[发明专利]一种基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法

权利要求书

1.一种基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法,所述的泥水平衡盾构机包括进浆管(1)、盾体(5)、刀盘(9)、泥水仓(12)、气垫室(6)、主驱动单元(13)、后隔板(17)、排浆管(18)和前隔板(20)，在所述的刀盘(9)和所述的盾体(5)上布置有冻结循环管路(2)；在所述的前隔板(20)上布置有加热管路(14)；冷冻机组(24)、储藏槽(23)和安装于泥水平衡盾构机的后配套系统中，所述的冻结循环管路(2)通过进液管(25)、回液管(26)与所述的冷冻机组(24)、储藏槽(23)和加热装置(22)相连，所述的加热管路(14)通过进液管(25)、回液管(26)与所述的加热装置(22)相连，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、泥水仓清理：

盾构机停止掘进，泥水环流系统保持工作，直至泥水仓(12)内部大部分的石头颗粒杂质排出；清理泥水仓(12)时，刀盘(9)保持一定转速，以便于对仓内石头颗粒等杂质进行清理与运输，直至仓内残存异物大部分清除干净再停止刀盘(9)旋转；泥水仓(12)清理过程中，对泥水仓(12)内部压力进行实时监测；

步骤二、泥水仓及盾体周围土体冻结：

采用冻结系统对泥水仓(12)中的泥浆、刀盘(9)和盾体(5)周围土体进行冻结，所述冻结系统的冷冻机组安装在盾构机的后配套系统上，冻结循环管路(2)分别安装在刀盘(9)的侧向或内部，隔板侧向或内部，盾体(5)的外侧或内侧；在泥水仓(12)冻结过程中，往刀盘(9)和盾体(5)周围区域的冻结循环管路(2)中注入冷媒，主驱动单元(13)处循环管路中注入导热液，以防止主驱动单元(13)在泥水仓(12)冻结过程中温度过低而造成损伤；在冻结过程中需要对泥水仓(12)内的压力和温度进行实时监测，当压力过大时，通过调整气垫仓(6)内压力进行卸压处理，仓内温度控制在-5℃以下；

步骤三、开凿与同步换刀：

待步骤二中的泥水仓(12)及盾体(5)周围土体冻结完毕后，释放气垫仓(6)内的压缩空气并在常压下开仓作业，此时冷冻系统继续工作，保证泥水仓(12)内的温度控制在-5℃以下；采用开凿工具对所需换刀位置的冻结体进行人工开凿与清理，待开凿空间达到刀具(10)更换要求时，停止开凿并对该处刀具进行更换；当一处刀具更换结束后，再对下一个换刀位置进行开凿、清理及换刀，直至所有需更换刀具(10)全部更换完成；

步骤四、解冻及恢复工作：

待步骤三完成后，先对气垫仓(6)进行加压，然后对进浆管(1)进行解冻，并向泥水仓(12)中开凿区域填补泥浆；气垫仓(6)加压和泥浆填充完成后，通过往循环管道(12)内注入导热液的方式对泥水仓(12)残存冻结体进行解冻；整个解冻过程中，需要对泥水仓(12)内的压力进行实时监控，当压力过小时，通过空气压缩机(19)对泥水仓(12)进行加压处理，反之亦然，在解冻过程中保证泥水仓(12)内的压力稳定在1.5bar～6.0bar之间。

2.根据权利要求1所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于：步骤一中对泥水仓(12)内石头颗粒异物清理过程中，刀盘(9)根据实际情况保持低速旋转，以防止石头颗粒异物在开挖仓底部沉积。

3.根据权利要求2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于：所述的刀盘(9)保持0.5～1.5转/每分钟低速旋转。

4.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于：步骤一中对泥水仓(12)内的压力进行实时监控时，应根据盾构机当前施工位置的实际水土压力，将泥水仓(12)内的压力控制在1.5bar～6.0bar之间。

5.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于：步骤二中在对泥水仓(12)冻结之前，需通过空气压缩机(19)将气垫仓(6)内的泥浆液位控制在气垫仓(6)的二分之一以下，以防止由于泥水仓(12)冻结过程中冻结体体积膨胀对气垫仓(6)造成不良的影响。

6.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于：步骤二中在对泥水仓(12)、刀盘(9)和盾体(5)周围土体进行冻结过程中，需在往刀盘(9)和盾体(5)周围区域的循环管路中注入冷媒的同时，往主驱动单元(13)处循环管路中注入导热液，以防止主驱动单元(13)在泥水仓(12)冻结过程中温度过低而造成损伤。