[发明专利]一种破除刀盘泥饼的装置和方法

说明书

本发明提出一种破除刀盘泥饼的装置和方法。本装置包括浆液外输装置和碎石输入装置，碎石输入装置包括搅拌罐、膨润土罐、泵甲、管道甲和泵乙。本发明方法包括如下步骤：制备泥膜，进行稳压；降低物位高度；确认泥膜；备好碎石浆；启动刀盘；输送碎石浆；输送膨润土；排出多余的膨润土；让刀盘空转；判断泥饼是否清理干净；将多余的膨润土排出，恢复掘进。本发明的优点：结构简单，不需要开仓带压作业，不需要施工竖井，不需要对地层进行加固，泥饼破除效率高，工期较短，投入低，安全性高，操作便捷，具有广泛的推广应用价值和良好的经济适用性。

技术领域

本发明涉及盾构施工，特别是指一种破除刀盘泥饼的装置和方法。

背景技术

随着经济的发展，科学技术的进步，互联互通的需求，隧道工程和轨道交通得到了爆发式增长，公铁路隧道、越江跨海隧道和城市地铁等工程越来越多，盾构工法在越来越多的工程中推广应用。

盾构工法采用盾构机对隧道进行开挖，要求盾构机对地层有一定的适应性。在隧道开挖中，盾构机在淤泥质黏土、粉质粘土、泥岩等等复杂地层开挖时，刀盘表面极易粘附粘土，不及时清理，容易将刀盘糊死，日积月累在刀盘表面形成一层厚厚的泥饼，使刀具刀盘失去了开挖的能力，极大地降低了贯入度，严重影响盾构掘进效率。

盾构刀盘结泥饼，刀盘刀具无法继续切削土地，盾构机的推力、扭矩和温度等参数都会升高，出渣量明显减少，盾构的开挖能力将大打折扣。面对这种工况，必须破除盾构机刀盘的泥饼，才能使刀盘具有正常的开挖能力，确保正常施工，安全掘进。

在现有的工程应用中，针对刀盘结泥饼的难题，也摸索出很多处理方法。轻微的结泥饼现象，主要采用注入泡沫剂、分散剂等液体对结泥饼的刀盘进行浸泡，浸泡一段时间后再高速旋转刀盘，通过离心力将泥饼甩开。

对于结泥饼严重的情况，需要工人带压进仓，对刀盘上的泥饼进行破除清理。带压进仓需要复杂的装备工作，例如制泥膜，降低泥水仓液位或者降低土仓的高度等。工人带压进仓利用液压镐、风镐等工具对泥饼进行破除清理，工人劳动强度很大，风险很高，同时面临掌子面坍塌的风险；对于极不稳定地层还需要对掌子面进行注浆加固，以降低开仓破除的风险。对于极其复杂及不稳定的地层，很难开仓带压破除泥饼，甚至花费高额费用在盾构机刀盘前面施工竖井，然后工人进入刀盘前面对泥饼进行破除。

在现有施工中，也探索出一些非开仓泥饼破除方法，由于盾构机本身限制和开挖区间段构筑物的影响，没有大范围的推广应用。根据一些非开仓泥饼破除工艺流程推测，其费用相对开仓破除泥饼方法降低很多，但开支依然很大。

泥饼破除方法，一方面工人带压进仓，工人劳动强度很大，风险很高；一方面对于极不稳定地层，需要对掌子面及其周边土体进行加固，投资很大，施工周期长，严重影响掘进而且误工费用较高；另外，一些非开仓泥饼破除方法受多方因素制约，推广应用范围有限。

发明内容

本发明提出一种破除刀盘泥饼的装置和方法，解决了传统泥饼破除风险大，开仓作业工艺复杂、工人劳动强度大、投入成本高、泥饼破除周期长等一系列难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种破除刀盘泥饼的装置，包括浆液外输装置，还包括碎石输入装置，碎石输入装置包括搅拌罐和膨润土罐，搅拌罐和膨润土罐均与开挖仓连通。

所述的搅拌罐与泵甲连接，泵甲与管道甲连接，膨润土罐与泵乙连接，泵乙与管道乙连接，管道甲和管道乙均伸入开挖仓内。

所述的泵甲和泵乙为输送泵，管道甲和管道乙为输送管道，输送泵与合并管道连接，合并管道分别与搅拌罐、膨润土罐连接，输送泵与输送管道连接，输送管道的伸入端设有碎石浆喷口。

所述的搅拌罐与第三阀门连接，第三阀门与合并管道连接，膨润土罐与第四阀门连接，第四阀门与合并管道连接，输送泵与第二阀门连接，第二阀门与单向阀连接，单向阀与第一阀连接，第一阀与输送管道连接。