[发明专利]一种具有快速冻结掌子面功能的盾构机及施工方法

权利要求书

1.一种具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：步骤如下：

（a）设计冻结孔位置及布置方案：分为掌子面中心部位冻结孔和掌子面周边部位冻结孔；从前盾（111）隔板处预留孔位向掌子面中心部位冻结孔压入冻结器（102），从盾体内超前注浆孔处向掌子面周边部位冻结孔压入冻结器（102）；

（b）采用组合式冻结器，根据地层和冻结孔的长度情况预钻冻结孔后压入冻结器（102），或直接压入冻结器（102）；

（c）便携式推进装置（103）伸出压入标准长度连接杆（303）后，便携式推进装置（103）退回，安装下一节标准长度连接杆（303），再压入标准长度连接杆（303），如此循环；

（d）按冻结深度布置供液管及排气管；

（e）设置测温孔及布置测温元器件；

（f）采用供液软管连接供液管和液氮罐，收集排气管废气统一排出隧道外；

（g）液氮罐出口压力保持在0.3-0.5Mpa，液氮罐出口温度控制在-140℃~-170℃，通过调节阀控制各冻结回路温度差在±5℃内；

（h）实时检测测温孔温度，判断冷冻交圈发展情况；

（i）冷冻交圈形成后，可在刀盘前方进行盾构机内检修、安全开仓更换刀具操作；

其中，具有快速冻结掌子面功能的盾构机，包括盾构机刀盘刀具（110）、主驱动装置、螺旋输送机（113）、前盾（111）、中盾（112）、尾盾（114）和管片拼装机（104），还包括液氮罐和便携式推进装置（103），液氮罐通过分流阀和供液管（305）与盾构机前部设置的冻结器（102）相连。

2.根据权利要求1所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述步骤（a）在掌子面中心部位冻结孔和掌子面周边部位冻结孔处分别设置掌子面中心部位冻结管（105）和掌子面周边部位冻结管（106），掌子面中心部位冻结管（105）和掌子面周边部位冻结管（106）均与冻结器（102）相连。

3.根据权利要求1所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述便携式推进装置（103）根据掌子面冻结孔的位置移动方位，在盾构机周边位置布置掌子面周边部位冻结孔时，便携式推进装置（103）固定在管片拼装机（104）上；在盾构机中心区布置掌子面中心部位冻结孔时，便携式推进装置（103）设置在前盾（111）的隔板上。

4.根据权利要求1所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述步骤（a）从掌子面中心位置向外设置冻结孔，呈多道圆环状布置；每道圆环的间隔距离为0.8 -1.3m；每道圆环均匀设置若干个冻结孔，各个冻结孔的中心距为0.7 -1.0m。

5.根据权利要求1所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述便携式推进装置（103）包括推进装置支座（205），推进装置支座（205）上设有调节油缸（206）和油缸固定支架（204），油缸固定支架（204）上设有进出油管（203）和推进油缸（202），推进油缸（202）与油缸活塞杆（201）相连。

6.根据权利要求1或5所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述冻结器（102）由前部冻结管（301）和若干标准长度连接杆（303）组成，标准长度连接杆（303）的前端设有连接部位管螺纹（302），最后一节标准长度连接杆（303）的尾端设有尾部封板（306）、排气管（304）和供液管（305）。

7.根据权利要求6所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述前部冻结管（301）的端部采用锥形结构，且端部设有若干气孔。

8.根据权利要求7所述的具有快速冻结掌子面功能的盾构机的施工方法，其特征在于：所述供液管（305）插入标准长度连接杆（303）设置。