[发明专利]基于同步射流的土压平衡盾构泥饼防治系统

说明书

一种基于同步射流的土压平衡盾构泥饼防治系统,包括面板固定喷头、刀盘、盾体、土仓隔板、冲洗枪、冲洗点位及管路连接、高压管路及管件、分水器、安全阀、压力表、高压新增离心泵、原配离心泵、底座、给水管、螺旋机、控制器、二号台车。本发明工效高、成本低，该系统所需设备投资少、操作简单，通过土仓隔板不同位置的冲洗枪对刀盘背部、刀盘牛腿、土仓隔板进行无死角冲洗，冲洗枪的喷嘴设计不同规格，分轴向4孔、轴向1孔、径向4孔结构，以满足不同部位的冲洗需要；通过刀盘面板固定喷头对刀盘中心部位刀具进行无死角冲洗；泥饼冲洗与盾构掘进同步，泥饼防治不影响盾构正常掘进。

技术领域

本发明涉及土压平衡盾构泥饼的防治技术，特别涉及一种基于同步射流的土压平衡盾构泥饼防治系统，属于流体控制技术。

背景技术

土压平衡盾构是利用刀盘对正面土体进行切削，使土体以渣土的形式进入刀盘后面的土仓，通过调节推力、扭矩和出土量等相关掘进参数，达到土仓内的水土压力与开挖面水土压力的平衡，从而控制地表沉降。盾构在泥质粉砂岩中掘进时，由于土体富含粘土矿物质，粒径小且粘性大，在盾构掘进过程中极易附着在刀盘上，在受到刀具切削、刀盘挤压后极易自刀盘中心位置向四周逐步扩散，在刀盘背部、进渣口上形成附着的泥饼；在较高土仓温度及压力的作用下不断变厚变硬，最终导致刀具、刀盘进渣口被渣土糊住，刀盘失去削土能力；土仓泥饼的形成主要由于渣土搅拌不均匀，掘进参数欠佳导致渣土置换较慢，同步注浆压力偏大导致砂浆进入土仓，渣土改良欠佳导致螺旋机出土不畅使渣土在土仓积聚产生泥饼。

盾构在上软下硬地层或全断面泥岩中掘进，刀盘、土仓极易产生泥饼，同时由泥饼造成的掘进困难、设备故障增加，尤其会增加主驱动密封损坏及不必要的带压开仓等一系列风险。

为了解决利用常规方法进行泥饼处理时必须停机的弊端，规避泥饼造成的掘进困难、设备故障尤其是损坏主驱动密封、不必要的带压开仓等一系列风险，通常采用的泥饼防治方法有渣土改良和调整掘进参数等方法，现有技术中是通过添加适量的土体改良剂，改善土体的和易性，降低切削土体与盾构机刀盘及结构间的粘着力，并通过设置合理的掘进参数，保证土舱内土压力的稳定性和出土的顺畅，使盾构掘进“连续、快速、稳定”, 这虽降低刀盘和土仓内生成泥饼的概率，但不能完全避免泥饼的生成，一旦生成泥饼，则只能停止掘进，通过预留孔洞冲洗或带压开仓处理。但盾构机原设计在隔板处设有的预留孔洞并未考虑泥饼冲洗，不具备直接喷水的功能，预留孔洞用于在硬岩地层敞开式掘进时可开启检查土仓情况，或在不同地层根据需要增设添加剂注入通道等，并且在土压平衡掘进期间，土仓内为泥水，一旦开启将造成土仓泄压，若关闭不及时会酿成安全事故。 因此常规的泥饼防治方法可靠性低、风险大、成本高、影响工期。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种土压平衡盾构同步射流泥饼防治系统，达到泥饼防治与盾构掘进同步的目标，同时该系统还有助于提高渣土改良效果的作用，利于规避泥饼带来的一系列施工风险。

本发明的技术方案是：基于高压水射流原理，即利用高压水发生装置，以水为工作介质，使其在获得巨大的能量后，以流体运动方式，通过预装在土仓隔板、刀盘面板上的特定喷嘴、喷头产生高速的射流水束，对刀盘面板、刀盘背部及土仓内不同位置的土体进行冲洗、切割，以除去生成的泥饼，或避免渣土固结成块形成泥饼，从而达到泥饼防治与盾构掘进同步的目标，使用该系统还有助于提高渣土改良效果的功能。

本发明所述泥饼防治系统组成包括:面板固定喷头、刀盘、盾体、土仓隔板、冲洗枪、冲洗点位及管路连接、高压管路及管件、分水器、安全阀、压力表、高压新增离心泵、原配离心泵、底座、给水管、螺旋机、控制器、二号台车。

所述冲洗枪的结构包括喷嘴、对丝、球阀、补心及枪体。