一种三模式掘进机模式快速转换方法技术

本发明专利技术公开了一种三模式掘进机模式快速转换方法，包括泥水模式转换成土压模式操作流程；泥水式TBM转换成土压模式操作流程；泥水转换成泥水式TBM操作流程；土压模式转换成泥水式TBM操作流程；泥水式TBM转换成泥水操作流程；土压模式转换成泥水操作流程。本发明专利技术的方法可以解决现有的黏土，泥土，富水以及硬岩等多种地质条件交替出现的地层中，单/双模式盾构机/掘进机难以适应的问题，可以根据不同地质条件实现对应掘进模式转换，实现泥水、土压、TBM三种掘进模式的快速转换。TBM三种掘进模式的快速转换。TBM三种掘进模式的快速转换。

【技术实现步骤摘要】
一种三模式掘进机模式快速转换方法


[0001]本专利技术涉及盾构施工
，具体涉及一种三模式掘进机模式快速转换方法。

技术介绍

[0002]目前，盾构机是修建地铁比较常用的一种施工机械，根据其模式不同可以分为泥水盾构，土压盾构和全断面硬岩掘进机，根据其模式种类多少可以分为双模式盾构和三模式盾构，其中双模式盾构有泥水
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土压双模式盾构，泥水
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TBM双模式掘进机，土压
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TBM双模式掘进机三类。一般而言，盾构机的种类越多能够适应的地质环境也更加复杂。特别是在黏土，泥土，富水以及硬岩地层等多种地质条件交替出现，常规双模式盾构机/掘进机掘进缓慢、工程适应性差，难以满足地层条件。在模式转换时，常规双模式盾构机/掘进机还要消耗大量人力物力，且模式转换时间过长，甚至在转换时，由于转换步骤较为繁琐常常导致模式转换难以实施，给施工带来了诸多麻烦。
[0003]专利技术专利CN 104895576 A《TBM
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EPB双模式盾构机模式转换方法》公开了一种在硬岩与软土地层中，TBM
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EPB双模式盾构机模式转换方法，属于盾构施工
，可以实现TBM、EPB两种模式在软硬交界处实现模式切换，以此适应不同地层的要求，这种掘进模式相对于中心皮带机式TBM
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EPB双模式盾构机模式转换更加简单，不仅节约了大量人力物力，还极大的缩短了施工工期。
[0004]技术专利CN 111219194 A《泥水
‑/>土压双模式盾构及其掘进模式转换方法》公开了一种在软土、黏土等地层中，泥水
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土压双模式盾构及其掘进模式转换方法，属于盾构施工
，可以实现泥水、土压两种模式在沉降要求高与低的地层交界处实现模式切换，以此适应不同地层的要求，这种掘进模式相对于TBM
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EPB双模式盾构机模式转换更加简单，通过内部泥水系统转换，不需要额外的人力物力进行处理，既省时又经济。
[0005]为了适应黏土，泥土，富水以及硬岩地层等多种地质条件交替出现，需要采用多模式盾构机掘进，且每到一种地质就需切换成对应的掘进模式，最初普遍应用的为泥水
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土压双模式盾构，泥水
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TBM双模式掘进机，土压
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TBM双模式掘进机三类。这三种盾构机/掘进机模式转换除泥水
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土压双模式盾构外，均需要对设备进行拆除、费时费力。而且现有的双模式盾构机/掘进机难以适应黏土，泥土，富水以及硬岩等多种地质条件交替出现的地层，在掘进模式难以对应掘进地层时，容易导致盾构姿态偏移、掘进困难，从而影响设备正常掘进等。
[0006]在过去进行模式转换时，特别是在沉降要求高的地层进行模式切换，若不能快速转换，则将导致地表塌陷，若转换时间过长，也可能延误工期，且传统土压
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TBM、泥水
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TBM模式转换环境较差，粉尘较多，残留渣土造成管片和隧道污染，运输渣土也额外的人力物力进行处理。
[0007]泥水
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土压双模式盾构模式转换方法虽然没有造成转换环境较差的缺点，但是该盾构机不能适应全断面硬岩地层。土压
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TBM、泥水
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TBM等双模掘进机虽然能够适应全断面硬岩地层，但是都有各自的地层局限性，且模式转换步骤繁琐，操作过程困难且占据空间较
大，从而导致设备费用过高，维修不易。
[0008]总而言之，在隧道掘进机掘进过程中，在需要三种掘进模式快速转换的地层时，最初普遍应用的双模掘进机，模式转换耗时耗力，且地层适应性不足，而后面采用的泥水
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土压双模盾构机则是有着工程适应局限性等问题。

技术实现思路

[0009]为解决上述问题，本专利技术提供了一种三模式掘进机模式快速转换方法，可以根据不同地质条件实现对应掘进模式转换，实现泥水、土压、TBM三种掘进模式的快速转换。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0011]一种三模式掘进机模式快速转换方法，包括泥水模式转换成土压操作流程；泥水式TBM转换成土压模式操作流程；泥水转换成泥水式TBM操作流程；土压模式转换成泥水式TBM操作流程；泥水式TBM转换成泥水操作流程；土压模式转换成泥水模式操作流程。
[0012]进一步地，所述的泥水转换成土压模式操作流程用于将泥水平衡模式转换为土压平衡模式，包括如下步骤：
[0013]1.1准备工作
[0014]选择稳定的转换地层作为模式转换的切换点，在即将到达切换点时，减缓刀盘速度，盾构系统运行泥水模式，在到达切换点后，盾构系统停止往前推进，在泥水模式下运行泥水仓循环系统，通过泥水管路将泥水仓内所留有的渣土排出；
[0015]1.2检查部件和管路
[0016]盾构系统关闭V67，F 68，F11，F 32，F 37球阀，打开F38球阀，打开推进旁通屏蔽状态，进入环流常规旁通模式，通过泥水管路中的浆液压力以判断关闭的球阀是否存在泄漏的问题；
[0017]1.3渣土堆积
[0018]确认球阀无泄漏后，继续运行泥水模式下的环流常规旁通模式，启动刀盘，盾构向前推进，同时打开上部球阀F11，开启上部进浆管路进行排浆，实现土仓内渣土的堆积；
[0019]1.4渣土置换油脂填充
[0020]通过盾构的掘进距离，来判断土仓内渣土是否到达上部进浆口，即球阀F11的高度，在此过程中，需要时刻通过控制盾构系统的掘进速度与上部进浆口的排浆速度相匹配，以稳定土仓内的水土压力；若已经到达，则打开上部土仓探测管，观察渣土高度，通过打开主进浆管路的监测口来检测排出的渣土是否存在浆液流出，结合记录下的刀盘扭矩数值变化情况来综合判断土仓内渣土置换是否完成；若存在浆液流出或刀盘扭矩过大等情况，需要请专家来判断能否开始置换；渣土置换完成后，停止盾构系统掘进，关闭上部注浆口F11，停止运行环流常规旁通模式；泥水模式停止后，将盾尾油脂通过排浆口、进浆口和土仓联通管的支口注入管路，进行填充，防止转换时管路堵塞，与此同时需通过打开上部探测管路排出多余压力来稳定土仓内的泥土压力；
[0021]1.5控制喷涌
[0022]打开螺旋输送机的前后闸门，将螺旋输送机伸出到达规定的位置，在伸出过程中要避免螺旋输送机与其他部件发生干涉，完全伸出螺旋输送机后，缓慢启动刀盘，盾构系统慢速推进；同时小幅度地打开螺旋输送机出口处的下闸门，并根据泥水喷涌情况，调整下闸
门的打开幅度，在此过程中，需通过控制出口处下闸门的开启幅度以及盾构的掘进速度来稳定土仓的水土压力；
[0023]1.6改良渣土置换完成
[0024]泥水喷涌现象结束后，保持盾构系统继续推进，通过开启泡沫系统和膨润土系统，往土仓内注入膨润土与泡沫，同时通过螺旋机出渣口观察渣土排出是否稳定，在此过程中需通过膨润土与泡沫之间的比例来调整渣土的性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三模式掘进机模式快速转换方法，其特征在于：包括：泥水模式转换成土压模式操作流程，用于将泥水平衡模式转换为土压平衡模式；泥水式TBM转换成土压模式操作流程，用于将泥水式TBM转换为土压平衡模式；；泥水模式转换成泥水式TBM操作流程，用于将泥水平衡模式转换为泥水式TBM；土压模式转换成泥水式TBM操作流程，用于将土压平衡模式转换为泥水式TBM；泥水式TBM转换成泥水模式操作流程，用于将泥水式TBM转换为泥水平衡模式；土压模式转换成泥水操作流程，用于将土压平衡模式转换为泥水平衡模式。2.如权利要求1所述的一种三模式掘进机模式快速转换方法，其特征在于：所述的泥水模式转换成土压模式操作流程包括如下步骤：1.1准备工作选择稳定的转换地层作为模式转换的切换点，在即将到达切换点时，减缓刀盘速度，盾构系统运行泥水模式，在到达切换点后，盾构系统停止往前推进，在泥水模式下运行泥水仓循环系统，通过泥水管路将泥水仓内所留有的渣土排出；1.2检查部件和管路盾构系统关闭V67，V68，F 68，F11，F 32，F37球阀，打开F38球阀，推进旁通屏蔽状态，进入环流常规旁通模式，通过泥水管路中的浆液压力以判断关闭的球阀是否存在泄漏的问题；1.3渣土堆积确认球阀无泄漏后，继续运行泥水模式下的环流常规旁通模式，启动刀盘，盾构向前推进，同时打开上部球阀F11，开启上部进浆管路进行排浆，实现土仓内渣土的堆积；1.4渣土置换油脂填充通过盾构的掘进距离，来判断土仓内渣土是否到达上部进浆口，即球阀F11的高度，在此过程中，需要时刻通过控制盾构系统的掘进速度与上部进浆口的排浆速度相匹配，以稳定土仓内的水土压力；若已经到达，通过打开主进浆管路的监测口来检测排出的渣土是否存在浆液流出，结合记录下的刀盘扭矩数值变化情况来综合判断土仓内渣土置换是否完成；若存在浆液流出或刀盘扭矩过大的情况，需要请专家来判断能否开始置换；渣土置换完成后，停止盾构系统掘进，关闭上部注浆口F11，停止运行泥水系统后，将盾尾油脂通过排浆口、进浆口和土仓联通管的支口注入管路，进行填充，防止转换时管路堵塞，与此同时需通过打开上部探测管路排出多余压力来稳定土仓内的泥土压力；1.5控制喷涌打开螺旋输送机的前后闸门，将螺旋输送机伸出到达规定的位置，在伸出过程中要避免螺旋输送机与其他部件发生干涉，完全伸出螺旋输送机后，缓慢启动刀盘，盾构系统慢速推进；同时打开螺旋输送机出口处的下闸门，并根据泥水喷涌情况，调整下闸门的打开幅度，在此过程中，需通过控制出口处下闸门的开启幅度以及盾构的掘进速度来稳定土仓的水土压力；1.6改良渣土置换完成泥水喷涌现象结束后，保持盾构系统继续推进，通过开启泡沫系统和膨润土系统，往土仓内注入膨润土与泡沫，同时通过螺旋机出渣口观察渣土排出是否稳定，在此过程中需通过膨润土与泡沫之间的比例来调整渣土的性状，待渣土排出平稳后，慢速提升盾系统构掘
进速度，运行土压模式掘进，此时模式转换完成。3.如权利要求1所述的一种三模式掘进机模式快速转换方法，其特征在于：所述的泥水式TBM转换成土压模式操作流程包括如下步骤：2.1通过螺旋输送机排出大石块选择稳定的转换地层作为模式转换的切换点，在即将到达切换点时，减缓刀盘速度，盾构系统继续运行泥水式TBM，观察排出的渣土中是否有大直径岩石，若有，则用螺旋输送机将大直径岩石排出；2.2渣土堆积盾构系统关闭泥水式TBM的下部球阀F17、F18、F66、F32，打开推进旁通屏蔽状态，进入常规旁通模式；确认球阀无泄漏后，缓慢启动刀盘，盾构系统慢速向前推进；盾构泥水管路运行常规旁通模式，以保证泥水管路正常运行，然后打开上部球阀F11和上部进浆管路进行排浆，在此过程中，需时刻通过控制盾构的掘进速度与上部进浆口的排浆速度相匹配来稳定土仓内的水土压力；2.3渣土置换通过盾构的掘进距离，来判断土仓内渣土堆积高度到达上部进浆口，若预计已经到达，则打开上部土仓探测管，观察渣土高度，开始渣土置换，并停止盾构系统掘进；通过打开主进浆管路的监测口来检测排出的渣土是否存在浆液流出的情况，结合记录下的刀盘扭矩数值变化情况来综合判断土仓内渣土转换是否完成，若存在浆液流出或刀盘扭矩过大等情况，需要请专家来判断能否开始转换；2.4控制螺机喷涌渣土置换完成后，关闭上部注浆口F11，停止运行常规旁通模式，泥水模式停止后，将盾尾油脂通过排浆口，进浆口和土仓联通管的支口注入管路，进行填充，防止转换时管路堵塞；与此同时还需通过打开上部探测管路排出多余压力来稳定土仓内的泥土压力；打开螺旋输送机的前后闸门，将螺旋输送机伸出到达规定的位置，在伸出过程中要避免螺旋输送机与其他部件发生干涉，完全伸出螺旋输送机后，缓慢启动刀盘，盾构系统慢速推进；同时打开螺旋输送机出口处的下闸门，并根据泥水喷涌情况调整下闸门的打开幅度，在此过程中需通过控制出口处下闸门的开启幅度以及盾构的掘进速度来稳定土仓的水土压力；2.5平稳排渣泥水喷涌现象结束后，保持盾构系统继续推进，通过开启泡沫系统和膨润土系统，往土仓内注入膨润土与泡沫，对仓内渣土进行改良，通过螺旋机出渣口观察渣土排出是否稳定，在此过程中需通过膨润土与泡沫之间适当的比例来调整渣土的性状，待渣土排出平稳后，慢速提升盾系统构掘进速度；2.6切换土压模式掘进运行土压模式掘进，此时模式转换完成。4.如权利要求1所述的一种三模式掘进机模式快速转换方法，其特征在于：所述的泥水转换成泥水式TBM操作流程用于将泥水平衡模式转换为泥水式TBM，包括如下步骤：3.1降低盾构掘进速度选择稳定的转换地层作为模式转换的切换点，在即将到达切换点时，减缓刀盘速度，盾构系统运行泥水模式；
3.2清洗气垫仓在到达切换点后，盾构系统停止往前推进，在泥水模式下运行洗仓模式，通过泥水管路将泥水仓内所留有的渣土排出；3.3检查部件和管路盾构系统在运行泥水模式下，打开推进旁通屏蔽状态，关闭有关的待检验部件，通过泥水管路中的浆液压力以判断关闭的球阀是否存在泄漏的问题；3.4控制渣土容量确认球阀无泄漏后，继续运行泥水模式下的推进旁通屏蔽状态，缓慢启动刀盘，盾构系统慢速向前推进；打开上部气压联通管，并将软管连接到盾体中部泥水仓液位检测管，盾构泥水管路运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤勇茂，马经哲，仲伟，金洲，张锐，袁仲雅，管会生，李维，尹富斌，俞建铂，蒲军，薛有为，宋孝贺，黄川，赵宝龙，赵江山，任仕超，邹超，汪飞，
申请(专利权)人：中铁广州投资发展有限公司中铁隧道集团三处有限公司广州轨道交通建设监理有限公司西南交通大学，
类型：发明
国别省市：