集成式膨润土速效膨化站

设计说明书

北京市北方永定工贸有限公司

设计背景

盾构隧道掘进机简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术。

盾构机推进过程中，刀盘切削土体时根据不同地层需要注入浓度及粘稠度符合要求膨润土浆液、泡沫等渣土改良材料使渣土具有可塑性，利于渣土的排出，保证施工质量。

传统膨润土浆液的制备方法是利用膨润土自然发酵，需要制作体积庞大的罐体，此方法存在以下不足：

（一）膨润土浆液制备装置体积庞大，占地面积大，不利于解体、运输；

（二）制备膨润土浆液的效率低，无法满足随制随用的效果。

膨润土膨化站作为盾构施工重要设备之一，在盾构施工中发挥重要作用，同时如果制浆设备出现故障直接影响盾构施工进度，并且由于盾构施工的具有不间断、快速的施工特点，所以要求膨化站具备如下几个特点：

1、    高效。盾构机完成1环需要1.5小时左右，每环需要膨润土浆液约2m3，单台盾构掘进的情况下，需要在1小时内拌合完成，本膨化站每15分钟可制一罐浆液，约12方。

2、    可靠性。使用专业的制浆泵及多级离心泵。确保故障率降到最低。

3、    操作简单。本搅拌站采用专业制浆泵，制浆泵设计有专用的料斗，可将膨润土直接吸入料斗内，安全、方便、环保。

1、集成式膨润土速效膨化站的组成和特点

在本章中将对集成式膨润土速效膨化站的功能及主要特点进行说明。根据盾构施工对配套膨润土浆液制备及泵送设备要求，结合本公司以往在盾构施工中总结的经验，自主研发设计的12m3集成式膨润土速效膨化站。

该设计组合，完全可以满足盾构施工对系统制浆能力、泵送能力的性能要求：该系统配置，可以在20分钟内完成12m3浆液搅拌，能满足1至3台盾构机掘进施工的浆液供应。

本搅拌装置设备结构紧凑，占地面积为2.3mX3.5m。本系统能够实现快速安装、拆卸和移机。

1.1集成式膨润土速效膨化站的组成

集成式膨润土速效膨化站（以下简称：膨润土站）主要由制浆系统及泵送系统、搅拌系统及电气控制系统组成。

制浆系统。使用专用的制浆泵，并配备料斗，通过循环水或泥浆产生动力，将膨润土吸入料斗，并和水混合，进而制成膨润土浆液。

泵送系统。使用泥浆泵将膨润土液泵送至盾构机浆液箱内，扬程可达到150米，最远距离可泵送至1.5公里。

搅拌系统。采用立式搅拌系统，故障率低，搅拌效果好，防止制备好的浆液长时间不使用造成浆液沉淀。

图 1 膨润土站原理图

1.2膨润土站的特点

该系统采用专业的制浆泵，制浆泵内叶片经过特殊设计，能够使膨润土粉末和水充分溶解，起到高速膨化效果。

制浆系统的料斗利用真空原理，可在制浆泵开启时，将膨润土粉末吸入料斗，和水混合，经管道进入罐体内。