本实用新型涉及管道施工技术领域，具体涉及一种土压平衡式顶管机施工出土系统。
背景技术：
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖铺设地下管道的施工方法。
根据施工地质条件和开挖机械原理的不同，顶管施工工艺又分为土压平衡式顶管机和泥水平衡式顶管机，土压平衡顶管机在施工过程中的出土方式为螺旋输送机配合小车进行出土，由于顶管顶进过程中管道内为密闭空间，配合出土的小车的尺寸受到限制，给土压平衡式顶管机施工带来了不便，小车在工作井再通过卷扬机提升至地面，同时，在管道内敷设简易轨道，出土小车行走在简易轨道上，又存在较大的安全隐患，严重制约着土压平衡式顶管机的施工应用，但是在一些特殊地质和构筑物下施工如铁路路基、高速公路路基等条件下又不得不采用土压平衡式顶管机，来保护上覆地层的不发生沉陷事故。
因此需要一种能够实现在土压平衡式顶管机在施工中协助顶管机自动出土的装置，用来解决上述技术问题，拓宽土压平衡式顶管机的适用范围。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种土压平衡式顶管机施工出土系统，能够实现在顶管机作业时自动出土，而且不受地质条件约束，节约人力物力，有效提升顶管机的出土效率和安全性能。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种土压平衡式顶管机施工出土系统，包括土压平衡式顶管机、搅拌槽、泥水分离机和plc，所述土压平衡式顶管机内部的空腔底部设有螺旋输送机，螺旋输送机的输入口位于顶管机刀盘的下方、输出口位于搅拌槽的上方；搅拌槽为空心长方体、其上侧面敞口，搅拌槽紧邻顶管机的外部尾端设置，其内部被竖向设置的过滤板分为搅拌区和泥浆区，搅拌区靠近土压平衡式顶管机，搅拌区内设有竖向放置的搅拌桨、泥浆区内设有泥浆泵；泥浆泵焊接固定在泥浆区底部且远离顶管机，泥浆泵的输出端连接第一塑料软管的一端，第一塑料软管的另一端穿过搅拌槽并与泥水分离机相连；所述plc固定在土压平衡式顶管机的配电箱处，并与螺旋输送机、搅拌槽和泥水分离机中的电气元件连接。
所述搅拌桨上端设有驱动电机，且搅拌桨通过联轴器与驱动电机的输出轴连接，驱动电机两侧分别设有两根钢筋，钢筋的一端与驱动电机焊接固定、另一端搅拌槽的内壁焊接连接，四根钢筋整体呈“x”形，驱动电机位于交点处，驱动电机的两侧均为三角形稳定结构，保证驱动电机及搅拌桨与搅拌槽之间的位置相对固定。
所述过滤板开有至少25个均匀设置的圆形通孔，圆形通孔的孔径为20mm-30mm，搅拌槽的内壁设有供过滤板插入的凹槽，凹槽的宽度与过滤板的厚度相同，过滤板嵌入凹槽中，并与搅拌槽固定，不使用焊接固定便于对过滤板的清理和维护。
所述泥水分离机在机身底部开有圆形出水孔，并在圆形出水孔处固定有第二塑料软管，第二塑料软管的一端与泥水分离机连接、另一端固定在搅拌槽的搅拌区，将经分离得到的循环水送回搅拌槽，为搅拌槽提供水源供应。
所述第一塑料软管和第二塑料软管均为伸缩软管，在土压平衡式顶管机向前推进时伸展，保证泥水分离机和搅拌槽之间的泥浆输送和循环水输送畅通。
所述搅拌区的内壁上下两端分别焊接固定有一个液位传感器，分别为上端的第一液位传感器和下端的第二液位传感器，对搅拌区中泥浆液的液位实时监测。
所述plc与第一、第二液位传感器通过数据线连接，且控制螺旋输送机、驱动电机、泥浆泵和泥水分离机的电源开关，液位传感器探测到的液位信息实时传递到plc中处理，plc通过得到的信息对各电源开关控制以保证实现自动出土作业。
所述螺旋输送机、驱动电机、泥浆泵和泥水分离机均使用变频电源，便于plc对上述组件启停的控制，而且不造成组件的损伤。
所述土压平衡式顶管机内部上侧固定有监控摄像头，监控摄像头内加载有通讯模块，并通过通讯模块将画面传递至控制室，辅助操作人员对土压平衡式顶管机及出土装置进行人工控制，以避免因机械的不确定性造成的不必要的损失。
所述通讯模块为有线网卡模块、wi-fi模块、蓝牙模块或5g模块中的一种或多种。
本实用新型使用的仪器设备均为业内常用的仪器设备，在此均不再赘述。
本实用新型通过液位传感器实时监控搅拌槽中的液位信息并反馈至plc，plc根据信息对螺旋输送机、搅拌桨的驱动电机、泥浆泵和泥水分离机进行开关控制，实现土压平衡式顶管机的自动出土作业，有效节省人力物力，保证了施工进度，结构简单、设计合理，具有极强的实际使用价值。
附图说明
图1是本装置的结构示意图；
图2是plc控制的流程图；
其中，1.土压平衡式顶管机；2.螺旋输送机；3.搅拌槽；4.第一液位传感器；5.过滤板；6.第二液位传感器；7.泥浆泵；8.第一塑料软管；9.泥水分离机；10.第二塑料软管；11.搅拌桨；12.驱动电机；13.监控摄像头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1-图2所示，一种土压平衡式顶管机施工出土系统，包括土压平衡式顶管机1、搅拌槽3、泥水分离机9和plc，土压平衡式顶管机1（以下简称顶管机）内部的空腔底部设有螺旋输送机2，螺旋输送机2的输入口位于顶管机的刀盘下方、输出口位于搅拌槽3的上方，顶管机内部上侧固定有监控摄像头13，监控摄像头13内加载有通讯模块，将画面传递至控制室，辅助操作人员对螺旋输送机2的作业状态进行控制，通讯模块为有线网卡模块、wi-fi模块、蓝牙模块或5g模块中的一种或多种；plc固定在顶管机的配电箱处，与螺旋输送机、搅拌槽和泥水分离机中的电气元件连接。
搅拌槽3为空心长方体，搅拌槽3的尺寸可根据顶管机的型号进行确定。搅拌槽3的上侧面敞口，搅拌槽3紧邻顶管机的外端尾部设置，内部设有搅拌桨11、泥浆泵7和过滤板5，搅拌槽3的内壁设有供过滤板5插入的凹槽，凹槽的宽度与过滤板5的厚度相同，过滤板5嵌入凹槽中，并与搅拌槽3固定、将搅拌槽3分为靠近顶管机的搅拌区和远离顶管机的泥浆区，泥浆泵7焊接固定在泥浆区的底部且远离顶管机，泥浆泵7的扬程可根据流量参数和搅拌槽3的尺寸进行设置。泥浆泵7的输出端连接有第一塑料软管8的一端，第一塑料软管8的另一端穿过搅拌槽3与泥水分离机9相连；搅拌桨11竖向固定在搅拌槽3的搅拌区，其上端通过联轴器连接驱动电机12的输出轴，驱动电机12的两侧分别焊接两根钢筋，钢筋的一端与驱动电机12焊接固定、另一端与搅拌槽3的内壁焊接连接，四根钢筋整体呈“x”形，使驱动电机12的两侧均为三角形稳定结构，保证搅拌桨11和驱动电机12与搅拌槽3之间位置相对固定；过滤板5开有至少25个均匀设置的圆形通孔，圆形通孔的孔径为20mm-30mm，将搅拌区的泥浆中较大的石块阻隔在搅拌区，防止对泥浆泵7造成损伤。过滤板5不使用焊接固定，方便操作人员对过滤板5进行清理和维护。搅拌区的一侧内壁的上下两端焊接分别固定有一个液位传感器，分别为上端的第一液位传感器4和下端的第二液位传感器6，对搅拌槽3中泥浆液的液位实时监测。
泥水分离机9靠近机身底部开有圆形出水孔，并在圆形出水孔处固定有第二塑料软管10，第二塑料软管10的一端与泥水分离机9连接、另一端固定在搅拌区，将经分离得到的循环水送回搅拌槽3，为搅拌槽3提供水源供应。第一塑料软管8和第二塑料软管10均为伸缩软管，可在顶管机向前推进时伸展，保证泥水分离机9和搅拌槽3之间的泥浆输送和循环水输送畅通。
plc与第一、第二液位传感器通过数据线连接，并控制螺旋输送机2、驱动电机12、泥浆泵7和泥水分离机9的电源开关，上述设备均为变频控制，plc通过液位传感器反馈的液位信息对各电源开关控制，以实现自动出土。
具体使用时，先按照图1所示将各组件进行连接，并在搅拌槽3中预先存放占体积1/5的水，在顶管机向前推进时，螺旋输送机2将产生的渣土运送到搅拌槽3中，待液面到达第一液位传感器4处，第一液位传感器4将液位信息反馈至plc，此时plc减慢螺旋输送机2的渣土输送速度，避免搅拌槽3内泥浆溢出，同时打开搅拌桨11的驱动电机12、泥浆泵7和泥水分离机9的电源，搅拌槽3对其内部的泥浆进行搅拌，过滤板5将大块矸石留在搅拌区域，滤过的泥浆被泥浆泵7经第一塑料软管8输送至泥水分离机9中，泥水分离机9将泥浆进行处理，得到的循环水经由第二塑料软管10再次进入搅拌槽3，参与泥浆的搅拌，实现节约用水。同时监控摄像头13也将顶管机内部的情况实时传送至控制室的显示器中，辅助操作人员对顶管机的行进和出土系统进行人工控制，避免因机械的不确定性造成不必要的损失。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
1.一种土压平衡式顶管机施工出土系统，包括土压平衡式顶管机、搅拌槽、泥水分离机和plc，其特征是，所述土压平衡式顶管机内部的空腔底部设有螺旋输送机，螺旋输送机的输入口位于顶管机刀盘的下方、输出口位于搅拌槽上方；搅拌槽为空心长方体、其上侧面敞口，搅拌槽紧邻顶管机的外部尾端设置，且内部被竖向设置的过滤板分为搅拌区和泥浆区，其中搅拌区靠近顶管机、泥浆区远离顶管机，搅拌区内设有竖向放置的搅拌桨，泥浆泵焊接固定在泥浆区底部且远离顶管机，泥浆泵的输出端连接有第一塑料软管的一端，第一塑料软管的另一端穿过搅拌槽并与泥水分离机相连；所述plc固定在土压平衡式顶管机的配电箱处，与螺旋输送机、搅拌槽和泥水分离机中的电气元件连接。
2.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述搅拌桨上端设有驱动电机，且搅拌桨通过联轴器与驱动电机的输出轴连接，驱动电机的两侧分别设有两根钢筋，钢筋的另一端焊接连接搅拌槽内壁，四根钢筋整体呈“x”形，驱动电机位于交点处。
3.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述过滤板开有至少25个均匀设置的圆形通孔，圆形通孔的孔径为20mm-30mm，搅拌槽的内壁设有供过滤板插入的凹槽，凹槽的宽度与过滤板的厚度相同，过滤板嵌入凹槽中、并与搅拌槽固定。
4.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述泥水分离机靠近机身底部开有圆形出水孔，并在圆形出水孔处固定有第二塑料软管，第二塑料软管的一端与泥水分离机连接、另一端固定在搅拌槽的搅拌区。
5.如权利要求4所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述第一塑料软管和第二塑料软管均为伸缩软管。
6.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述搅拌区的一侧内壁的上下两端分别焊接固定有一个液位传感器，分别为上端的第一液位传感器和下端的第二液位传感器。
7.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述plc与第一、第二液位传感器通过数据线连接，且控制螺旋输送机、驱动电机、泥浆泵和泥水分离机的电源开关。
8.如权利要求7所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述螺旋输送机、驱动电机、泥浆泵和泥水分离机均使用变频电源。
9.如权利要求1所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述土压平衡式顶管机内部上侧固定有监控摄像头，监控摄像头内加载有通讯模块。
10.如权利要求9所述的土压平衡式顶管机施工出土系统，其特征是，所述通讯模块为有线网卡模块、wi-fi模块、蓝牙模块或5g模块中的一种或多种。
技术总结