一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法技术

本发明专利技术涉及一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法，包括如下步骤：盾构停机，封堵盾尾，填充盾尾与周围地层间的开挖间隙，确保盾尾与周围地层严密贴合；关闭泥浆循环系统并空转刀盘，刀盘充分搅拌泥水舱内的泥浆，直至扭矩值稳定；通过中盾径向注浆孔向盾壳与周围地层间的开挖间隙注入分散剂溶液；正反转交替空转刀盘进行泡舱，并实时观察刀盘扭矩的变化情况，直至泥饼脱落排出，泥饼清理完成，或者重新进行二次或多次泡舱，直至泥饼清理完成。本发明专利技术能够在不开舱的情况下快速且有效地清理泥饼，省时、省力、省钱、有效；方法对于任何类型、任何工况下的泥水平衡盾构均适用。工况下的泥水平衡盾构均适用。工况下的泥水平衡盾构均适用。

【技术实现步骤摘要】
一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法


[0001]本专利技术涉及泥水平衡盾构
，具体涉及一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法。

技术介绍

[0002]泥水平衡盾构的泥水平衡原理是基于泥浆渗透作用，在开挖面形成良好的渗透性泥膜，一方面起到维持开挖面的稳定的作用；另一方面可以改善开挖面渣土的颗粒级配，有利于渣土的顺利排出。而渗透性泥膜形成的基础是开挖舱泥浆中的细小颗粒渗入开挖面土颗粒孔隙中的结果，如果开挖面土粒孔隙较小(如黏土)，泥浆颗粒难以渗入，泥膜便难以形成；相反，在砂性土地层中，由于孔隙相对较大，泥浆颗粒容易渗入，良好的泥膜便能快速产生，因此，从泥膜成型的角度来说，泥水平衡盾构更广泛适用于砂性土地层的施工，这在众多相关盾构选型的研究中大致得到了统一。
[0003]实际上，由于线路的规划设计及地质勘探的不完全等问题，泥水平衡盾构不可能保证整个掘进过程都在砂土段，有时会经过一部分黏土段的施工，甚至是全断面黏土段，此时，不单单是泥膜的形成质量问题，还会衍生出一种更为严重的施工难题：刀盘结泥饼。刀盘结泥饼实际上就是开挖舱内黏土含量过高，难以及时有效的排出导致在舱内堆积，同时由于泥水的加压导致舱内黏土固结在刀盘上(特别是刀盘开口小的位置更容易固结)，当致密性的黏土逐步糊在刀盘面板、开口、刀具上时，就最终导致整个刀盘丧失了切削能力，盾构就不得不停机开舱清理泥饼，严重影响施工工期及经济效益。
[0004]刀盘泥饼的形成一般可通过三方面进行预测和判断，一是基于地层类型的勘探：如果地勘报告较为详细，能够准确判断出盾构即将进入的地层，那么就可以根据断面地层黏土的含量对刀盘结泥饼作出预测和准备；二是根据盾构实际施工参数来判断：如果盾构刀盘结了泥饼，会导致盾构丧失一定的切削能力，简单的理解就是刀盘未结泥饼前，刀具很“尖”、“锋利”，而结泥饼后，刀具被泥饼糊住，变得很“钝”，就不能很好地切削土体了，与此同时，施工参数最明显的变化就是推力变大、扭矩变大、而推进速度明显变低，俗称“推不动”；三是由泥水循环系统中泥浆指标的变化来分析，如果循环排出的泥浆比重变大、粘度变高，则说明渣土中含有大量黏土成分。综上，通过以上三个方面的变化结合并进行综合考虑，即可对刀盘结泥饼情况进行准确地预测和判断。
[0005]但是，即使能够准确地预测和判断出刀盘结泥饼情况，现有技术中也没有一种行之有效的方法对刀盘泥饼进行清理，这仍然不能满足盾构施工对工期和经济效益的追求。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术的不足，本专利技术的主要目的是提供一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一，盾构停机，封堵盾尾，填充盾尾与周围地层间的开挖间隙，确保盾尾与周围地层严密贴合；
[0010]步骤二，关闭泥浆循环系统并空转刀盘，刀盘充分搅拌泥水舱内的泥浆，同时观察刀盘扭矩变化情况，直至扭矩值稳定，记录扭矩值T0；
[0011]步骤三，通过中盾径向注浆孔注入分散剂溶液，分散剂溶液沿盾壳与周围地层间的开挖间隙向前流入泥水舱，且不向后流入盾尾；
[0012]步骤四，正反转交替空转刀盘进行泡舱，并实时观察刀盘扭矩的变化情况，并且：
[0013]若空转时间大于一时间下限t1小于一时间上限t2，且扭矩降低至一定数值并保持稳定，正转刀盘并开启泥浆循环系统，泥饼脱落排出，刀盘扭矩再次降低并直至稳定，泥饼清理完成；
[0014]若空转时间大于时间上限t2，但扭矩降低幅度不明显，开启泥浆循环系统，部分泥饼脱落排出后再关闭泥浆循环系统，重新执行步骤三、四，进行二次或多次泡舱，直至泥饼清理完成。
[0015]作为一种实施方式，步骤四中，正反转交替空转刀盘进行泡舱具体为：正转刀盘，待正转扭矩降低至一定数值并稳定后以同等转速反转刀盘，待反转扭矩降低至一定数值后以同等转速正转刀盘，如此反复，直到扭矩值不再变化。
[0016]作为一种实施方式，步骤四中，所述t1＝2h，t2＝7h。
[0017]作为一种实施方式，步骤三之前具有步骤：
[0018]1)进行分散剂类型的选定，选取能够满足特性要求的分散剂；
[0019]2)基于选定的分散剂类型，确定该类型分散剂指标，分散剂指标包括分散剂浓度和注入率；
[0020]3)进行分散剂指标测试，测试分散剂指标是否满足要求：
[0021]若满足，根据泥水舱内的泥浆体积换算得到分散剂溶液的注入量；
[0022]若不满足，首先提高分散剂浓度和注入率，若提高一定浓度或注入率能够满足要求，则根据泥水舱内的泥浆体积换算得到分散剂溶液的注入量；若提高一定浓度或注入率仍不能够满足要求，则放弃使用该类型分散剂，重新进行分散剂类型选定。
[0023]作为一种实施方式，分散剂特性应当具备：
[0024]1)无毒、无害、易溶于水，与泥浆混合不产生强烈的化学反应；
[0025]2)pH值在6.5～7.5之间；
[0026]3)马氏漏斗粘度≤15s；
[0027]4)按照确定好指标的分散剂加入泥浆后，泥浆应当满足：比重1.08～1.12、马氏漏斗粘度17～19s，否则需重新进行分散剂类型选定。
[0028]作为一种实施方式，所述提高一定浓度或注入率后是否能够满足要求的标准为：分散剂浓度不超过10％，注入率不超过15％。
[0029]作为一种实施方式，进行分散剂指标测试采用的测试装置包括：
[0030]泥浆箱，其箱体四周侧壁均安装有旋转电机，旋转电机配置有面向箱体内部的旋转叶片，且旋转叶片向箱体内伸入一定距离。
[0031]作为一种实施方式，分散剂指标测试方法为：
[0032]1)从现场工程中取黏土试样，将待测黏土试样进行饱和化处理，然后制成黏土试
块；
[0033]2)将泥浆箱内充满泥浆和分散剂的混合液，泥浆指标与现场工程施工时一致；
[0034]3)启动旋转电机并设定转速，让泥浆在箱体内稳定流动；
[0035]4)将黏土试块浸入箱体内的混合液中，浸泡1s左右立刻取出，并称量黏土试块的初始质量m0；
[0036]5)再次将黏土试块浸入泥浆箱内的混合液中，并每隔10min测量一次黏土试块的质量m，当黏土试块的质量减小至m0/2时，记录此时的时间t
50
，当黏土试块完全溶解时，记录此时的时间t
100
；
[0037]t
50
≤2h且t
100
≤7h即为分散剂指标满足要求，否则为不满足要求。
[0038]作为一种实施方式，所述测试装置还包括：
[0039]铁丝网，使用时放置于箱体内，用于放置黏土试块；
[0040]撑杆，其一端通过多根绳索吊挂铁丝网的四周。
[0041]作为一种实施方式，所述黏土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥水平衡盾构刀盘泥饼的清理方法，包括如下步骤：步骤一，盾构停机，封堵盾尾，填充盾尾与周围地层间的开挖间隙，确保盾尾与周围地层严密贴合；步骤二，关闭泥浆循环系统并空转刀盘，刀盘充分搅拌泥水舱内的泥浆，同时观察刀盘扭矩变化情况，直至扭矩值稳定，记录扭矩值T0；步骤三，通过中盾径向注浆孔注入分散剂溶液，分散剂溶液沿盾壳与周围地层间的开挖间隙向前流入泥水舱，且不向后流入盾尾；步骤四，正反转交替空转刀盘进行泡舱，并实时观察刀盘扭矩的变化情况，并且：若空转时间大于一时间下限t1小于一时间上限t2，且扭矩降低至一定数值并保持稳定，正转刀盘并开启泥浆循环系统，泥饼脱落排出，刀盘扭矩再次降低并直至稳定，泥饼清理完成；若空转时间大于时间上限t2，但扭矩降低幅度不明显，开启泥浆循环系统，部分泥饼脱落排出后再关闭泥浆循环系统，重新执行步骤三、四，进行二次或多次泡舱，直至泥饼清理完成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中，正反转交替空转刀盘进行泡舱具体为：正转刀盘，待正转扭矩降低至一定数值并稳定后以同等转速反转刀盘，待反转扭矩降低至一定数值后以同等转速正转刀盘，如此反复，直到扭矩值不再变化。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中，所述t1＝2h，t2＝7h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三之前具有步骤：1)进行分散剂类型的选定，选取能够满足特性要求的分散剂；2)基于选定的分散剂类型，确定该类型分散剂指标，分散剂指标包括分散剂浓度和注入率；3)进行分散剂指标测试，测试分散剂指标是否满足要求：若满足，根据泥水舱内的泥浆体积换算得到分散剂溶液的注入量；若不满足，首先提高分散剂浓度和注入率，若提高一定浓度或注入率能够满足要求，则根据泥水舱内的泥浆体积换算得到分散剂溶液的注入量；若提高一定浓度或注入率仍不能够满足要求，则放弃使用该类型分散剂，重新进行分散剂类型选定。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，分散剂特性应当...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯振鲁，范长春，王兆民，孙伟，葛金尚，温良伟，席梦新，王晶伟，杨志勇，杨星，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：