一种盾构机刀盘泥饼处理方法及装置

本发明涉及掘进机械，尤其涉及一种盾构机刀盘泥饼处理方法及装置。

背景技术：

1、盾构施工法是一种用于地下隧道工程的施工方法，通过使用盾构机进行推进和开挖，逐步形成隧道，盾构机是一种大型机械装备，具有推进装置、切削装置和控制系统，能够在地下进行连续的开挖作业。

2、由于地质情况的复杂性，工程中还会遇到软硬复合地层和软岩地层，切削下来的岩渣如果不能及时排出，将在密封舱内受到滚刀反复研磨，变成小颗粒，在受压、受热和潮湿环境下，细小颗粒重新聚集成半固结或固结的块状体，出现滚刀结泥现象，进一步，当滚刀结泥达到一定程度后，会导致刀盘结“泥饼”。

3、在施工过程中发现，在刀盘结“泥饼”后，刀盘推力增大，而刀盘扭矩减小，掘进速率减小，由于滚刀被“泥饼”堵塞，不能正常滚动，还会导致滚刀偏磨，严重降低滚刀寿命，在富水地层中，刀盘结“泥饼”会引发喷涌现象，导致土仓压力变化明显，地表沉降将超过限值，甚至引发塌方。

4、因此，研究盾构机掘进软岩地层过程中的滚刀结泥效应及掘进性能，对保证掘进效率、降低施工成本有重要理论和现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种盾构机刀盘泥饼处理方法及装置，解决了现有的盾构机刀盘泥饼处理装置的刀盘在结“泥饼”后，滚刀不能正常滚动，从而导致滚刀偏磨，进而会严重降低滚刀的使用寿命的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种盾构机刀盘泥饼处理方法，包括以下步骤：

3、步骤一：在掘进前，对地层围岩的矿物成分的含水率、液塑限以及含量进行测定；

4、步骤二：当所述地层围岩中含有亲水性且易吸水膨胀的所述矿物成分时，在含有亲水性且易吸水膨胀的所述矿物成分的地层段中注入分散剂和泡沫剂；

5、步骤三：在刀盘的背部和中心部位加装冲刷系统，利用泥水仓壁上的预留孔，增加冲洗管路，以便于在掘进过程中对所述刀盘进行冲刷。

6、步骤四：在保证所述地层围岩的顶部地层稳定的情况下，采用半敞开式掘进模式对所述地层围岩进行掘进；

7、步骤五：让所述刀盘高转速转动，并经常切换所述刀盘的转向，以减小大块粘土产生的数量；

8、步骤六：在所述刀盘高速转动的同时，开启所述冲刷系统，让所述冲刷系统对所述刀盘的背部以及中心部位进行冲刷，以减少所述刀盘上粘性岩土的附着。

9、本发明还提供了一种盾构机刀盘泥饼处理装置，包括刀盘和刀具，所述刀具设置在所述刀盘的一侧，还包括冲刷系统；所述冲刷系统包括气压仓、进浆管路、出浆管路、冲刷增加泵、小型加压循环泵和中心冲洗管路，所述气压仓设置在所述刀盘远离所述刀具的一侧，所述进浆管路与所述气压仓连通，并位于所述气压仓远离所述刀盘的一侧，所述出浆管路与所述气压仓连通，并位于所述气压仓远离所述刀盘的一侧，所述冲刷增加泵的两侧分别与所述进浆管路和所述出浆管路连通，所述冲刷增加泵位于所述进浆管路与所述出浆管路之间，所述小型加压循环泵分别与所述气压仓、所述出浆管路和所述冲刷增加泵连通，所述小型加压循环泵位于所述气压仓和所述出浆管路之间，所述中心冲洗管路分别与所述进浆管路和所述冲刷增加泵连通，所述中心冲洗管路位于所述进浆管路和所述冲刷增加泵之间。

10、其中，所述中心冲洗管路从所述刀具延伸至所述刀盘。

11、其中，所述刀盘的背面开口为向内倾斜。

12、其中，所述中心冲洗管路的管路出口采用缩口。

13、其中，所述中心冲洗管路的喷口处设置有喷头主体、封堵块体和喷头喷嘴。

14、其中，所述喷头喷嘴的数量为四个，且四个所述喷头喷嘴的水平角度分别为30°、50°、70°和90°。

15、本发明的一种盾构机刀盘泥饼处理方法及装置，本发明通过向含有亲水性且易吸水膨胀的所述矿物成分的地层段中注入分散剂和泡沫剂，从而可降低该地层段岩土体的粘性以及起到润滑盾构机刀盘的效果，进而可以有效地减轻刀盘粘结，通过在所述刀盘的背部和中心部位加装所述冲刷系统，让所述冲刷系统在掘进过程中对所述刀盘进行冲刷，从而减轻盾构过程中泥饼的产生，因此解决了现有的盾构机刀盘泥饼处理装置的刀盘在结“泥饼”后，盾构机刀盘泥饼处理装置不能正常滚动，从而导致盾构机刀盘泥饼处理装置偏磨，进而会严重降低盾构机刀盘泥饼处理装置的使用寿命的技术问题。

技术特征：

1.一种盾构机刀盘泥饼处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种盾构机刀盘泥饼处理装置，应用于权利要求1所述的盾构机刀盘泥饼处理方法，包括刀盘和刀具，所述刀具设置在所述刀盘的一侧，其特征在于，

3.如权利要求2所述的盾构机刀盘泥饼处理装置，其特征在于，

4.如权利要求2所述的盾构机刀盘泥饼处理装置，其特征在于，

5.如权利要求2所述的盾构机刀盘泥饼处理装置，其特征在于，

6.如权利要求2所述的盾构机刀盘泥饼处理装置，其特征在于，

7.如权利要求6所述的盾构机刀盘泥饼处理装置，其特征在于，

技术总结本发明涉及掘进机械技术领域，具体涉及一种盾构机刀盘泥饼处理方法及装置，通过向含有亲水性且易吸水膨胀的所述矿物成分的地层段中注入分散剂和泡沫剂，从而可降低该地层段岩土体的粘性以及起到润滑盾构机刀盘的效果，进而可以有效地减轻刀盘粘结，通过在所述刀盘的背部和中心部位加装冲刷系统，让冲刷系统在掘进过程中对所述刀盘进行冲刷，从而减轻盾构过程中泥饼的产生，因此解决了现有的盾构机刀盘泥饼处理装置的刀盘在结“泥饼”后，盾构机刀盘泥饼处理装置不能正常滚动，从而导致盾构机刀盘泥饼处理装置偏磨，进而会严重降低盾构机刀盘泥饼处理装置的使用寿命的技术问题。技术研发人员：张树光,刘志峰,来小旭,刘文博,解泓立,黄翔,宋宇,张铭致,赵书田受保护的技术使用者：桂林理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15