[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

摘要

本发明公开了一种基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，包括步骤：一、泥水仓清理：盾构机停止掘进，通过泥水环流系统将泥水仓内石头颗粒等杂质清理干净；二、泥水仓及盾体周围土体冻结：通过具有冷冻功能的泥水平衡盾构机上的冻结系统对盾构机泥水仓及盾体周围土体进行冻结；三、开凿与同步换刀：对冻结的泥水仓进行人工开凿与清理，并在清理过程中同步换刀；四、解冻及恢复工作。本发明设计合理、操作简单、成本低且为常压换到方式、安全系数高，能够有效解决泥水平衡盾构机位于地质松散、掌子面自稳能力差的位置时换刀难度大、风险高的实际问题。

主权项

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。