[发明专利]强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置及方法

说明书

一种强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置,刀盘的后方设置有土仓，在土仓隔板上安装1～3圈预留球阀，每一圈可以安装2～6个预留球阀，每一圈预留球阀的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心同轴，预留球阀与排水泄压管路的一出口相连通，排水泄压管路的入口与超高压清洗机相连通、另一出口与收集系统相连通；采用本装置对结泥饼的刀盘中心部位进行高压冲洗，将冲洗下来的水、渣通过第三钢管排出至收集系统，保证刀盘中心无泥饼盾构机正常掘进状态，可以推广应用到预防及处理刀盘结泥饼的设备或装置技术领域。

技术领域

本发明属于预防及处理盾构机刀盘结泥饼设备或装置技术领域，具体涉及到一种强风化红砂岩地层中预防及处理盾构机刀盘结泥饼的装置以及采用该装置处理刀盘结泥饼的方法。

背景技术

在城市地铁盾构隧道施工中，盾构机穿越4-2-1强风化砂岩地层和4-2-2中风化砂岩(砂岩呈橘红色，细粒结构，层状构造，泥质胶结)地层时，由于地层矿物成分以石英为主，成岩作用差，天然状态力学性质较好，浸水或扰动易崩解呈散沙状，暴露地表后极易风化。盾构施工过程中掘进参数稍微不合理或渣土改良不到位就有可能导致掘进过程中刀盘“结泥饼”，造成推进困难，出渣量和掘进速度不可控，易造成地面坍塌。因此，要有针对性的在穿越此种地层时增加预防措施，并对该地层施工掘进出现问题及时处理，保证在强风化砂岩和中风化砂岩地层条件下盾构施工的顺利进行。

一般情况下，刀盘“结泥饼”的清理方法有以下三种：

1、采用向刀盘面板或土仓注入分散剂，侵泡48h小时后，正反向转动刀盘，即可完成刀盘轻微结“泥饼”的清理；本方法缺点是刀盘转动对地层的扰动太大；泡仓时间过长影响掌子面及周围土体的稳定性，易发生坍塌事故；注入的分散剂易扩散四周，不能长时间堆积到刀盘与掌子面之间，很难起到侵泡作用。

2、刀盘高转速，小推力，即可完成刀盘轻微结“泥饼”的清理；本方法缺点是刀盘快速转动影响掌子面及周围土体稳定性，易发生坍塌事件；推力小，刀盘转速快，易超挖。

3、采用带压开仓的方法完成“刀盘泥饼”的清理；本方法缺点是成本过高，危险系数过大，作业时土仓压力不易把控，进仓人员的身体素质要求较高，前期准备工作过于繁琐，工期不可控。

综上，现有的工艺工法很难在短时间内低成本、安全的去解决“刀盘泥饼”清理的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种不影响掌子面及周围土体稳定性、成本低廉、危险系数低、能安全有效解决刀盘结泥饼的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，以及采用上述装置处理刀盘结泥饼的处理方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：刀盘的后方设置有土仓，在土仓隔板上安装1～3圈预留球阀，每一圈可以安装2～6个预留球阀，每一圈预留球阀的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心同轴，预留球阀与排水泄压管路的一出口相连通，排水泄压管路的入口与超高压清洗机相连通、另一出口与收集系统相连通。

本发明的排水泄压管路为：第一组法兰的一端与第一对丝相连接，第一对丝的一端与超高压清洗机相连接、另一端与第一钢管相连接，第一钢管的另一端与第二组法兰相连接，超高压清洗机枪管由第一对丝插入穿过第二组法兰，第二组法兰的另一端与第二对丝相连接，第二对丝的另一端与三通阀的一端相连接，三通阀的相对一端与第三对丝相连接、侧面端与第三钢管相连接，第三钢管的另一端设置有第二球阀，第三对丝的另一端与第一球阀相连接，第一球阀的另一端设置有第二钢管，第二钢管与预留球阀相连接。

本发明的第一组法兰之间设置有橡胶密封圈，第二组法兰之间设置有橡胶密封圈。

本发明的橡胶密封圈为：密封圈本体中部加工有锥形凸起，密封圈本体上锥形凸起周围360°相位内均布加工有4个或6个固定孔，锥形凸起上360°相位内均布加工有3个开口。

本发明的三通阀的主管道与侧面管道的夹角为30°～60°。