[发明专利]用于应对盾构刀盘结泥饼的物理控制方法和控制系统

说明书

本发明公开了一种用于应对盾构刀盘结泥饼的物理控制方法和控制系统，系统其包括连接于原盾构面板冲刷系统的冲洗管路的高压气管，所述冲洗管路中设有增压水泵，所述高压气管的入口连接至高压气源，所述高压气管的出口连接至所述增压水泵的出口管路。本发明作用机理与高压旋喷桩加固土体类似，高压气、泥水的混合物通过中心冲洗管路，在管路出口处形成高压喷射流，减少了单一水流的能量损失，对结在刀盘中心面板的泥饼造成冲击破坏，当能量大、速度快和动脉状的射流大于泥饼的强度时，泥饼结构会被一定程度的破坏，从而从刀盘面板脱离。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，尤其涉及一种用于应对盾构刀盘结泥饼的物理控制方法和控制系统。

背景技术

近年来，随着国内城市基础建设的迅速发展，超大直径的过江过海公路隧道建设越来越多，隧道的建设也逐步向大直径、大埋深方向发展。

盾构法施工技术具备机械化程度高、隧道质量高、对周边环境影响小等优点。为适应不同地区的地层条件及功能需求，盾构机的种类也得到进一步发展。常压可更换刀具的刀盘可以在一次长距离掘进过程中更加安全的进行刀具检查与更换，能够更好的适应复合地层的变化，同时，也存在刀盘开口率小、刀盘厚度大等缺点。

盾构在泥质粉砂岩地层掘进时，土体中富含黏土矿物质，粒径小且粘性大，刀具切削下来的渣土由于刀盘开口率小、刀盘面板正面渣土流动性差、渣土进入泥水舱距离长等原因，很容易黏着在刀盘面板和刀具周围，在刀盘形成硬且厚的泥饼，包裹刀具，大大降低了刀具的切削能力，影响掘进速度，同时，盾构长时间掘进，结泥饼的刀盘面板与掌子面长时间研磨，会导致刀盘面板温度升高，存在一定安全风险。

王胜勇、李鸿等在中国专利《一种盾构刀盘面板冲刷系统》(201710521193.9)中公开了一种盾构刀盘面板的冲刷系统，针对常压可更换刀具的刀盘，在常压换刀刀桶上安装冲刷系统，通过刀桶面板上安装冲洗口对刀盘面板进行高压泥水冲刷，同时能够定期将刀桶抽出清理，在一定程度上解决了冲洗口容易堵塞的问题。

但是，现有刀盘面板冲刷系统仅仅为高压泥水或高压清水对刀盘面板进行冲洗，受限于冲洗流量、压力和冲洗口的大小，在实际掘进过程中容易造成冲洗口堵塞，影响刀盘面板冲洗效果，疏通冲洗口会一定程度影响掘进效率。

发明内容

鉴于现有技术中存在或潜在的一些问题，本发明提供了一种用于应对盾构刀盘结泥饼的物理控制方法和控制系统，可以有效的阻止渣土在刀盘面板上的黏连，减缓泥饼的产生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供了一种用于应对盾构刀盘结泥饼的物理控制系统，其包括连接于原盾构面板冲刷系统的冲洗管路的高压气管，所述冲洗管路中设有增压水泵，所述高压气管的入口连接至高压气源，所述高压气管的出口连接至所述增压水泵的出口管路。

在所述控制系统的一些实施例中，所述高压气管上设有气体流量传感器和气体压力传感器。

在所述控制系统的一些实施例中，所述高压气管的入口处设有第一球阀。

在所述控制系统的一些实施例中，所述原盾构面板冲刷系统包括由高压管路依次连接所述水源、增压水泵和冲洗口，所述冲洗口连接至盾构刀盘面板。

在所述控制系统的一些实施例中，所述水源采用高压泥水或高压清水。

在所述控制系统的一些实施例中，所述水源与所述增压水泵之间设有第二球阀，增压水泵的出口至所述高压气管的出口之间的管路上设有第三球阀，所述高压气管的出口至所述冲洗口之间的管路上设有第四球阀。

在所述控制系统的一些实施例中，所述高压气管的出口至所述冲洗口之间的管路上设有流量计。

在所述控制系统的一些实施例中，所述高压气源的压力控制在盾构刀盘开挖面中心支撑压力的1.8～2.2倍。