具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果含有术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下方和下面，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

如图1－图3所示，一种土压平衡盾构泥岩渣土固化处理装置，包括：

渣土压滤固化结构：包括驱动机构、过滤机构和渣土固化桶7，用于对渣土进行压滤处理；

驱动机构：与过滤机构相连，提供压滤渣土的动力；

过滤机构：用于挤压渣土和/或排出渣土中的水分；

渣土固化桶7：渣土容器，与过滤机构配合挤压渣土；

待处理的渣土进入渣土固化桶7后，驱动机构驱动过滤机构移动，过滤机构作用在渣土上，渣土中的水分从过滤机构上的通水孔排出。通过渣土固化处理装置可直接将流塑状态渣土中的弱结合水(压力状态下可转化为自由水)和自由水挤出，渣土成为固态，可直接回填再利用或弃置，解决了流塑状态渣土弃置难、成本高的难题。压滤过程中渣土中的化学材料随自由水挤出，渣土更环保。渣土固化处理装置占地面积小、设备简单、实用，可在全国范围内推广应用。

实施例二

本发明还包括储渣斗6：设置在渣土压滤固化结构上方，用于收集盾构产生的泥岩渣土。储渣斗6设置在渣土固化桶7的一侧，便于压滤。渣土固化桶7上设置储渣斗6入料口，储渣斗6入料口设置在第一过滤装置5(主液压缸1液压杆全部回缩时)和第二过滤装置13之间的渣土固化桶7桶壁上，并且靠近第一过滤装置5。

渣土固化桶7截面为圆形结构，与储渣斗6焊接固定，渣土固化桶7与储渣斗6之间连通。

过滤机构包括第一过滤装置5和第二过滤装置13，第一过滤装置5(主液压缸1液压杆全部回缩时)和第二过滤装置13分别设置在渣土固化桶7的两侧。储渣斗6设置在靠近第一过滤装置5的一侧，第一过滤装置5会推着渣土移动。比如，当第一过滤装置5超过入料口、渣土固化桶7内渣土无空隙后开始进行渣土压滤。

实施例三

驱动机构包括主液压缸1，主液压缸1的液压杆与过滤机构的第一过滤装置5连接，用于驱动第一过滤装置5移动。

驱动机构还包括辅助液压缸8，辅助液压缸8的液压杆与过滤机构的第二过滤装置13连接，用于移动第二过滤装置13。第二过滤装置13与渣土固化桶7通过两个辅助液压缸8液压杆的伸出与缩回实现打开与关闭。

进一步地，辅助液压缸8的数量为两个，两个辅助液压缸8分别安装在渣土固化桶7的两侧。渣土固化桶7与第二过滤装置13上部通过销轴9等部件连接，第二过滤装置13与渣土固化桶7通过两个辅助液压缸8液压杆的伸出与缩回实现打开与关闭。由于销轴9以及辅助液压缸8液压杆的作用，打开或者关闭时，第二过滤装置13会绕着销轴9旋转。

实施例四

第二过滤装置13背后设置过水桶11，过水桶11与第二过滤装置13固定。

实施例五

主液压缸1外设置随动桶3，随动桶3与第一过滤装置5连接，当主液压缸1的液压杆伸出或缩回时随动桶3与第一过滤装置5同时伸出或缩回，随动桶3在主液压缸1的外表面滑动，并设计有密封，防止随动桶3内的水或气溢出。主液压缸1的液压杆通过球铰4与第一过滤装置5相连，主液压缸1的液压杆与第一过滤装置5之间在渣土固化过程中可以有小角度的摆动。

实施例六

如图4所示，其为第一过滤装置5第一局部14结构示意图，第一过滤装置5包括第一固定板202、第一滤水布203和第一挤压主板204，第一滤水布203设置在第一固定板202和第一挤压主板204之间，第一固定板202和第一挤压主板204上均设置有通水孔(为防止滤水布受压损坏，通水孔直径尽量小，第一挤压主板204上的第二通水孔205孔径一般可为1.5～2mm；第一固定板202由圆形钢板制作，该圆形钢板上钻多个第一通水孔201，第一固定板202上的第一通水孔201直径可为5～10mm)。

如图5所示，其为第二过滤装置13第二局部15结构示意图，第二过滤装置13包括第二固定板302、第二滤水布303和第二挤压主板304，第二滤水布303设置在第二固定板302和第二挤压主板304之间，第二固定板302和第二挤压主板304上均设置有通水孔(为防止滤水布受压损坏，通水孔直径尽量小，第二挤压主板304上的第三通水孔305孔径一般可为1.5～2mm；第二固定板302由圆形钢板制作，该圆形钢板上钻多个第四通水孔301，第二固定板302上的第四通水孔301直径可为5～10mm)。

进一步地，第一挤压主板204和/或第二挤压主板304由圆形钢板制作，第一挤压主板204圆形外表面与渣土固化桶7内表面为间隙配合(一般间隙为0.2mm)。

第一过滤装置5的安装：首先将第一滤水布203平压在第一挤压主板204的表面上，然后将第一固定板202平压在滤水布表面，最后通过多个螺栓A206固定在一起。当第一滤水布203损坏可拆开并安装新的第一滤水布203。

第二过滤装置13的安装：首先将第二滤水布303平压在第二挤压主板304的表面上，然后将第二固定板302平压在滤水布表面，最后通过多个螺栓B306固定在一起。当第二滤水布303损坏可拆开并安装新的第二滤水布303。

实施例七

过水桶11上设置第一进气管，第一进气管上安装第一阀门(如第一气动球阀10)，随动桶3上设置第二进气管，第二进气管上安装第二阀门(如第二气动球阀2)。

过水桶11上设置第一出水管，第一出水管上设置第三阀门(如第三气动球阀12)，随动桶3上设置第二出水管，第二出水管上设置第四阀门(如第四气动球阀17)。设置进气管和相应的阀门，便于进气。设置出水管和相应的阀门，便于排水。

实施例八

渣土固化装置的渣土固化流程：辅助液压缸8液压杆回缩，滤水装置与渣土固化桶7之间关闭。通过采用龙门吊将渣斗中的渣倒在储渣斗6内。当主液压缸1的液压杆回缩，随动桶3回缩，储渣斗6与渣土固化桶7连通，渣土由于重力作用掉落入渣土固化桶7内。启动主液压缸1，液压杆伸出，当随动桶3隔离储渣斗6与渣土固化桶7连通处后，渣土固化桶7内的渣土继续被压缩。当主液压缸1液压杆继续前移，渣土充满渣土固化桶7的密闭空间，渣土受压，渣土内的弱结合水受压转化为自由水，与原渣土中的自由水一起承受主液压缸1的挤压力。自由水分别通过第一通水孔201或第四通水孔301、第一滤水布203或第二滤水布303、第二通水孔205或第三通水孔305，溢流入随动桶3或过水桶11内，通过打开的第四气动球阀17或第三气动球阀12经管路流入集水箱16内。随着主液压缸1的挤压，渣土固化桶7内的自由水挤出，渣土逐渐变干。当渣土挤压达到正常弃置或回填再利用状态时，辅助液压缸8液压杆伸出，第二滤水装置13打开，主液压缸1液压杆继续前移，将固化的渣土推出。然后，主液压缸1液压杆和辅助液压缸8液压杆回缩，同时第三气动球阀12和第四气动球阀17关闭，打开第二气动球阀2和第一气动球阀10，高压气体进入随动桶3和过水桶11内，高压气体经第二通水孔205和第三通水孔305吹第一滤水布203和第二滤水布303，将第一滤水布203和第二滤水布303上的残余渣土吹干净，便于下次继续滤水，然后关闭第二气动球阀2和第一气动球阀10，打开第四气动球阀17和第三气动球阀12。当主液压缸1和辅助液压缸8液压杆回缩完成后开始下一次的渣土固化流程。

实施例九

土压平衡盾构泥岩渣土固化处理系统，包括高压出油模块、保护模块和执行模块；

高压出油模块：与保护模块相连，提供高压油；

保护模块：设置有旁路开关阀和溢流阀405，旁路开关阀和溢流阀405并联并接至油箱；

执行模块：与保护模块的主管路相连，包括主执行机构和辅助执行机构；

主执行机构包括第一四通阀、调节阀和主液压缸1，第一四通阀与保护模块的主管路相连，第一四通阀还连接主液压缸1；主液压缸1与第一四通阀之间的管路上连接一个支路，支路上设置调节阀；调节阀、第一四通阀均连接至油箱；辅助执行机构包括第二四通阀和辅助液压缸8，第二四通阀连接辅助液压缸8，第二四通阀还连接至油箱。

实施例十

渣土固化装置液压系统(土压平衡盾构泥岩渣土固化处理系统)工作流程：

参看图6，启动液压泵404，液压油从液压油箱401经滤芯402、第一截止阀403进入液压泵404低压口，高压油从出口出，经二位二通阀406(旁路开关阀)下位返回油箱。当主液压缸1启动伸出(第一三位四通阀408(即第一四通阀)阀芯处于右位)，二位二通阀406得电，高压油不再回油箱，经单向阀407、液压压力表415、第二截止阀414、第一三位四通阀408，进入主液压缸1无杆腔，液压杆伸出，有杆腔液压油流回油箱。当主液压缸1启动缩回(第一三位四通阀408阀芯处于左位)，主液压缸1液压杆缩回。主液压缸1工作过程中，压力传感器412显示无杆腔液压油压力，电磁比例调压阀413调节无杆腔液压油的压力，主液压缸1内安装了行程传感器411，可实时测量主液压缸1液压杆的行程。当辅助液压缸8启动伸出(第二三位四通阀410(即第二四通阀)阀芯处于右位)，二位二通阀406得电，高压油不再回油箱，经单向阀407、液压压力表415、第二截止阀414、第二三位四通阀410、液压锁409(液压锁409设置在第二四通阀和辅助液压缸8之间)，进入辅助液压缸8无杆腔，辅助液压缸8液压杆伸出(第二过滤装置13打开)，有杆腔液压油流回油箱。当辅助液压缸8启动缩回(第二三位四通阀410阀芯处于左位)，辅助液压缸8液压杆缩回(第二过滤装置13关闭)。液压锁409可以保证辅助液压缸8的有杆腔和无杆腔内都有压力油，无高压油进入时，辅助液压缸8处于锁定状态。溢流阀405可保证液压泵404液压油压力在正常范围内，当液压油压力超过限定值时，溢流阀405自动溢流，保护液压泵404。

实施例十一

一种土压平衡盾构泥岩渣土固化处理方法：

如图1～6，在保证储渣斗6一直有渣前提下，渣土固化装置可采用如下控制方法：启动液压泵404，二位二通阀406得电，检测行程传感器411行程，当行程为0时，辅助液压缸8液压杆自动缩回，主液压缸1液压杆伸出，同时电磁比例调压阀413调节至设定压力值，第三气动球阀12和第四气动球阀17打开，第一气动球阀10和第二气动球阀2关闭，开始固化渣土。当达到固化时间(依据现场实际固化情况设定时间)，辅助液压缸8液压杆自动伸出，主液压缸1液压杆继续伸出，固化渣土从渣土固化桶7内推出。当行程传感器411达到最大设定值(使得渣土固体桶7内渣土全部推出)，主液压缸1液压杆自动回缩，同时第三气动球阀12和第四气动球阀17关闭，第一气动球阀10和第二气动球阀2打开，辅助液压缸8液压杆自动缩回。当行程传感器411行程回缩至0时，第三气动球阀12和第四气动球阀17打开，第一气动球阀10和第二气动球阀2关闭，继续下一次渣土固化处理。

实施例十二

土压平衡盾构掘进的渣土在渣斗内由电瓶车索引运至盾构工作井，由龙门吊直接吊运渣斗至地面，并倒至固化处理装置中的储渣斗6内。储渣斗6内的渣土由于重力作用直接进入储渣斗6下方的渣土固化桶7内。启动压滤系统油泵(液压泵404)，液压油直接推动主液压缸1液压杆，主液压缸1液压杆推动第一过滤装置5前行，渣土固化桶7内的渣土受压变形，渣土内的弱结合水直接转化为自由水经过滤布挤出，渣土内全部或者大部分(80％以上)的弱结合水挤出后，渣土固化桶7的后端滤水装置(第二过滤装置13)打开，将呈固态的渣土推出。当固化渣土全部推出，主液压缸1液压杆后移，第二过滤装置13关闭，同时加气清理第一滤水布203和第二滤水布303上残渣。当主液压缸1液压杆全部回缩完成后再伸出，继续固化渣土。当储渣斗6内无渣土或者接近无渣土(储渣斗6容量的30％或30％以下)后，龙门吊继续吊运渣土至储渣斗6内，继续固化渣土。

渣土固化装置设计需要注意的几个问题：

(1)、渣土固化速度要与龙门吊出渣速度相匹配，这样就不需要制作渣坑，固化的渣土可以直接在地面上堆放；

(2)、渣土固化装置要根据现场实际情况制作支撑架，并在支撑架下方设计行走轮，便于牵引、运输；

(3)、第一滤水布203和第二滤水布303属于易损件，设计时要考虑能快速安拆；

(4)、当发现自由水挤出较慢，渣土固化速度达不到需求时，可考虑在渣土固化桶7壁上也设计成滤水装置；

(5)、渣土固化装置也可增设一套粉碎装置。当渣土固化完成，固化渣土直接进入粉碎机，将渣土中的泥岩块状体粉碎，粉碎的干渣还可吸收一部分水份，会使渣土更干，更利于回填再利用。

本发明渣土固化装置的优点：

(1)、渣土直接经龙门吊倒入储渣斗6内，不需要再制作渣坑，节省了往储渣斗6内倒运渣土的费用；

(2)、流塑状态渣土直接压滤，方法简单、设备占地面积小、处理成本低；

(3)、每次压滤过后都自动采用高压气清理滤布上的残渣，降低了滤布堵塞的机率；

(4)、渣土挤压固化过程中渣土中泡沫含有的化学材料大部分随自由水挤出，渣土中化学材料含量大大降低，渣土更环保；

(5)、采用液压缸压滤，噪声小，不扰民。

以上所述只是用图解说明本发明一种土压平衡盾构渣土固化装置、系统及处理方法的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物均属于本发明所申请的专利范围，尤其是通过直接对渣土压滤达到固化渣土的方法都属于本发明的保护范围。