管路内注入高温盐水，对泥水仓12、刀盘9和盾体5周围土体进行解冻。整个解冻过程中，需对泥水仓12内的压力进行实时监控，当压力过小时，通过空气压缩机19对泥水仓12进行加压处理，反之亦然，在解冻过程中保证泥水仓12内压力稳定在1.5bar?6.0bar之间。待解冻完成之后，盾构机恢复正常工作。
[0067]实际施工过程中，在进浆管1向泥水仓12开凿区域注浆过程中，排浆管18—直处于关闭状态，待注浆完成且泥水仓12内压力稳定之后再开启排浆管18阀门，开始排浆。
[0068]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，所述的泥水平衡盾构机包括进浆管(1)、盾体(5)、刀盘(9)、泥水仓(12)、气垫室(6)、主驱动单元(13)、后隔板(17)、排浆管(18)和前隔板(20)，在所述的刀盘(9)和所述的盾体(5)上布置有冻结循环管路(2);在所述的前隔板(20)上布置有加热管路(14);冷冻机组(24)、储藏槽(23)和安装于泥水平衡盾构机的后配套系统中，所述的冻结循环管路(2)通过进液管(25)、回液管(26)与所述的冷冻机组(24)、储藏槽(23)和加热装置(22)相连，所述的加热管路(14)通过进液管(25)、回液管(26)与所述的加热装置(22)相连，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、泥水仓清理: 盾构机停止掘进，泥水环流系统保持工作，直至泥水仓(12)内部大部分的石头颗粒杂质排出；清理泥水仓(12)时，刀盘(9)保持一定转速，以便于对仓内石头颗粒等杂质进行清理与运输，直至仓内残存异物大部分清除干净再停止刀盘(9)旋转；泥水仓(12)清理过程中，对泥水仓(12)内部压力进行实时监测； 步骤二、泥水仓及盾体周围土体冻结: 采用冻结系统对泥水仓(12)中的泥浆、刀盘(9)和盾体(5)周围土体进行冻结，所述冻结系统的冷冻机组安装在盾构机的后配套系统上，冻结循环管路(2)分别安装在刀盘(9)的侧向或内部，隔板侧向或内部，盾体(5)的外侧或内侧；在泥水仓(12)冻结过程中，往刀盘(9)和盾体(5)周围区域的冻结循环管路(2)中注入冷媒，主驱动单元(13)处循环管路中注入导热液，以防止主驱动单元(13)在泥水仓(12)冻结过程中温度过低而造成损伤;在冻结过程中需要对泥水仓(12)内的压力和温度进行实时监测，当压力过大时，通过调整气垫仓(6)内压力进行卸压处理，仓内温度控制在_5°C以下； 步骤三、开凿与同步换刀: 待步骤二中的泥水仓(12)及盾体(5)周围土体冻结完毕后，释放气垫仓(6)内的压缩空气并在常压下开仓作业，此时冷冻系统继续工作，保证泥水仓(12)内的温度控制在-5°C以下；采用开凿工具对所需换刀位置的冻结体进行人工开凿与清理，待开凿空间达到刀具(10)更换要求时，停止开凿并对该处刀具进行更换；当一处刀具更换结束后，再对下一个换刀位置进行开凿、清理及换刀，直至所有需更换刀具(10)全部更换完成； 步骤四、解冻及恢复工作: 待步骤三完成后，先对气垫仓(6)进行加压，然后对进浆管(1)进行解冻，并向泥水仓(12)中开凿区域填补泥浆;气垫仓(6)加压和泥浆填充完成后，通过往循环管道(12)内注入导热液的方式对泥水仓(12)残存冻结体进行解冻;整个解冻过程中，需要对泥水仓(12)内的压力进行实时监控，当压力过小时，通过空气压缩机(19)对泥水仓(12)进行加压处理，反之亦然，在解冻过程中保证泥水仓(12)内的压力稳定在1.5bar?6.0bar之间。2.根据权利要求1所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤一中对泥水仓(12)内石头颗粒异物清理过程中，刀盘(9)根据实际情况保持低速旋转，以防止石头颗粒异物在开挖仓底部沉积。3.根据权利要求2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:所述的刀盘(9)保持0.5?1.5转/每分钟低速旋转。4.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤一中对泥水仓(12)内的压力进行实时监控时，应根据盾构机当前施工位置的实际水土压力，将泥水仓(12)内的压力控制在1.5bar?6.0bar之间。5.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤二中在对泥水仓(12)冻结之前，需通过空气压缩机(19)将气垫仓(6)内的泥浆液位控制在气垫仓(6)的二分之一以下，以防止由于泥水仓(12)冻结过程中冻结体体积膨胀对气垫仓(6)造成不良的影响。6.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤二中在对泥水仓(12)、刀盘(9)和盾体(5)周围土体进行冻结过程中，需在往刀盘(9)和盾体(5)周围区域的循环管路中注入冷媒的同时，往主驱动单元(13)处循环管路中注入导热液，以防止主驱动单元(13)在泥水仓(12)冻结过程中温度过低而造成损伤。7.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤二中对泥水仓(12)内的压力实时监测时，由于冻结过程中泥浆体积会随之增大，此时气垫仓(6)内压力会随之增大，需通过释放气垫仓(6)内部分压缩空气将泥水仓(12)内压力控制在1.5bar?6.0bar之间。8.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:通过往步骤二所述的循环管路中注入导热液对泥水仓(12)中残存冻结体进行解冻，整个过程中应对泥水仓(12)内的压力进行实时监控，保证压力稳定且控制在1.5bar?6.0bar 之间。9.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤三所述对冻结的泥水仓(12)进行常压开仓之前，应对泥水仓(12)和盾体周围土体的冻结状况进行检查，使用钢钎通过后隔板上方预留孔洞对泥水仓(12)和盾体周围土体的冻结体打孔，观察孔洞内有无浆液喷涌现象，若无喷涌现象且掌子面情况稳定，则泥水仓(12)与盾体周围土体冻结成型，此时释放气垫仓(6)内压缩空气，在常压下进行开仓，随后进行冻结泥浆的开凿和同步换刀作业。10.根据权利要求1或2所述的基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，其特征在于:步骤四所述对泥水仓(12)进行解冻之前，应先通过注入压缩空气的方式对气垫仓(6)进行加压，然后对进浆管(1)进行解冻，并利用进浆管(1)对开凿过的区域进行泥浆填充。
【专利摘要】本发明公开了一种基于具有冻结功能的泥水平衡盾构机的换刀方法，包括步骤：一、泥水仓清理：盾构机停止掘进，通过泥水环流系统将泥水仓内石头颗粒等杂质清理干净；二、泥水仓及盾体周围土体冻结：通过具有冷冻功能的泥水平衡盾构机上的冻结系统对盾构机泥水仓及盾体周围土体进行冻结；三、开凿与同步换刀：对冻结的泥水仓进行人工开凿与清理，并在清理过程中同步换刀；四、解冻及恢复工作。本发明设计合理、操作简单、成本低且为常压换到方式、安全系数高，能够有效解决泥水平衡盾构机位于地质松散、掌子面自稳能力差的位置时换刀难度大、风险高的实际问题。
【IPC分类】E21D9/08
【公开号】CN105422108
【申请号】CN201510788461
【发明人】赵晖, 王昭, 易觉, 赖伟文, 程永亮, 代为, 夏毅敏, 王洋, 杨端
【申请人】广东华隧建设股份有限公司, 中国铁建重工集团有限公司, 中南大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月16日