[发明专利]一种抑制泥浆逸散加速泥水盾构成膜的装置与工作方法

权利要求书

1.一种抑制泥浆逸散加速泥水盾构成膜的装置，其特征在于，包括空气压缩机(1)、总阀门(2)、输气软管(3)、分阀门(4)、调压阀(5)、气压计(6)、压气钢管(7)、水泥密封(8)、盾构机(9)；

所述总阀门(2)安装于空气压缩机(1)上，用于开关全部压气钢管(7)进气；

所述分阀门(4)安装于输气软管(3)上，用于开关单根压气钢管(7)进气；

所述调压阀(5)安装于输气软管(3)上，用于控制单根压气钢管(7)进气压力和气压屏蔽范围；

所述气压计(6)安装于压气钢管(7)上，用于测量单根压气钢管(7)进气压力；

所述压气钢管(7)为空心管体，压气钢管(7)上端与输气软管(3)相连；

压气钢管上部分位于钻孔中，钻孔与压气钢管的间隙通过注入水泥浆形成水泥密封(8)，避免高压气体顺着压气钢管(7)与钻孔的间隙泄露出来；

压气钢管下端穿过钻孔并压入下方土中，管端与盾构机顶面对应的水平面距离1m～4m，根据地层条件进行调整。

2.一种抑制泥浆逸散加速泥水盾构成膜的工作方法，其特征在于，采用权利要求1所述的一种抑制泥浆逸散加速泥水盾构成膜的装置的连接，具体步骤如下：

①以盾构机刀盘中点向地面做投影点O，在地面上确定一个矩形区域为压气钢管的目标布置区域，该矩形区域为投影点O向盾构机轴线后方延伸3m～5m，轴线前方延伸5m～10m，轴线左右各延伸3m～8m；

②在压气钢管的目标布置区域内，按1m～3m间隔钻孔，将压气钢管(7)放入钻孔中，并将压气钢管下端向下压入下方土中5cm～30cm，在钻孔与压气钢管的间隙通过注入水泥浆形成水泥密封(8)；

③将压气钢管(7)和输气软管(3)进行组装，并将气压计(6)固定在压气钢管(7)上端，将输气软管(3)一端与空气压缩机(1)的出气孔相连；

打开空气压缩机(1)的总阀门(2)，并向输气软管(3)输送高压气体；

打开输气软管(3)上的分阀门(4)，并通过调节调压阀(5)对压气钢管(7)的进气压力和气压屏蔽范围进行控制；

由于压气钢管(7)输出的高压气体可以在盾构机推进地层中形成阻碍，从盾构机压出的泥浆向地面方向和推进前方流动的趋势被减缓或完全屏蔽，泥浆将在盾构机开挖面前方较小的区域快速形成泥膜；

④当盾构机(9)挖掘进度将要超出压气钢管(7)的有效屏蔽范围时，按照步骤①重新确定压气钢管的目标布置区域，并重复②～③的操作；并将盾构机后方已丧失屏蔽效果的压气钢管(7)逐步拔出回收，将对应的钻孔填实密封；

当盾构机(9)进入不需要气压屏蔽的区域，将后方所有压气钢管拔出回收，并将对应的钻孔填实密封。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过多根压气钢管(7)同时喷射高压气体，形成气体屏蔽，减少盾构机(9)加压泥浆向盾构机(9)上方和前方逸散，加速了泥水盾构成膜，解决了因土层条件复杂、局部透水性较大，导致盾构机(9)所产生的泥浆向周围快速逸散，无法快速形成有效的泥膜的问题，为减少泥浆的消耗和保证开挖面稳定的同时提升泥水平衡盾构施工进度提供了新的思路。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该装置能够适应不同土层情况，通过单独调节各压气钢管(7)入土深度、进气压力和气压屏蔽范围，促使高压气体形成有效的屏蔽，减少泥浆向前方和上方逸散，加速泥水盾构成膜。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若气压屏蔽区域存在黏性土层，该装置能够改变黏性土层的饱和度，导致土层基质吸力增大，降低该黏性地层的透水性，从而也降低了泥浆逸散的速率。