一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统的制作方法

本发明涉及隧道及地下工程领域，尤其是一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速，城市地铁作为现代城市交通的重要组成部分，其建设规模日益扩大。在这一过程中，全国各个城市已建、在建和即将建设的隧道工程数量庞大，成为城市基础设施建设的重要一环。而在隧道施工中，特别是采用土压平衡盾构施工技术的项目中，盾构渣土的产生量极为可观。

2、盾构渣土，作为盾构机在掘进过程中产生的废弃土壤和岩石混合物，其数量庞大，给施工环境、市容环卫带来了诸多挑战。在当前倡导低碳、环保的双碳背景下，盾构渣土的处理问题显得尤为重要。若处理不当，不仅会影响施工环境的整洁与安全，还会对市容环卫造成严重影响，甚至可能产生高昂的清洁费用。

3、更值得一提的是，盾构渣土作为一种特殊的废弃物，其成分复杂，难以达到废弃物消纳标准。这意味着，如果不能采取有效的处理方法，盾构渣土将成为城市废弃物处理的难题之一。因此，在隧道工程建设中，必须高度重视盾构渣土的处理问题，积极探索科学合理的处理方法，以实现盾构渣土的资源化利用和环境保护的双赢。

4、近年来，国内外一些城市已经开始着手对盾构渣土进行处理，目标在于使渣土干燥化、实现正常弃土或回填再利用，同时降低处理成本和提升环保效益。然而，目前广泛应用的土压平衡盾构渣土固化处理装置主要依赖泥水分离系统。这种方法首先将渣土加水稀释，然后通过振动筛将大粒径颗粒和砂分离，剩余的泥浆则使用压滤机进行压滤成饼。

5、在盾构渣土中，若卵石或砂的含量较多而细颗粒较少时，振动筛的分离效果较为显著，剩余的泥浆则通过压滤机处理。这种设备及施工工艺已经相当成熟，且处理方法既简单又有效。然而，当盾构泥岩渣土中含有大量的细颗粒(小于0.075mm)时，现有的压滤机压滤效率就显得低下，需要部署大量的压滤机来完成任务，这不仅增加了设备占地面积，还显著提升了施工成本。

6、目前，针对含细颗粒(小于0.075mm)较多的土压平衡盾构砂泥岩渣土，尚未有一种有效的渣土固化处理方法能够妥善解决渣土堆积带来的安全风险、高昂的弃渣成本以及环保标准难以达标的问题。因此，开发一种更为高效、环保且经济的渣土处理方案显得尤为迫切。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有过滤机构的全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，通过过滤机构实现渣土处理，渣土水份经过过滤以后，从过滤机构排出，渣土固化为固体，便于运输。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，包括破碎机、搅拌机构、一级渣土斗、二级渣土斗、输送机构以及过滤机构；破碎机设置在一级渣土斗和二级渣土斗之间，搅拌机构设置在二级渣土斗内；

4、输送机构位于二级渣土斗下方并与二级渣土斗连通，输送机构的出料口与过滤机构相连接；

5、过滤机构为双通道渣土固化过滤机构，包括外通道和内通道，内通道由输送管形成，外通道由输送管和外管形成；输送管上设置有滤孔，外管上设置有排水口。该双通道渣土固化过滤机构的设计，体现在对渣土处理的高效与精细化上。通过内外通道的并行设置，内通道由输送管构成，其上设置的滤孔允许较小粒径的固体颗粒及液体通过，外通道的设计则进一步提升了过滤效率与效果，它由输送管与外管共同构成，外管上设置的排水口为多余的水分或滤液提供了便捷的排放通道，避免了在过滤过程中水分的积聚，保证了过滤过程的顺畅进行。该双通道渣土固化过滤机构通过其独特的结构设计，实现了对渣土的高效、精细过滤，提高了资源回收利用率，降低了后续处理难度与成本。

6、作为优选方式，二级渣土斗，悬挂安装于运载板车尾部，用来接收破碎机破碎后的渣土，为渣土与添加剂搅拌混合提供容器，在二级渣土斗侧面开有添加剂加料口。

7、作为优选方式，搅拌机构，安装于二级渣土斗内部，包括电力驱动的搅拌电动机，通过搅拌电动机带动搅拌叶片将渣土与添加剂搅拌混合。

8、作为优选方式，双通道渣土固化过滤机构，包括外管、输送管、端头盖、连接抱箍，输送管包括筒型过滤网管，外管与输送机构出料口、外管与外管之间使用连接抱箍连接，筒型过滤网管上分布过滤孔，在外管内部与外管连接。

9、作为优选方式，在过滤机构端头安装端头盖，为压滤渣土固化压滤提供阻力，达到一定压力后，端头盖打开，固化后的渣土排出。

10、作为优选方式，驱动机构为新能源液压驱动机构；破碎机为颚式液压破碎机(液压颚式破碎机)；输送机构采用柱塞式渣土高压泵送机构；所述新能源液压驱动机构，安装于设备运载板车上部，包括液压泵、驱动用电动机、油箱、阀组、管路等部分组成，在外接电源供电下，驱动用电动机运转驱动液压泵，液压泵将液压油箱内的液压油通过管路和阀组泵送到颚式液压破碎机和/或柱塞式渣土高压泵送机构。

11、作为优选方式，所述柱塞式渣土高压泵送机构，安装于运载板车底盘上，新能源液压驱动机构下方，输送机构渣土缸进料口位于二级渣土斗下方并与二级渣土斗连通，输送机构出料口与双通道渣土固化过滤机构相连接，输送机构包括两只主油缸、水箱、换向装置、两只渣土缸、两只活塞、分配阀(s形阀)、摆臂、两只摆动油缸和出料口，在液压油的驱动下，柱塞式渣土高压泵送机构的两个主油缸柱塞杆交换做往复运动，一缸前进，那么另一缸后退，主油缸柱塞杆带动活塞向后运动时，渣土从渣土缸进料口吸入，主油缸柱塞杆带动活塞向前运动时，将渣土送入与其相连的分配阀并将其泵出，由于主油缸柱塞杆带动活塞的不断后退前进，依次循环，最终实现了渣土泵送机构的连续泵送，而在反泵操作中，吸入行程的渣土缸与分配阀连通，处在推送行程的渣土缸与二级渣土斗连通，使得管路中的渣土抽回料斗。

12、作为优选方式，颚式液压破碎机，悬挂安装于运载板车尾部，一级渣土斗下方，二级渣土斗上方，上进料口与一级渣土斗连通，下开口与二级渣土斗连通，颚式液压破碎机在新能源液压驱动机构泵送的液压油驱动下，其动颚往复摆动，与侧面板配合，将进入颚式液压破碎机破碎腔内的渣土挤压破碎，破碎后渣土从下部进入二级渣土斗。

13、作为优选方式，一级渣土斗，悬挂安装于运载板车尾部，位于颚式液压破碎机上部，用来装入和暂存渣土，下部开口通入颚式液压破碎机。

14、作为优选方式，设备运载板车，为无动力牵引式平板车，平板车上部安装新能源液压驱动机构、柱塞式渣土高压泵送机构、控制台等设备，平板车尾部悬挂安装颚式液压破碎机、搅拌机构、一级渣土斗、二级渣土斗等设备。

15、本发明至少具有以下有益效果：利用输送机构提供渣土固化动力源，将塑性体渣土中的弱结合水挤压成自由水通过排水通道流出，渣土固化为固体，本渣土固体系统占地面积小，设备成本低，改革了渣土处理外运方式。另外本发明还可以使盾构泥岩渣土进行无害化处理，绿色可循环利用、节省了施工时间、降低了施工成本、加快了施工进度。

技术特征：

1.一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：包括破碎机、搅拌机构、一级渣土斗、二级渣土斗、输送机构以及过滤机构；破碎机设置在一级渣土斗和二级渣土斗之间，搅拌机构设置在二级渣土斗内；

2.根据权利要求1所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：二级渣土斗，悬挂安装于运载板车尾部，用来接收破碎机破碎后的渣土，为渣土与添加剂搅拌混合提供容器，在二级渣土斗侧面开有添加剂加料口。

3.根据权利要求1或2所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：搅拌机构，安装于二级渣土斗内部，包括电力驱动的搅拌电动机，通过搅拌电动机带动搅拌叶片将渣土与添加剂搅拌混合。

4.根据权利要求1所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：双通道渣土固化过滤机构，包括外管、输送管、端头盖、连接抱箍，输送管包括筒型过滤网管，外管与输送机构出料口、外管与外管之间使用连接抱箍连接，筒型过滤网管上分布过滤孔，在外管内部与外管连接。

5.根据权利要求4所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：在过滤机构端头安装端头盖，为压滤渣土固化压滤提供阻力，达到一定压力后，端头盖打开，固化后的渣土排出。

6.根据权利要求1所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：驱动机构为新能源液压驱动机构；破碎机为颚式液压破碎机；输送机构采用柱塞式渣土高压泵送机构；所述新能源液压驱动机构，安装于设备运载板车上部，包括液压泵、驱动用电动机、油箱、阀组、管路等部分组成，在外接电源供电下，驱动用电动机运转驱动液压泵，液压泵将液压油箱内的液压油通过管路和阀组泵送到颚式液压破碎机和/或柱塞式渣土高压泵送机构。

7.根据权利要求6所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：所述柱塞式渣土高压泵送机构，安装于运载板车底盘上，新能源液压驱动机构下方，输送机构渣土缸进料口位于二级渣土斗下方并与二级渣土斗连通，输送机构出料口与双通道渣土固化过滤机构相连接，输送机构包括两只主油缸、水箱、换向装置、两只渣土缸、两只活塞、分配阀(s形阀)、摆臂、两只摆动油缸和出料口，在液压油的驱动下，柱塞式渣土高压泵送机构的两个主油缸柱塞杆交换做往复运动，一缸前进，那么另一缸后退，主油缸柱塞杆带动活塞向后运动时，渣土从渣土缸进料口吸入，主油缸柱塞杆带动活塞向前运动时，将渣土送入与其相连的分配阀并将其泵出，由于主油缸柱塞杆带动活塞的不断后退前进，依次循环，最终实现了渣土泵送机构的连续泵送，而在反泵操作中，吸入行程的渣土缸与分配阀连通，处在推送行程的渣土缸与二级渣土斗连通，使得管路中的渣土抽回料斗。

8.根据权利要求6所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：颚式液压破碎机，悬挂安装于运载板车尾部，一级渣土斗下方，二级渣土斗上方，上进料口与一级渣土斗连通，下开口与二级渣土斗连通，颚式液压破碎机在新能源液压驱动机构泵送的液压油驱动下，其动颚往复摆动，与侧面板配合，将进入颚式液压破碎机破碎腔内的渣土挤压破碎，破碎后渣土从下部进入二级渣土斗。

9.根据权利要求6所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：一级渣土斗，悬挂安装于运载板车尾部，位于颚式液压破碎机上部，用来装入和暂存渣土，下部开口通入颚式液压破碎机。

10.根据权利要求6所述的一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，其特征在于：设备运载板车，为无动力牵引式平板车，平板车上部安装新能源液压驱动机构、柱塞式渣土高压泵送机构、控制台等设备，平板车尾部悬挂安装颚式液压破碎机、搅拌机构、一级渣土斗、二级渣土斗等设备。

技术总结本发明公开了一种全断面砂泥岩地层土压平衡盾构渣土固化处理系统，包括破碎机、搅拌机构、一级渣土斗、二级渣土斗、输送机构以及过滤机构；破碎机设置在一级渣土斗和二级渣土斗之间，搅拌机构设置在二级渣土斗内；输送机构位于二级渣土斗下方并与二级渣土斗连通，输送机构的出料口与过滤机构相连接；过滤机构为双通道渣土固化过滤机构，包括外通道和内通道，内通道由输送管形成，外通道由输送管和外管形成；输送管上设置有滤孔，外管上设置有排水口。将塑性体渣土中的弱结合水挤压成自由水通过排水通道流出，渣土固化为固体，本渣土固体系统占地面积小，设备成本低，改革了渣土处理外运方式，可以使盾构泥岩渣土进行无害化处理。技术研发人员：周显刚,王国义,史春阳,蒋明勇,李宗奇,赵炜,钟海军,李法永受保护的技术使用者：中电建铁路建设投资集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4