本發(fā)明涉及盾構(gòu)機領(lǐng)域，更具體的講是一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

盾尾鋼絲刷是盾構(gòu)機密封系統(tǒng)中的一個重要組成部分，在大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工中，利用盾尾刷并注入一定量的填充物（盾尾油脂），可在盾構(gòu)機和管片之間形成良好的密封體系，可有效防止地下水、泥漿及同步注漿的漿液等流入盾構(gòu)機中，保障隧道掘進(jìn)能夠安全順利地進(jìn)行。但由于施工過程中不可避免的施工誤差，導(dǎo)致盾尾刷受偏心管片過度擠壓從而產(chǎn)生塑性變形以至于失去彈性，或者長距離掘進(jìn)造成盾尾刷磨損嚴(yán)重，直接造成盾尾密封系統(tǒng)失效，導(dǎo)致同步注漿漿液等雜質(zhì)流入盾構(gòu)機，危及施工人員和施工設(shè)備的安全。因此，在盾尾刷失效后需要及時更換失效盾尾刷。

通過專利檢索，發(fā)現(xiàn)以下相似專利：

①申請?zhí)枮?01210175808.4的一種盾構(gòu)隧道洞內(nèi)液氮冷凍更換尾刷的方法，該發(fā)明公開了一種液氮冷凍更換尾刷的方法，該方法在確定需更換的尾刷位置后，通過兩次鉆孔為冷凍操作提供條件，該方法操作起來費時費力，冷凍密封效率低下；

②申請?zhí)枮?01210068168.1的盾構(gòu)機的盾尾密封裝置，該發(fā)明在常規(guī)密封裝置基礎(chǔ)上增加了一道密封刷和密封板，但本發(fā)明是針對于正常掘進(jìn)過程中的盾尾密封，如果出現(xiàn)盾尾滲漏，無法進(jìn)行有效的應(yīng)對；另一方面，本發(fā)明雖增加了密封板，但是密封板與管片之間存在密貼不好的問題，對于其抗?jié)B效果有一定的影響；

③申請?zhí)枮?01220102998.2的盾構(gòu)機用盾尾緊急密封裝置及其安裝結(jié)構(gòu)，該專利存在兩方面的問題：一方面該專利所使用的充氣橡膠管長期賦存于盾尾油脂中，經(jīng)過較長時間后，難免會出現(xiàn)橡膠管老化的問題，一旦老化則極有可能會影響到緊急密封時的氣密性，影響到密封效果；另一方面該專利利用充氣的橡膠管來進(jìn)行緊急封堵，橡膠和管片之間存在貼合不密實、滲水等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)裝置，包括由外而內(nèi)設(shè)置的盾尾殼體、盾尾刷和管片，所述盾尾殼體內(nèi)設(shè)有砂漿管，所述該安全保護(hù)裝置還包括至少一組液氮凍結(jié)裝置，所述液氮凍結(jié)裝置設(shè)置在相鄰砂漿管之間的盾尾殼體內(nèi)部，所述液氮凍結(jié)裝置包括進(jìn)液管、出液管和環(huán)向凍結(jié)管，進(jìn)液管和出液管的一端分別連接有不銹鋼軟管和低溫液氮閥門，所述進(jìn)液管和出液管的另一端之間連接有環(huán)向凍結(jié)管。

上述低溫液氮閥門和不銹鋼軟管設(shè)置在盾構(gòu)機主機殼體與盾尾殼體之間。

上述盾尾殼體尾部設(shè)有彈性密封板，所述環(huán)向凍結(jié)管設(shè)置在盾尾殼體內(nèi)部靠近彈性密封板的一側(cè)。

上述進(jìn)液管和出液管的延伸方向與盾構(gòu)機的掘進(jìn)方向相同，所述環(huán)向凍結(jié)管的延伸方向與盾構(gòu)機的掘進(jìn)方向垂直。

優(yōu)化的，上述液氮凍結(jié)裝置設(shè)有6組。

一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)方法：包括如下步驟：

1）盾構(gòu)機停機，停止工作并檢查盾尾滲漏點位；

2）進(jìn)液管和出液管的不銹鋼軟管與液氮系統(tǒng)連接，通入液氮，并進(jìn)行測溫；

3）持續(xù)通入液氮凍結(jié)并進(jìn)行溫度監(jiān)測檢測滲漏點的滲漏情況；

4）待滲漏情況消除后，持續(xù)通入液氮維護(hù)凍結(jié)；

5）進(jìn)行滲漏部位的盾尾刷拆除更換等的方案實施；

6）更換完成后拆除盾構(gòu)機內(nèi)的臨時凍結(jié)系統(tǒng)；

7）凍結(jié)部位解凍；

8）盾構(gòu)機恢復(fù)推進(jìn)。

優(yōu)化的，上述步驟2中液氮通入壓力為0.05-0.15mpa，最終溫度為：零下15-20℃。

優(yōu)化的，上述步驟4中液氮通入壓力為0.05-0.10mpa。

其工作原理是：在對失效盾尾刷進(jìn)行更換時，通過中盾位置（盾構(gòu)機主機殼體與盾尾殼體）處預(yù)留的進(jìn)液管注入液氮，液氮由進(jìn)液管進(jìn)入盾尾環(huán)向凍結(jié)管，液氮通過環(huán)向凍結(jié)管在盾尾處與待凍結(jié)體（盾尾附近的地下水、土體及壁后同步注漿漿液等物質(zhì)）進(jìn)行熱量交換，進(jìn)而對其進(jìn)行快速冷凍，形成有效的凍結(jié)密封體，避免盾尾刷更換過程中盾尾漏水、漏漿險情的出現(xiàn)，保證施工人員和盾構(gòu)機設(shè)備的作業(yè)安全。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明避免了在管片上鉆孔的風(fēng)險和對管片結(jié)構(gòu)造成的破壞影響，而是特在盾尾后增加一道環(huán)向液氮凍結(jié)管道，并與中盾位置預(yù)留的進(jìn)液管、出液管形成液氮循環(huán)通道，通道內(nèi)循環(huán)的液氮可對盾尾土體進(jìn)行快速冷凍，防止泥水、漿液等雜質(zhì)進(jìn)入盾構(gòu)機中，該裝置操作簡便，冷凍迅速，可有效保障盾尾刷更換過程中的人員和設(shè)備安全。

附圖說明

圖1為液氮冷卻管路示意圖；

圖2為圖1中a處放大圖；

圖3為冷卻密封系統(tǒng)布置圖

圖中：1-盾尾殼體；2-盾尾刷；3-管片；4-砂漿管；5-進(jìn)液管；6-出液管；7-環(huán)向凍結(jié)管，8-不銹鋼軟管，9-低溫液氮閥門，10-彈性密封板，11-盾構(gòu)機主機殼體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的了解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明。

一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)裝置，包括由外而內(nèi)設(shè)置的盾尾殼體1、盾尾刷2和管片3，所述盾尾殼體1內(nèi)設(shè)有砂漿管4，所述該安全保護(hù)裝置還包括至少一組液氮凍結(jié)裝置，所述液氮凍結(jié)裝置設(shè)置在相鄰砂漿管4之間的盾尾殼體1內(nèi)部，所述液氮凍結(jié)裝置包括進(jìn)液管5、出液管6和環(huán)向凍結(jié)管7，進(jìn)液管5和出液管6的一端分別連接有不銹鋼軟管8和低溫液氮閥門9，所述低溫液氮閥門8和不銹鋼軟管9設(shè)置在盾構(gòu)機主機殼體11與盾尾殼體1之間，所述進(jìn)液管5和出液管6的另一端之間連接有環(huán)向凍結(jié)管7。

所述盾尾殼體1尾部設(shè)有彈性密封板10，所述環(huán)向凍結(jié)管7設(shè)置在盾尾殼體內(nèi)1部靠近彈性密封10板的一側(cè)，所述進(jìn)液管5和出液管6的延伸方向與盾構(gòu)機的掘進(jìn)方向相同，所述環(huán)向凍結(jié)管7的延伸方向與盾構(gòu)機的掘進(jìn)方向垂直。

實施例2

一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)方法：包括如下步驟：

1）盾構(gòu)機停機，停止工作并檢查盾尾滲漏點位；

2）進(jìn)液管和出液管的不銹鋼軟管與液氮系統(tǒng)連接，通入液氮，液氮通入壓力為0.1mpa，并進(jìn)行測溫；

3）持續(xù)以0.1mpa的壓力通入液氮凍結(jié)并進(jìn)行溫度監(jiān)測檢測滲漏點的滲漏情況，最終溫度-18℃；

4）待滲漏情況消除后，持續(xù)以0.08mpa的壓力通入液氮維護(hù)凍結(jié)；

5）進(jìn)行滲漏部位的盾尾刷拆除更換等的方案實施；

6）更換完成后拆除盾構(gòu)機內(nèi)的臨時凍結(jié)系統(tǒng)；

7）凍結(jié)部位解凍；

8）盾構(gòu)機恢復(fù)推進(jìn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高水壓條件下泥水盾構(gòu)盾尾刷更換液氮凍結(jié)安全保護(hù)裝置，包括由外而內(nèi)設(shè)置的盾尾殼體、盾尾刷和管片，盾尾殼體內(nèi)設(shè)有砂漿管，還包括至少一組液氮凍結(jié)裝置，液氮凍結(jié)裝置設(shè)置在相鄰砂漿管之間的盾尾殼體內(nèi)部，液氮凍結(jié)裝置包括進(jìn)液管、出液管和環(huán)向凍結(jié)管，進(jìn)液管和出液管的另一端之間連接有環(huán)向凍結(jié)管，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明避免了在管片上鉆孔的風(fēng)險和對管片結(jié)構(gòu)造成的破壞影響，環(huán)向液氮凍結(jié)管道設(shè)置在盾尾，并與中盾位置預(yù)留的進(jìn)液管、出液管形成液氮循環(huán)通道，通道內(nèi)循環(huán)的液氮可對盾尾土體進(jìn)行快速冷凍，防止泥水、漿液等雜質(zhì)進(jìn)入盾構(gòu)機中，該裝置操作簡便，冷凍迅速，可有效保障盾尾刷更換過程中的人員和設(shè)備安全。

技術(shù)研發(fā)人員：陳健;陳鵬;張哲;王承震;李海振
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵十四局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.10
技術(shù)公布日：2017.07.28