CN114370283A - 泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，刀筒闸门位于盾体的前端部的刀盘的背面上，所述盾体的尾部和管片套接的结合段，盾体位于管片的前侧，它包括以下步骤：a.将刀筒闸门调整至盾构机刀盘高度方向上的中段位置；b.设在结合段的前侧的盾体和结合段的后侧的管片上设置若干个施工环箍，并且每个施工环箍的内侧面与盾体或管片的外侧壁贴合，每个施工环箍的外侧面与土体贴合；c.将切口泥水仓水压降至常压利用泵将切口泥水仓内泥水排出，同时将切口泥水仓通过管路与大气相连；d.进入中心仓更换刀筒闸门。本发明操作简便、风险小、速度快、效果好、成本低。

Description

泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法
技术领域
本发明属于盾构机设备领域，特别涉及一种泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法。
背景技术
由于地层原因，掘进过程中刀具磨损严重、更换频繁，换刀刀筒闸门使用亦较频繁，在频繁开关过程中易造成刀筒闸门密封夹渣等情况，导致刀筒闸门密封破损、挤出，甚至产生渗漏、涌水。由于泥水仓压力较大，为保证常压下无水环境下更换刀筒闸门，需将泥水仓液位下降至最低点，但是在施工期间无法避免岩体裂隙渗水泥水仓内补给，将转动刀盘把更换的刀筒闸门转动刀3点钟水平方向，保证作业安全便捷。原刀盘设计为在6点钟位置垂直方向更换，水平更换后吊运更换就需要改装原有作业工装。如果不能实现常压环境下作业，将要带压进仓处理更换刀筒闸门，但带压进仓风险高、费用大，且耽误工期。
发明内容
本发明的目的是提供一种泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，可实现在无水常压环境下更换刀筒闸门的运输通道和作业空间。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，所述刀筒闸门位于盾体的前端部的刀盘的背面上，所述盾体的尾部和管片套接的结合段，所述盾体位于所述管片的前侧，它包括以下步骤：
a.将刀筒闸门调整至盾构机刀盘高度方向上的中段位置；
b.设置施工环箍
在结合段的前侧的盾体和结合段的后侧的管片上设置若干个施工环箍，并且每个所述施工环箍的内侧面与盾体或管片的外侧壁贴合，每个所述施工环箍的外侧面与土体贴合；
c.将切口泥水仓水压降至常压
利用泵将切口泥水仓内泥水排出，同时将切口泥水仓通过管路与大气相连；
d.进入中心仓更换刀筒闸门
优化的，其中至少有两个所述施工环箍分别位于所述结合段的前侧和后侧。
优化的，所述盾体的中部和尾部连接处分布有若干径向的前侧注入孔，所述前侧注入孔上分别设置前侧注入孔阀门，同一轴向位置上的径向的前侧注入孔均匀分布于盾体的中部和尾部的周面上，在注入聚氨酯前需先打开前侧注入孔阀门看是否有液体喷出，如果喷出说明前侧注入孔是畅通的，如果不通需要采用电钻钻入前侧注入孔不小于35cm，如有水喷出迅速关阀；再把泵吸管放入柴油桶中吸入柴油，用柴油湿润注浆管后将注浆管连接前侧注入孔，先吸入柴油，同时打开前侧注入孔阀门，再将泵的吸管迅速放入聚氨酯桶中开始注聚氨酯，注入压力不超过1Mpa，如果能注进去每个前侧注入孔注入量不超过150L，如果注入不进去则该前侧注入孔不注；按照先注底部再注中部最后注顶部的顺序将每个前侧注入孔都注入聚氨酯，最大程度用聚氨酯填充盾体与周围岩体之间的间隙。
优化的，所有所述管片由前侧至后侧依次为第一管片、第二管片、第三管片、第四管片、第五管片…第N管片，所述结合段后侧的施工环箍是先在一次注浆孔内注入砂浆再注入填充料而形成。
优化的，其中所述第三管片或第四管片或第五管片中的两个或全部管片在注入砂浆完成后，在对应管片上开设二次注浆孔，分别注入聚氨酯，注入顺序、注入方法、注入控制压力同盾体注入聚氨酯，为了避免过大的注入压力损坏盾尾刷，管片上二次注浆孔注聚氨酯压力不超过1Mpa，如果压力超过1Mpa停止注入，如果压力始终没超过1Mpa，管片上每个注浆孔注入量不超过200L。
优化的，在注入聚氨酯的管片后侧的若干管片中开设二次注浆孔，分别注入水泥水玻璃双液浆，注入顺序是先注底部再注中部最后注顶部，注浆压力不超过1Mpa，注浆量每个孔不超过1.2m3，并且对应管片的注浆作业要在注聚氨酯的最后侧的管片注完聚氨酯结束至少1h后逐环展开。
优化的，步骤c中，待泥水舱压力下降后，调整排泥速度，使得气垫仓液位下降至中心线下1米，后停止排泥，观察一段时间后，再次调整压力，依次循环，直至切口压力为0，切口压力下降过程中要实时监测气泡仓液位的变化量。
优化的，切口压力降至0后，开始降低泥水仓液位，环流系统切换至旁通模式，保持排浆流量大于进浆流量6~10m3，通过设置在底部的传感器数据判断泥水仓液位下降的高度，为防止液位下降过程中泥水仓吸负压，在液位下降过程中使泥水仓与大气环境相连，压力监测通过设置在切口位置压力传感器，泥水仓液位降至中心以下1m后，打开管路冲洗，通过自流将泥水仓内泥浆排至盾体外。
优化的，观察中心仓液位变化情况，在液位稳定后打开中心舱门通风至少20分钟，气体检测合格后，打开中心仓底部排水孔，人员进仓后打开刀筒侧面泄压排污口，并安装封板，安装完成后关闭泄压排污口，封板安装完成后清理中心仓，并针对刀筒位置焊接刀筒闸门吊装点。
优化的，仓内有人员作业期间，全程打开，用于应急排水，待人员全部出仓后关闭，作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器。若无明显变化，则进行常压更换刀筒闸门。连接刀筒闸门油管，拆除封板，再次观察确认无渗漏后，点动打开刀筒闸门，观察掌子面情况；确认掌子面稳定后，关闭刀筒闸门，拆除及安,刀筒闸门，安装过程中注意定位销的安装；作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器；若有异常，立即撤出人员，关闭刀筒闸门，并关闭底部排水孔；更换完成后，清理中心仓。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：常压更换技术是将在盾体和管片外侧施工环箍隔绝后方来水，使泥水仓液位下降并将刀筒闸门更换位置转到刀盘3点钟方向后，可以保证作业人员能在无水环境下进行常压更换作业，通过常压更换刀筒闸门技术解决冲刀筒闸门漏水问题。由于上述技术方案运用，本发明与现有带压作业技术相比具有下列优点：操作简便、风险小、速度快、效果好、成本低。
附图说明
图1本发明的施工环箍位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，所述刀筒闸门0位于盾体1的前端部的刀盘的背面上，所述盾体的尾部和管片套接的结合段9，所述盾体1位于所述管片的前侧，它包括以下步骤：
a.将刀筒闸门0调整至盾构机刀盘高度方向上的中段位置；
b.设置施工环箍2
在结合段9的前侧的盾体1和结合段9的后侧的管片上设置若干个施工环箍2，并且每个所述施工环箍2的内侧面与盾体1或管片的外侧壁贴合，每个所述施工环箍2的外侧面与土体贴合，其中至少有两个所述施工环箍2分别位于所述结合段9的前侧和后侧；所述盾体1的中部和尾部连接处分布有若干径向的前侧注入孔3，所述前侧注入孔3上分别设置前侧注入孔3阀门，同一轴向位置上的径向的前侧注入孔3均匀分布于盾体1的中部和尾部的周面上;
设置盾体1上位于结合部前侧的施工环箍2：
在注入聚氨酯前需先打开前侧注入孔3阀门看是否有液体喷出，如果喷出说明前侧注入孔3是畅通的，如果不通需要采用电钻钻入前侧注入孔3不小于35cm，如有水喷出迅速关阀；再把泵吸管放入柴油桶中吸入柴油，用柴油湿润注浆管后将注浆管连接前侧注入孔3，先吸入柴油，同时打开前侧注入孔3阀门，再将泵的吸管迅速放入聚氨酯桶中开始注聚氨酯，注入压力不超过1Mpa，如果能注进去每个前侧注入孔3注入量不超过150L，如果注入不进去则该前侧注入孔3不注；按照先注底部再注中部最后注顶部的顺序将每个前侧注入孔3都注入聚氨酯，最大程度用聚氨酯填充盾体1与周围岩体之间的间隙；
设置结合部后侧的施工环箍2:
所有所述管片由前侧至后侧依次为第一管片1103、第二管片1102、第三管片1101、第四管片1100、第五管片1099、第六管片1098、第七管片1097、第八管片1096、…第N管片，所述结合段9后侧的施工环箍2是先在一次注浆孔4内注入砂浆再注入填充料而形成,砂浆在盾构机掘进过程中同步注入；
其中所述第三管片1101和第四管片1100在注入砂浆完成后，在对应管片上开设二次注浆孔5，分别注入聚氨酯，注入顺序、注入方法、注入控制压力同结合部前侧盾体1上注入聚氨酯时一样，为了避免过大的注入压力损坏盾尾刷，管片上二次注浆孔5注聚氨酯压力不超过1Mpa，如果压力超过1Mpa停止注入，如果压力始终没超过1Mpa，管片上每个注浆孔注入量不超过200L；
在第五管片1099、第六管片1098、第七管片1097中开设二次注浆孔5，分别注入1:1水泥水玻璃双液浆，注入顺序是先注底部再注中部最后注顶部，注浆压力不超过1Mpa，注浆量每个孔不超过1.2m3，并且对应管片的注浆作业要在注聚氨酯的最后侧的管片注完聚氨酯结束至少1h后逐环展开；
施工环箍2设置完毕后通过打开注过浆的管片原有的一次注浆孔4和后开的二次注浆孔5以及盾体1上的前侧注浆孔上安装的阀门检查渗漏水量的大小判断环箍是否满足要求；如果流水较小可进行下一步作业，如果有水流喷出继续补充注聚氨酯直到尾盾至1097环之间所有注过浆的二次注浆孔5不再有水流喷出为止;
c.将切口泥水仓水压降至常压
泥水系统旁通模式循环后，依据表1所示降压梯度调整SAMSON压力，待泥水舱压力下降后，打开排浆管路的液动球阀调整排泥速度，使得气垫仓液位下降至中心线下1米，后关闭排浆管路的液动球阀，观察指定时间后，再次调整压力，依次循环，直至切口压力为0，切口压力下降过程中要实时监测气泡仓液位的变化量，根据表1所示液位变化量判断地层中的涌水量。
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
表1切口水压下降梯度表
切口压力降至0后，开始降低泥水仓液位，环流系统切换至旁通模式，同时打开排浆管路的液动球阀，保持排浆流量大于进浆流量6~10m3，通过设置在底部的传感器数据判断泥水仓液位下降的高度，为防止液位下降过程中泥水仓吸负压，在液位下降过程中打开B6.1.1管路上的阀使泥水仓与大气环境相连，压力监测通过设置在切口位置压力传感器。
泥水仓液位降至中心以下1m后，打开管路MV03R/MV03L（DN150），冲洗1、2（DN100），通过自流将泥水仓内泥浆排至盾体1外;
d.进入中心仓更换刀筒闸门0
观察中心仓液位变化情况，在液位稳定后打开中心舱门通风30分钟，气体检测合格后，打开中心仓底部排水孔。（仓内有人员作业期间，全程打开，用于应急排水，待人员全部出仓后关闭）。
人员进仓后打开刀筒侧面泄压排污口，并安装封板，安装完成后关闭泄压排污口。（10.3刀筒封盖，10.4 泄压排污口）
封板安装完成后清理中心仓，并针对刀筒位置焊接刀筒闸门0吊装点。作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器。若无明显变化，则进行常压更换刀筒闸门0。连接刀筒闸门0油管，拆除封板，再次观察确认无渗漏后，点动打开刀筒闸门0，观察掌子面情况；确认掌子面稳定后，关闭刀筒闸门0，拆除及安装刀筒闸门0，安装过程中注意定位销的安装。作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器。若有异常，立即撤出人员，关闭刀筒闸门0，并关闭底部排水孔。更换完成后，清理中心仓。
观察中心仓液位变化情况，在液位稳定后打开中心舱门通风30分钟，气体检测合格后，打开中心仓底部排水孔。（仓内有人员作业期间，全程打开，用于应急排水，待人员全部出仓后关闭）。
人员进仓后打开刀筒侧面泄压排污口，并安装封板，安装完成后关闭泄压排污口。（10.3刀筒封盖，10.4 泄压排污口）
封板安装完成后清理中心仓，并针对刀筒位置焊接刀筒闸门0吊装点。作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器。若无明显变化，则进行常压更换刀筒闸门0。连接刀筒闸门0油管，拆除封板，再次观察确认无渗漏后，点动打开刀筒闸门0，观察掌子面情况；确认掌子面稳定后，关闭刀筒闸门0，拆除刀筒闸门0并安装新的刀筒闸门0，安装过程中注意定位销的安装。作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器。若有异常，立即撤出人员，关闭新的刀筒闸门0，并关闭底部排水孔。更换完成后，清理中心仓。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，所述刀筒闸门位于盾体的前端部的刀盘的背面上，所述盾体的尾部和管片套接的结合段，所述盾体位于所述管片的前侧，其特征在于，它包括以下步骤：
a.将刀筒闸门调整至盾构机刀盘高度方向上的中段位置；
b.设置施工环箍
在结合段的前侧的盾体和结合段的后侧的管片上设置若干个施工环箍，并且每个所述施工环箍的内侧面与盾体或管片的外侧壁贴合，每个所述施工环箍的外侧面与土体贴合；
c.将切口泥水仓水压降至常压
利用泵将切口泥水仓内泥水排出，同时将切口泥水仓通过管路与大气相连；
d.进入中心仓更换刀筒闸门。
2.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：其中至少有两个所述施工环箍分别位于所述结合段的前侧和后侧。
3.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：所述盾体的中部和尾部连接处分布有若干径向的前侧注入孔，所述前侧注入孔上分别设置前侧注入孔阀门，同一轴向位置上的径向的前侧注入孔均匀分布于盾体的中部和尾部的周面上，在注入聚氨酯前需先打开前侧注入孔阀门看是否有液体喷出，如果喷出说明前侧注入孔是畅通的，如果不通需要采用电钻钻入前侧注入孔不小于35cm，如有水喷出迅速关阀；再把泵吸管放入柴油桶中吸入柴油，用柴油湿润注浆管后将注浆管连接前侧注入孔，先吸入柴油，同时打开前侧注入孔阀门，再将泵的吸管迅速放入聚氨酯桶中开始注聚氨酯，注入压力不超过1Mpa，如果能注进去每个前侧注入孔注入量不超过150L，如果注入不进去则该前侧注入孔不注；按照先注底部再注中部最后注顶部的顺序将每个前侧注入孔都注入聚氨酯，最大程度用聚氨酯填充盾体与周围岩体之间的间隙。
4.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：所有所述管片由前侧至后侧依次为第一管片、第二管片、第三管片、第四管片、第五管片…第N管片，所述结合段后侧的施工环箍是先在一次注浆孔内注入砂浆再注入填充料而形成。
5.根据权利要求4所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：其中所述第三管片或第四管片或第五管片中的两个或全部管片在注入砂浆完成后，在对应管片上开设二次注浆孔，分别注入聚氨酯，注入顺序、注入方法、注入控制压力同盾体注入聚氨酯，为了避免过大的注入压力损坏盾尾刷，管片上二次注浆孔注聚氨酯压力不超过1Mpa，如果压力超过1Mpa停止注入，如果压力始终没超过1Mpa，管片上每个注浆孔注入量不超过200L。
6.根据权利要求5所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：在注入聚氨酯的管片后侧的若干管片中开设二次注浆孔，分别注入水泥水玻璃双液浆，注入顺序是先注底部再注中部最后注顶部，注浆压力不超过1Mpa，注浆量每个孔不超过1.2m3，并且对应管片的注浆作业要在注聚氨酯的最后侧的管片注完聚氨酯结束至少1h后逐环展开。
7.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：步骤c中，待泥水舱压力下降后，调整排泥速度，使得气垫仓液位下降至中心线下1米，后停止排泥，观察一段时间后，再次调整压力，依次循环，直至切口压力为0，切口压力下降过程中要实时监测气泡仓液位的变化量。
8.根据权利要求7所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：切口压力降至0后，开始降低泥水仓液位，环流系统切换至旁通模式，保持排浆流量大于进浆流量6~10m3，通过设置在底部的传感器数据判断泥水仓液位下降的高度，为防止液位下降过程中泥水仓吸负压，在液位下降过程中使泥水仓与大气环境相连，压力监测通过设置在切口位置压力传感器，泥水仓液位降至中心以下1m后，打开管路冲洗，通过自流将泥水仓内泥浆排至盾体外。
9.根据权利要求8所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：观察中心仓液位变化情况，在液位稳定后打开中心舱门通风至少20分钟，气体检测合格后，打开中心仓底部排水孔，人员进仓后打开刀筒侧面泄压排污口，并安装封板，安装完成后关闭泄压排污口，封板安装完成后清理中心仓，并针对刀筒位置焊接刀筒闸门吊装点。
10.根据权利要求9所述的泥水平衡盾构机常压换刀装置刀筒闸门常压更换方法，其特征在于：仓内有人员作业期间，全程打开，用于应急排水，待人员全部出仓后关闭，作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器；若无明显变化，则进行常压更换刀筒闸门；连接刀筒闸门油管，拆除封板，再次观察确认无渗漏后，点动打开刀筒闸门，观察掌子面情况；确认掌子面稳定后，关闭刀筒闸门，拆除及安,刀筒闸门，安装过程中注意定位销的安装；作业过程中全程打开自流水孔，观察水流变化情况同时观察排泥管底部压力传感器；若有异常，立即撤出人员，关闭刀筒闸门，并关闭底部排水孔；更换完成后，清理中心仓。
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