一种盾构刀盘面板冲刷系统的制作方法

本发明涉及一种盾构施工领域，尤其涉及一种盾构刀盘面板冲刷系统。

背景技术：

盾构工法由于对周边环境影响小、沉降利于控制等特点，广泛应用于城市隧道施工。为适应不同地区的地层条件及功能需求，盾构机的种类也得到进一步发展。采用常压可更换刀具设计的盾构刀盘，通常具有的大直径、小开口率及刀盘厚度较大等特点，往往存在以下问题：①刀盘面板正面渣土流动性较差，久之易覆盖包裹刀盘面板区域、刀具等，逐渐硬化后形成“泥饼”，影响掘进效率；②渣土通过距离长——刀具切削下的渣土需通过较长的平行于刀盘面板的路径进入刀盘开口，并通过盾构胸板底板的闸门到达盾构排泥泵吸口，携排不畅，易滞留在开挖舱内，进一步磨损刀盘、刀具；③泥水循环难以到达刀盘正面——通常进泥系统的泥水分配在盾构前舱和后舱，盾构进泥泥水难以在刀盘正面形成有效的循环，改善渣土流动性；④盾构机长时间的掘进，即刀盘与掌子面的长时间研磨，致使刀盘及盾构机前盾温度升高，造成潜在风险。

目前，针对大直径、小开口泥水盾构的相关问题，现有解决措施是在刀盘正面增加固定式冲洗口。使用时从进泥管路中分流出部分，通过增压泵提高压力后从冲洗口射出，达到冲洗效果。通常情况下该措施能在一定程度上解决上述问题，但仍存在缺陷，即当冲洗口本身堵塞时，无法继续发挥功能。而固定式冲洗口通常设在刀盘面板上，处于带压泥水舱室内，堵塞后的清理疏通十分困难，难以持续有效地使用。因此，该措施并不能妥善解决泥水盾构施工的相应问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，在盾构机刀盘面板上或刀桶上增加可更换式冲洗装置，即盾构刀盘面板冲刷系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种盾构刀盘面板冲刷系统，其包括设于盾构中的供水管路和可拆卸地安装于刀盘面板上的刀桶，所述刀桶包括刀桶桶身、刀桶后座和刀桶面板，所述刀桶桶身、所述刀桶后座和所述刀桶面板围设形成一注水腔，刀具设于所述刀桶面板上，所述刀桶后座上设有注水口，所述刀桶面板上设有冲洗口，所述注水口上连接有注水管，所述注水管连通于所述供水管路。

在一些实施例中，所述刀盘面板上开设有刀桶预留孔，所述刀桶预留孔内安装有刀桶安装座，所述刀桶可拆卸地安装于所述刀桶安装座上。

在一些实施例中，所述刀桶后座设有法兰盘，所述法兰盘法兰连接于所述刀桶安装座上。

在一些实施例中，所述刀桶安装座上设有活动闸门，所述活动闸门在刀桶拆卸后封闭所述刀桶预留孔。

在一些实施例中，所述冲洗口上设有用于将冲洗口中的水流引流至所述刀盘面板上的引流结构。

在一些实施例中，所述引流结构包括盖设于所述冲洗口上的引流帽，所述引流帽的侧部开设有出水口，所述出水口的一侧与所述刀盘面板齐平。

在一些实施例中，所述刀盘面板上还设有预留装配口，所述预留装配口上可拆卸地安装有封堵件。

在一些实施例中，所述预留装配口上可拆卸地安装有冲洗桶。

在一些实施例中，所述预留装配口上可拆卸地安装有监测装置。

在一些实施例中，所述监测装置为磨损报警装置、压力传感器、温度传感器、采样装置或视频探头装置。

采用上述方案，针对大直径或超大直径泥水盾构刀盘正面存在的问题，尤其在渣土流动不畅或无开口的区域，设置带冲洗功能的可更换刀桶设计，在实际施工中，切实有效地降低了刀具周边结“泥饼”的现象，增加了刀具切削效率，而当设置在刀桶正面的冲洗孔堵塞后，可在进行常压换刀工作时，将刀桶抽出清理疏通；进一步地，在可能结泥饼的刀盘面板区域设置多用预留装配口，供冲洗桶或监测装置安装，如安装冲洗桶，可更换冲洗桶设计，在具备固定式冲洗孔功能的同时，也避免了固定式冲洗孔堵塞后麻烦的清孔工作，并且当刀盘面板大面积结“泥饼”时可更换专用冲洗设备，通过冲洗桶预留孔对刀盘泥饼进行清理工作，从而替代人工出仓清理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统的刀盘面板示意图。

图2为本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统的刀盘内部的局部示意图。

图3为本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统的刀桶的剖面示意图。

图4为本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统的刀桶的安装示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

盾构推进过程中产生的渣土易在刀盘面板、刀桶的表面附着，久之硬化后形成“泥饼”，质地坚硬，包裹住刀盘或刀具，从而诱发一系列推进影响因素。并且由于大直径泥水盾构开口率一般较小，渣土需从较小的刀盘开口部分101进入后仓，往往容易排渣不畅，引起“滞磨”问题。

本发明通过①可更换刀桶冲洗设计；②面板上设置多用可更换预留孔设计，利用高压泥水射流可有效改善上述问题。

下面结合附图以及具体实施例对本发明的具体实施方案做进一步的详细说明。

本发明的实施例中主要提供了一种盾构刀盘面板冲刷系统，其主要适用于可进行常压换刀的大直径或超大直径泥水盾构，是一种可改善刀盘面板正面渣土流动性，防止刀盘面板结泥饼的刀盘面板冲刷系统设计。

本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统，适用于可进行常压换刀的大直径或超大直径泥水盾构，其主要包括供水管路、刀桶及预留装配口三部分。其中，供水管路设于盾构中，一般在泥水盾构中设有泥水循环系统，可直接利用泥水循环系统提供冲洗水源。将供水管路连接于该泥水循环系统，即在泥水循环系统的原进泥管上分出一条泥水支路，作为供水管路，经由增压泵提高压力后，进入刀盘面板后方的刀盘腔室内，沿着回转中心布置管路，最后通向增设在刀盘上的冲洗装置(刀桶及预留装配口)，为其提供所需流量。

参阅图1和图2所示，刀桶为可更换式刀桶，其可拆卸地安装于盾构的刀盘面板10上。进一步配合图3和图4所示，刀桶11包括刀桶桶身111、刀桶后座112和刀桶面板113，其中，刀桶桶身111、刀桶后座112和刀桶面板113围设形成一密闭的注水腔110。刀桶安装于刀盘面板10上并嵌入到刀盘面板10后方的刀盘腔室101中，刀桶桶身111安装于刀盘面板10上，刀桶后座112位于刀盘腔室101中，刀盘面板113位于刀盘腔室101外，刀具20设于刀桶面板113上。刀桶后座112上设有注水口13，刀桶面板113上设有冲洗口14，注水口13上连接有注水管(图中未显示注水管)，注水管进一步连通于供水管路(图中未显示供水管路)。

本发明的实施例中的一种盾构刀盘面板冲刷系统采用将冲洗装置与刀桶相结合，即冲洗口设置在刀桶面板上，可在原有刀桶基础上，将刀桶后座开孔(即开注水口)、加焊带内丝接口，对其进行相关改造后，使其具备与注水管连通的能力，供水管路发出的支路即为主水管，进入刀盘腔室后与刀桶后座上的接口进行连接。

使用时，开启供水管路，由供水管路供水，经注水管和注水口将水流通向刀桶11的注水腔110中，再经刀桶面板113上的冲洗口14向刀盘面板10的外侧注水，从而起到冲洗刀盘面板10的作用，同时，对刀桶面板113上的刀具20也起到冲洗作用，对刀具处进行针对性冲洗设计，可增加刀盘正面泥水供给，形成有效的泥水循环，改善盾构切削下的渣土流动性，减缓渣土对刀盘刀具的二次磨损，延长盾构刀盘刀具使用寿命。

进一步地，可通过在供水管路上设置增压泵，进行供水加压，提供一种能够持续有效作用的刀盘面板冲刷系统设计，通过泥水加压后从冲洗口射出，改善盾构机推进条件，同时由于方便抽出清理，即使堵塞的情况下，也能及时妥善地得到处理，从而提高施工效率。

结合图2和图4所示，刀盘面板10上开设有刀桶预留孔(图中未标示注水管)，刀桶预留孔内安装有刀桶安装座15，刀桶11可拆卸地安装于该刀桶安装座15中。如图2所示，刀桶安装座15的第一端嵌入刀盘面板10后方的刀盘腔室100中，刀桶安装座15的第二端延伸出刀盘面板10并与刀桶11的刀桶面板113相齐平。如图3所示，刀桶11的刀桶后座112的底部轴身设有一圈法兰盘1121，在刀桶安装座15的对应位置也设置一圈法兰盘，通过法兰连接的方式将刀桶11安装在刀桶安装座15上，且两者之间的连接为可拆卸连接，同时，采用法兰连接的密封性能好其连接牢固。由于刀桶11的安装、拆卸操作均需在刀盘面板10后方的刀盘腔室100中进行，因此，刀桶11和刀桶安装座15在安装时，应便于自刀盘腔室100进行法兰盘连接，即刀桶后座112上的法兰盘1121位于刀桶安装座14的底端内侧(相对于刀盘腔室较内)。

刀桶安装座15上设有活动闸门151，活动闸门151在刀桶11拆卸后封闭刀盘面板上的刀桶预留孔，以确保在拆卸、更换刀桶11的过程中，刀盘面板10外的泥水不会从刀桶预留孔侵入到刀盘腔室100中，如图2所示，该活动闸门151可采用滑移方式可活动地设于刀桶安装座15的两侧侧壁上。具体地，在刀桶安装座15的两侧侧壁上设置滑槽，滑槽的开设方向与刀盘面板相平行，每侧侧壁上分别设置一活动闸门151，活动闸门151滑设于各自所在的滑槽中，当刀桶安装座中的刀桶被拆除后，将两侧的活动闸门151相向移动至合拢在一起，移动到位后利用锁定机构进行锁定，便可起到封闭刀盘面板上的刀桶预留孔的效果。其中的锁定机构可采用搭扣之类的卡合锁定结构，在两侧的活动闸门移动合拢后自刀桶安装座的侧壁外侧对活动闸门进行锁定。

作为本发明的较佳实施方式，刀桶11的刀桶面板113上的冲洗口14上设有一引流结构16，用于将冲洗口14中的水流引流至刀盘面板10上，具体地，引流结构16包括盖设于冲洗口14上的引流帽，该引流帽的一侧侧壁上开设有出水口161，该出水口161的一侧边沿与刀盘面板10齐平，即该侧边沿贴合于刀盘面板10。引流帽可采用金属帽，焊接于冲洗口14处的刀桶面板113上，其上出水口161的设置方向一般为背向刀桶面板113上的刀具20的方向，使泥水射出时与盾构掘进方向垂直，既能保护冲洗口，也能防止高压射流直接作用在掌子面上，影响其稳定性。如图3所示，在刀具20两侧的刀桶面板113上各设置一冲洗口14和一引流帽，并使两个引流帽上的出水口的开设方向相背。

再配合图1和图2所示，刀盘面板10上还设有多个预留装配口12，可用于安装冲洗筒或一些监测装置。其中，冲洗筒的构造类似于上述刀桶的构造，内部形成储水腔，后座开孔、加焊带内丝接口，进行相关改造后使其可与注水管连接，注水管进一步连接至上述供水管路，冲洗筒的面板位于刀盘面板的外侧并开设有冲洗口，用于冲洗刀盘面板的外侧，配合刀桶上的冲洗装置，加强对刀盘面板上的淤泥、泥饼的清除效果。监测装置可选用：1、设置磨损报警装置；2、设置冲洗口装置；3、清理泥饼时，设置专用高压旋转喷头装置；4、设置压力、温度传感器装置等；5、设置正面地层取样装置；6、设置视频探头装置，检查刀具及刀盘正面情况。监测装置采用类似刀桶的可拆卸安装结构安装于预留装配口12中。

其中，预留装配口12可采用与上述可更换刀桶的可拆卸形式相同的方式，同样地可拆卸地安装于刀盘面板10上，也可采用直接开设孔洞的方式形成。进一步地，预留装配口12上可拆卸地安装有封堵件121，用于在预留装配口12上未安装冲洗桶或监测装置的施工，自刀盘面板10后方的刀盘腔室100内对预留装配口12进行封堵，避免泥水入侵。

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，在盾构刀盘面板上或刀桶上增加可更换式冲洗装置，即刀盘面板冲刷系统设计包含：①可更换刀桶冲洗设计；②在面板上设置多用可更换预留孔设计。

针对大直径或超大直径泥水盾构刀盘正面存在的问题，尤其在渣土流动不畅或无开口的区域，设置带冲洗功能的可更换刀桶设计，在实际施工中，切实有效地降低了刀具周边结“泥饼”的现象，增加了刀具切削效率，而当设置在刀桶正面的冲洗孔堵塞后，可在进行常压换刀工作时，将刀桶抽出清理疏通；在可能结泥饼的刀盘面板区域设置多用可更换冲洗桶设计，在具备固定式冲洗孔功能的同时，也避免了固定式冲洗孔堵塞后麻烦的清孔工作，并且当刀盘面板大面积结“泥饼”时可更换专用冲洗设备，通过冲洗桶预留孔对刀盘泥饼进行清理工作，从而替代人工出仓清理。

本发明采用上述两种针对性冲洗设计可增加刀盘正面泥水供给，形成有效的泥水循环，改善盾构切削下的渣土流动性，减缓渣土对刀盘刀具的二次磨损，延长盾构刀盘刀具使用寿命。

进一步地，本发明中的冲洗装置将泥水进一步加压后在刀具、面板等位置射出，阻止附近的渣土覆盖淤积，并将刀盘与地层摩擦产生的热量带走部分，起到一定的散热降温作用。当冲洗口发生堵塞时，可采用常压换刀的方式将刀桶抽出后，对堵塞部分进行清理疏通，从而持续有效地作用于盾构掘进过程中。其中，改变传统固定式冲洗口的形式，使其容易清理疏通，能够持续发挥作用。将冲洗装置与刀桶相结合，简化了刀盘内部构造设计，并使抽取清理工作与抽刀工作相结合，提高了施工效率，将冲洗功能变得可控。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。