一种高水压大流量盾构换刀方法与流程

本发明涉及盾构机施工，具体地说，涉及一种高水压大流量盾构换刀方法。

背景技术：

1、在盾构机掘进的过程中，刀盘上的刀具会产生磨损，此时就需要工作人员对盾构机刀盘上的刀具进行更换；目前的更换刀具的是通过施工人员进入盾构机土仓内人工更换刀具；但是为了防止施工人员进入内后，盾构机刀盘切割的掌子面塌陷，就需要向盾构机土仓内加压，防止掌子面塌陷；由于盾构机土仓内的压强较大，施工人员很难在盾构机土仓内长时间工作，从而影响了换刀效率；由于盾构机在地下施工，当盾构机土仓打开后，土仓内可能存在对人体有害的气体如硫化氢、甲烷和一氧化碳等，会对施工人员造成伤害。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种高水压大流量盾构换刀方法。其能够解决盾构机土仓内压强过大不适合施工人员长时间工作的问题，达到使施工人员在常压下施工并防止地下有毒气体损伤施工人员的效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

3、一种高水压大流量盾构换刀方法，其包括如下步骤，

4、步骤s1、盾构机土仓内出碴

5、将盾构机土仓内的碴土排出，同时向盾构机土仓内注入膨化好的膨润土置换碴土，等盾构机土仓内碴土降至土仓容积1/3时，停止出碴和膨润土的注入；

6、步骤s2、向盾构机土仓内冲入空气

7、步骤s1完成后，采用盾构机内旋转接头上的泡沫系统通过泡沫管路向刀盘前方吹入空气，盾构机土仓隔板上的原有保压系统的管路为排气通道，排风到盾构机后配套尾部，形成循环；并通过气体检测仪对盾构机土仓内的气体进行检测，主要检测硫化氢、甲烷和一氧化碳含量是否超标；如果超标则继续向盾构机土仓内冲入空气，直到检测到硫化氢、甲烷和一氧化碳含量达标后，打开盾构机土仓仓门；

8、步骤s3、刀具更换

9、打开盾构机土仓的仓门后，通过盾构机换刀装置将刀具运至盾构机土仓内，最后通过工作人员手动拆除旧刀具换上新刀具。

10、通过本发明，盾构机土仓内填充膨润土是将土仓内的泥土置换为膨润土，其主要作用是通过土仓填充膨润土使盾构机的刀盘开口处和切口环处形成一层膨润土薄膜，在换刀过程中对掌子面土体产生一定的支撑作用防止掌子面坍塌；

11、在施工人员进入盾构机土仓内前，使盾构机土仓内的空气流通，使土仓内的气压处于正常大气压，从而使施工人员能够在盾构机土仓内长时间工作，从而提高了施工人员的换刀效率；同时对盾构机土仓内的空气进行空气循环，从而较佳的防止了地下的有害气体被施工人员吸入，损伤施工人员的身体健康。

12、作为优选，步骤s1中采用螺旋输送机，将土仓内的碴土排出，并且根据螺旋机的出土情况和总的出碴量与盾构机土仓的总容量作对比，确定盾构机土仓内碴土下降位置。

13、通过本发明，保证了等盾构机土仓内碴土降至土仓容积1/3，使土仓内剩余的碴土对掌子面土体进行支撑，防止掌子面坍塌。

14、作为优选，在螺旋输送机排出盾构机土仓内渣土后，工作人员观察盾构机土仓外的压力传感器，压力传感器上指针稳定不动一段时间后，才可进行向盾构机土仓内冲入空气。

15、通过本发明，对土仓内部压力进行实时监控时，根据盾构机当前施工位置处掌子面的实际水土压力大小，将土仓的内部压力在1.5bar～3.0bar范围内进行相应调整，使得土仓的内部压力大小与当前施工位置处掌子面的实际水土压力大小一致，避免压力过小或过大，压力过小会造成地面沉降，压力过大会对主轴承密封造成损坏。

16、作为优选，步骤s3中，工作人员进入盾构机土仓中后，每隔30分钟用气体检测仪对土仓内硫化氢、甲烷和一氧化碳含量检测一次，当硫化氢、甲烷和一氧化碳含量超标时工作人员撤出盾构机土仓，之后继续向盾构机土仓冲入空气，直至气体检测达标，工作人员才可继续进入盾构机土仓。

17、通过本发明，检测人员对土仓内的空气多次检测，确保土仓内施工人员的安全，防止有毒气体浓度过高损害施工人员的身体健康。

18、作为优选，步骤s3中，刀具从地面仓库运输到洞内管片安装机下方的管片上固定；通过管片安装机旋转将刀具运至管片安装机的上部平台；在管片安装机上部平台所对应的管片螺栓处固定钢丝绳的一端；在盾构机人仓上部换刀前，盾壳处焊接一个吊耳，将钢丝绳的另外一端固定在吊耳上；通过钢丝绳和滑轮把刀具吊运至人仓仓口；人仓内铺设轨道，用盾构机换刀装置将刀具运至土仓内。

19、通过本发明，快速的将所要更换的刀具从地面运输到盾构机土仓内，从而方便施工人员快速获取新刀具。

20、作为优选，步骤s3中，换刀具前工作人员需检查刀具磨损程度，双刃正滚刀的最大磨损极限为20mm，单刃正滚刀的最大磨损极限为20mm，单刃边滚刀的最大磨损极限为10mm；并且安装刀具时刀盘上相邻刀具的磨损量高差不大于15mm。

21、通过本发明，防止盾构机刀盘上相邻刀具的磨损量高差过大，导致高度差较低的滚刀无法切削土层。

22、作为优选，步骤s3中，换刀具前工作人员需将刀盘旋转，调节刀具到换刀位置，之后冲洗刀盘，然后拆除刀具的定位螺栓，之后拆除连接销轴，最后通过盾构机换刀装置将刀具运送出渣仓，再通过盾构机换刀装置将新的刀具送至盾构机土仓内，最后通过吊机将新刀具吊到换刀位置；之后将刀具放入刀座，插入连接销轴，然后旋入定位螺栓。

23、通过本发明，由于刀具采用螺栓定位，销轴连接，刀具上受到的力很大程度上是由刀座承受的，销轴和螺栓仅仅起到连接的作用，因此变形小，拆卸方便。

24、作为优选，安装刀具前，刀盘上的螺栓孔、螺栓、销轴孔、销轴需用高压水流冲洗，再用钢丝刷将螺纹刷干净，而后用高压风吹干或用毛巾擦拭干净。

25、通过本发明，防止在固定刀具时，螺栓孔和螺栓的螺纹处存在泥土，从而影响刀具的切削角度。

26、作为优选，步骤s3中，刀具更换时需拆一把换一把。

27、通过本发明，在不稳定的地层中，刀具更换时需拆一把换一把，以便地层变化较大时盾构机可及时回复掘进。

28、作为优选，步骤s3完成后，工作人员清理现场，之后退出土仓；待工作人员退出土仓后，启动刀盘，进行刀盘试运转，新刀具换好后，推进200mm后再次打开仓门检查刀具，检查刀具固定情况，出现松动的及时加固；无不良状况出现，工作人员撤出土仓，盾构机恢复推进。

29、通过本发明，检查刀具是否安装完成，符合盾构机掘进的要求，避免在盾构机在之后的掘进过程中因刀具脱落停下维修。

技术特征：

1.一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s1中采用螺旋输送机，将土仓(730)内的碴土排出，并且根据螺旋机的出土情况和总的出碴量与盾构机土仓(730)的总容量作对比，确定盾构机土仓(730)内碴土下降位置。

3.根据权利要求2所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：在螺旋输送机排出盾构机土仓(730)内渣土后，工作人员观察盾构机土仓(730)外的压力传感器，压力传感器上指针稳定不动一段时间后，才可进行向盾构机土仓(730)内冲入空气。

4.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3中，工作人员进入盾构机土仓(730)中后，每隔30分钟用气体检测仪对土仓(730)内硫化氢、甲烷和一氧化碳含量检测一次，当硫化氢、甲烷和一氧化碳含量超标时工作人员撤出盾构机土仓(730)，之后继续向盾构机土仓(730)冲入空气，直至气体检测达标，工作人员才可继续进入盾构机土仓(730)。

5.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3中，刀具从地面仓库运输到洞内管片安装机下方的管片上固定；通过管片安装机旋转将刀具运至管片安装机的上部平台；在管片安装机上部平台所对应的管片螺栓处固定钢丝绳的一端；在盾构机人仓上部换刀前，盾壳处焊接一个吊耳，将钢丝绳的另外一端固定在吊耳上；通过钢丝绳和滑轮把刀具吊运至人仓仓口；人仓内铺设轨道，用盾构机换刀装置将刀具运至土仓(730)内。

6.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3中，换刀具前工作人员需检查刀具磨损程度，双刃正滚刀的最大磨损极限为20mm，单刃正滚刀的最大磨损极限为20mm，单刃边滚刀的最大磨损极限为10mm；并且安装刀具时刀盘上相邻刀具的磨损量高差不大于15mm。

7.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3中，换刀具前工作人员需将刀盘旋转，调节刀具到换刀位置，之后冲洗刀盘，然后拆除刀具的定位螺栓，之后拆除连接销轴，最后通过盾构机换刀装置将刀具运送出渣仓，再通过盾构机换刀装置将新的刀具送至盾构机土仓(730)内，最后通过吊机将新刀具吊到换刀位置；之后将刀具放入刀座，插入连接销轴，然后旋入定位螺栓。

8.根据权利要求7所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：安装刀具前，刀盘上的螺栓孔、螺栓、销轴孔、销轴需用高压水流冲洗，再用钢丝刷将螺纹刷干净，而后用高压风吹干或用毛巾擦拭干净。

9.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3中，刀具更换时需拆一把换一把。

10.根据权利要求1所述的一种高水压大流量盾构换刀方法，其特征在于：步骤s3完成后，工作人员清理现场，之后退出土仓(730)；待工作人员退出土仓(730)后，启动刀盘，进行刀盘试运转，新刀具换好后，推进200mm后再次打开仓门检查刀具，检查刀具固定情况，出现松动的及时加固；无不良状况出现，工作人员撤出土仓(730)，盾构机恢复推进。

技术总结
本发明涉及盾构机施工技术领域，具体地说，公开了一种高水压大流量盾构换刀方法。其包括步骤S1、盾构机土仓内出碴；步骤S2、向盾构机土仓内冲入空气；步骤S3、刀具更换；其能够解决盾构机土仓内压强过大不适合施工人员长时间工作的问题，达到使施工人员在常压下施工并防止地下有毒气体损伤施工人员的效果。

技术研发人员：张健,王刚,李强,孙健,郭昊冉,张豇沥
受保护的技术使用者：中铁十局集团第三建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15