[发明专利]土压平衡盾构机土仓压力补偿系统

说明书

本发明公开了一种土压平衡盾构机土仓压力补偿系统，涉及隧道地下工程技术领域。包括：气垫仓，气垫仓设置在土仓远离刀盘的一侧，气垫仓与土仓连通；气垫仓压力传感器，气垫仓压力传感器与气垫仓连通，气垫仓压力传感器用于检测气垫仓气压；气垫仓保压空气注入管，气垫仓保压空气注入管与气垫仓连通，气垫仓保压空气注入管上设置有气垫仓保压空气注入球阀；膨润土膨化箱，膨润土膨化箱与气垫仓通过膨润土注入管连通。本发明通过将膨润土泥浆注入到土仓中，并通过使用气体保压系统稳定气垫仓压力，当土仓压力出现波动时，气垫仓内泥浆自动注入土仓，保持土仓压力平衡，确保地层稳定，从而控制地面沉降。

技术领域

本发明涉及隧道地下工程技术领域，更具体的说是涉及一种土压平衡盾构机土仓压力补偿系统。

背景技术

土压平衡盾构是在开挖面土仓及螺旋输送机内部充满的土砂所产生的压力与开挖面的土压保持平衡。施工中主要控制掘进千斤顶推力、掘进速度、刀盘扭矩和转速、螺旋输送机扭矩和转速以及闸门的开口度等技术参数，使之与开挖面的土压保持动态平衡。

土压平衡盾构是以充满土仓内的刚开挖下来的土体对开挖面提供连续的支护，隧道开挖面的稳定，是通过土仓内土体的压力传递来起到与外界水土压力相平衡的作用，土仓内的土体压力减小外界水土压力的压力梯度，于是开挖面在有压力的土体的直接支护以及土中渗漏力的减小的条件下得以稳定。

但是，现有的土压平衡模式盾构机在砂层等自稳性差的地层中掘进时，地层扰动较大，土仓压力波动较大，地面沉降控制难度大，极易导致地面沉降超限，对周边环境安全及社会影响极大。

因此，如何提供一种地层扰动较小、土仓压力波动较小、可控制地面沉降控并防止地面沉降超限的土压平衡盾构机土仓压力补偿系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种土压平衡盾构机土仓压力补偿系统，旨在解决上述背景技术中的问题，达到减小地层扰动和土仓压力波动的效果，并控制地面沉降防止地面沉降超限。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种土压平衡盾构机土仓压力补偿系统，包括：

气垫仓，所述气垫仓设置在土仓远离刀盘的一侧，所述气垫仓与所述土仓连通；

气垫仓压力传感器，所述气垫仓压力传感器与所述气垫仓连通，所述气垫仓压力传感器用于检测所述气垫仓气压；

气垫仓保压空气注入管，所述气垫仓保压空气注入管与所述气垫仓连通，所述气垫仓保压空气注入管上设置有气垫仓保压空气注入球阀；

膨润土膨化箱，所述膨润土膨化箱与所述气垫仓通过膨润土注入管连通。

进一步的，所述气垫仓与所述土仓之间设置有气垫仓平衡气动阀，所述气垫仓平衡气动阀的一端与所述气垫仓连通，所述气垫仓平衡气动阀的另一端与所述土仓连通。

进一步的，所述土仓内设置有绳式液位计。

进一步的，所述膨润土注入管上依次设置有流量传感器、压力传感器、膨润土注入气动球阀、单向阀、膨润土注入泵、膨润土泵进口负压表、前置过滤器和检修球阀。

进一步的，所述膨润土注入泵的两端均与所述膨润土注入管连接。

进一步的，所述膨润土膨化箱连接有膨润土剪切泵，所述膨润土剪切泵与所述膨润土膨化箱连通。

进一步的，所述膨润土膨化箱内设置有气体搅拌装置，所述气体搅拌装置一端连接有膨化箱保压空气注入管，所述气体搅拌装置通过所述空气注入管与大气相通，所述膨化箱保压空气注入管上设置有膨化箱保压空气注入球阀。