罐2，膨润土在搅拌电机的作用下与盾构机水系统和空气系统中的水和空气进一步均匀混合，通过膨润土罐出口输入到注浆泵中，由注浆泵3将制备好的膨润土泵入盾体和刀盘，满足盾构机对膨润土的正常需求。
当短时间需要大量膨润土快速建立泥膜的情况时，在膨润土罐2体内装入约600kg膨润土原料，打开水系统及空气系统气动球阀，工业水和工业空气分别通过水系统管路7和空气系统管路8进入膨润土罐2，使膨润土罐2内充填膨润土原料、水及空气；开启膨润土罐搅拌电机，10分钟后启动射流混合制备机1，膨润土原料在高效制备泵的作用下30分钟后即可膨化完毕，开启注浆泵即可将膨润土泵送到刀盘和土仓，从而在掌子面形成一层封闭的泥膜。
使用本发明所述的系统和方法，在盾构机正常掘进的情况下，可按照正常的方式制备并供给膨润土。在带压进仓等短时间需要大量膨润土快速建立泥膜的情况时，使用本发明的膨润土快速膨化及注入系统，可高效制备并供给膨润土，可满足盾构机快速建立泥膜的要求，为现场施工节省时间，提高施工效率。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。
技术特征：
1.一种盾构机膨润土快速膨化及注入系统，其特征在于：包括射流混合制备机(1)、膨润土罐(2)、注浆泵(3)及其连接的阀组和管路(4)，所述射流混合制备机(1)放置在盾构机最后一节拖车，其与膨润土罐(2)之间用管路(4)连接；所述膨润土罐(2)中膨润土混合液出口通过球阀与管路(4)与射流混合制备机(1)进口连接，射流混合液出口通过管路与膨润土罐(2)连通，以便将射流混合制备机膨化后的膨润土泵送到膨润土罐(2)；所述膨润土罐(2)还与盾构机空气系统和水系统连通，以便工业空气和工业水进入膨润土罐(2)，从而和膨润土原料混合。
2.根据权利要求1所述的盾构机膨润土快速膨化及注入系统，其特征在于：所述射流混合制备机(1)由高效制备泵(5)和射流混合漏斗(6)组成，用管路及阀门组连接安装在底座上；所述高效制备泵(5)为离心泵。
3.根据权利要求1或2所述的盾构机膨润土快速膨化及注入系统，其特征在于：所述膨润土罐(2)设有膨润土入口、膨润土罐体、搅拌装置及膨润土混合液出口。
4.一种利用权利要求1、2或3所述的盾构机膨润土快速膨化及注入系统建立泥膜的方法，其特征在于：在膨润土罐(2)体内装入膨润土原料，打开水系统及空气系统气动球阀，工业水和工业空气分别通过水系统管路(7)和空气系统管路(8)进入膨润土罐(2)，使膨润土罐(2)内充填膨润土原料、水及空气；开启膨润土罐搅拌电机，10分钟后启动射流混合制备机(1)，膨润土原料在高效制备泵的作用下30分钟后即可膨化完毕，开启注浆泵即可将膨润土泵送到刀盘和土仓，从而在掌子面形成一层封闭的泥膜。
技术总结
本发明公开了一种膨润土快速膨化及注入系统、以及建立泥膜的方法，所述系统包括射流混合制备机、膨润土罐、注浆泵及其连接的阀组和管路，射流混合制备机与膨润土罐之间用管路连接；膨润土罐中膨润土混合液出口与射流混合制备机进口连接，射流混合液出口与膨润土罐连通；膨润土罐还与盾构机空气系统和水系统连通。短时间需要大量膨润土快速建立泥膜时，在膨润土罐体内装入膨润土原料，打开水系统及空气系统气动球阀，使膨润土罐内充填膨润土原料、水及空气；开启搅拌，10分钟后启动射流混合制备机，30分钟后即可膨化完毕。本发明可高效制备并供给膨润土，满足盾构机快速建立泥膜的要求，提高施工效率。
技术研发人员：卢庆亮;刘曙光;孙占刚;李树茂
受保护的技术使用者：济南重工集团有限公司
技术研发日：2020.07.28
技术公布日：2020.10.23
声明：
“盾构机膨润土快速膨化及注入系统、以及建立泥膜的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：济南重工集团有限公司
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2025年03月20日 ~ 22日 
