[发明专利]盾构机尾部的冻结系统及盾尾刷更换方法

说明书

本发明公开了盾构机尾部的冻结系统，所述系统包括液氮管路和冻结管，液氮管路分为供氮干管和回路干管，分别与冻结管的液氮进口和液氮出口连通；液氮管路设于盾构壳体内，冻结管设于盾构壳体内侧或外侧，盾构壳体下侧设有盾尾刷。本发明所述盾构机尾部的冻结系统能够快速、高效地实现盾构机尾部土层的冻结，无需在管片上另外打孔、封堵钻孔，延长管片的耐久性；本发明所述盾尾刷更换方法操作便捷，工期短，对盾构隧道稳定性无不利影响。

技术领域

本发明属于盾构隧道加固技术领域，涉及盾尾刷更换技术，具体为盾构机尾部的冻结系统及盾尾刷更换方法。

背景技术

盾构隧道在我国正处飞速发展阶段，大规模盾构隧道建设面临很多问题，其中盾构机在长距离穿越富含水砂性土或卵石地层时，盾尾刷容易磨损，甚至破坏导致渗漏，因此需更换失去密封作用的盾尾刷。

土层内进行盾尾刷更换最关键的技术问题之一就是对盾尾土层的止水密封处理，当施工地层条件复杂时，此工程难度更大。目前常用的方法有化学注浆加固，盐水人工冻结加固以及液氮人工冻结加固，其中液氮冻结工期较短，冻结效果可靠，液氮循环系统也相对简单。在采用冻结止水时，按冻结管排布方式的不同可分为预制冻结管片冻结止水和管片上直接打孔冻结止水，前者的问题在于带有冻结管的特殊管片需要另外制作，在面对突发的更换盾尾刷情况时，不能立即开展尾刷更换工作，需要提前做好盾尾刷更换的预案，对于抢险及工期要求较高的工程不具实用性。而管片上直接打孔冻结止水可应对突发性事故，打孔形式灵活多样，可根据现场实际情况进行调整，主要问题为冻结孔可能对管片造成永久性损伤，且冻结帷幕的连续性和均匀性不能得到有效保证。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种能够快速高效地更换盾尾刷，无须另外打孔、封堵钻孔，且不影响管片耐久性，对盾构隧道结构稳定性无不利影响，本发明提供了盾构机尾部的冻结系统。

技术方案：盾构机尾部的冻结系统，所述系统包括液氮管路和冻结管，液氮管路分为供氮干管和回路干管，分别与冻结管的液氮进口和液氮出口连通；液氮管路设于盾构壳体内，冻结管设于盾构壳体内侧或外侧，盾构壳体下侧设有盾尾刷。

所述盾构壳体内埋设的液氮管路采用弧形中空绝热管。

优选的，冻结管设于盾构壳体内侧或外侧，包括冻结作用面和绝热面，与盾构壳体之间通过绝热面相连。

优选的，所述冻结管的截面为弧形、圆形或矩形。冻结管截面底边长度为50mm，高度为30mm。

优选的，所述冻结管的截面为弧形，冻结管按环状分段分布，长度与分段间距根据盾构机直径大小选定。所述冻结管材质为Q345钢。

以上所述盾构机的盾尾刷更换方法，包括以下步骤：

a、停止盾构推进，确定更换盾尾刷；

b、供氮设备进场，连接液氮进口和液氮出口，通过液氮分配器使液氮管路中液氮进行循环，使盾尾土体冻结，在盾尾刷后侧形成止水的冻结帷幕；

c、全部盾尾刷更换完成后，利用冻结管作为解冻管路，进行强制解冻；

d、当冻土帷幕失去对盾构壳体的围抱力，且根据测温孔测得温度推算得土体与盾构壳体接触处的温度处于0℃以上时，盾构继续推进。

有益效果：(1)本发明所述盾构机尾部的冻结系统能够快速、高效地实现盾构机尾部土层的冻结，无需在管片上另外打孔、封堵钻孔，延长管片的耐久性；(2)本发明所述盾尾刷更换方法操作便捷，工期短，对盾构隧道稳定性无不利影响。

附图说明

图1是冻结管设于盾构壳体外侧结构示意图，其中a为液氮进口一侧示意图，b为液氮出口一侧示意图；

图2是冻结管设于盾构壳体内侧结构示意图；