[發明專利]用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置及其施工方法

在審

• 申請號: 202010906519.1
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112065403A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 馬超;李聰;唐天龍;蔡超君;劉堅松;曾紅波;楊擎;許超;楊志勇;劉東軍;熊棟棟;劉杰;賀創波;高如超;陳祥龍;余俊;鐘涵;張飛雷
• 申請（專利權）人: 中交第二航務工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/38;E21D9/06;E21D11/18;E21D11/22;G01K13/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 李琴

1.用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，包括：

多塊弧形鋼管片，其依次進行連接形成一環形鋼管片；

冷凍管路，在每塊弧形鋼管片的內表面上沿弧線設置有多排冷凍管路，相鄰弧形鋼管片上的同排冷凍管路通過一第一管進行連接，形成多個環形冷凍管路，環形冷凍管路中的載冷劑使環形鋼管片的溫度降低，從而使環形鋼管片的周圍土體溫度也降低，以對環形鋼管片的周圍土體進行凍結，形成凍結帷幕；

肋板，其以垂直于弧形鋼管片內表面的方式設置在弧形鋼管片的內表面上，并形成肋板腔，當多塊弧形鋼管片連接成環形鋼管片后，在所述肋板腔中填滿凝固點低的油脂，并在所述肋板的端頭設置一環形薄板用以封堵肋板腔以免油脂掉落。

2.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，每塊弧形鋼管片上每根冷凍管路的兩端分別設置有垂直于冷凍管路端頭的進水導管和出水導管，出水導管通過所述第一管與相鄰弧形鋼管片上冷凍管路的進水導管相連通，且將其中一個進水導管作為載冷劑回路，一個出水導管作為載冷劑去路，并與冷凍機組連接。

3.如權利要求2所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，還包括盲管，其為每塊弧形鋼管片上每根冷凍管路的兩端頭設置進水導管或者出水導管后繼續向前延伸直至弧形鋼管片端頭的部分，以增加每根冷凍管路環向的長度。

4.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，還包括一外部冷凍管路，在所述弧形鋼管片的外表面上向里設置一與所述外部冷凍管路相適配的凹槽，在所述凹槽內設置所述外部冷凍管路，所述外部冷凍管路與周圍土體直接接觸，以提高對周圍土體的凍結速度。

5.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，所述冷凍管路為U型鋼或者圓形鋼管，當所述冷凍管路為U型鋼時，U型鋼與所述弧形鋼管片的內表面共同構成封閉容腔；所述弧形鋼管片的外表面上涂有耐腐蝕油漆。

6.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，在每塊弧形鋼管片上均設置有測溫孔，一端開口一端閉合的鋼管通過所述測溫孔沿徑向插入土體中，在所述測溫孔中還設置一溫度傳感器，以測量不同深度土體的溫度。

7.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，沿著隧道掘進方向，在環形鋼管片的前端和后端內表面上均環向設置一測溫電纜，以判斷隧道軸線方向上的凍結范圍。

8.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，在每塊弧形鋼管片上設置有取芯孔，在所述取芯孔上安裝球閥，在凍結驗收時通過所述取芯孔取芯。

9.如權利要求1所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，在每塊弧形鋼管片上還設置有盾尾油脂泄壓孔，以避免盾尾油脂腔內的油脂發生膨脹。

10.更換盾構機尾刷的施工方法，使用權利要求1～9任一所述的用于凍結盾構機尾部周圍土體的鋼管片裝置，其特征在于，所述方法包括：

步驟一、將多塊弧形鋼管片依次進行連接形成環形鋼管片；

步驟二、相鄰的兩塊弧形鋼管片上的冷凍管路的出水導管與進水導管通過第一管進行連接，且將其中一個出水導管作為載冷劑去路和其中一個進水導管作為載冷劑回路與冷凍機組相連；沿著隧道掘進方向，在環形鋼管片的前端和后端內表面上均環向設置一測溫電纜，以判斷隧道軸線方向上的凍結范圍；

步驟三、將一端開口一端閉合的鋼管通過測溫孔沿徑向插入土體中，在測溫孔中還設置一溫度傳感器，以測量不同深度土體的溫度；

步驟四、在肋板腔中填滿凝固點低的油脂，并在肋板的端頭設置一環形薄板用以封堵肋板腔以免油脂掉落；

步驟五、在凍結驗收時，通過取芯孔取芯，對凍結效果進行判斷；

步驟六、當盾構尾部的周圍土體達到凍結的要求時，更換盾構機尾刷，施工完成后，在肋板腔中回填水泥，作為隧道的永久結構。