本发明属于预防及处理盾构机刀盘结泥饼设备或装置技术领域，具体涉及到一种强风化红砂岩地层中预防及处理盾构机刀盘结泥饼的装置以及采用该装置处理刀盘结泥饼的方法。
背景技术：
在城市地铁盾构隧道施工中，盾构机穿越4-2-1强风化砂岩地层和4-2-2中风化砂岩(砂岩呈橘红色，细粒结构，层状构造，泥质胶结)地层时，由于地层矿物成分以石英为主，成岩作用差，天然状态力学性质较好，浸水或扰动易崩解呈散沙状，暴露地表后极易风化。盾构施工过程中掘进参数稍微不合理或渣土改良不到位就有可能导致掘进过程中刀盘“结泥饼”，造成推进困难，出渣量和掘进速度不可控，易造成地面坍塌。因此，要有针对性的在穿越此种地层时增加预防措施，并对该地层施工掘进出现问题及时处理，保证在强风化砂岩和中风化砂岩地层条件下盾构施工的顺利进行。
一般情况下，刀盘“结泥饼”的清理方法有以下三种：
1、采用向刀盘面板或土仓注入分散剂，侵泡48h小时后，正反向转动刀盘，即可完成刀盘轻微结“泥饼”的清理；本方法缺点是刀盘转动对地层的扰动太大；泡仓时间过长影响掌子面及周围土体的稳定性，易发生坍塌事故；注入的分散剂易扩散四周，不能长时间堆积到刀盘与掌子面之间，很难起到侵泡作用。
2、刀盘高转速，小推力，即可完成刀盘轻微结“泥饼”的清理；本方法缺点是刀盘快速转动影响掌子面及周围土体稳定性，易发生坍塌事件；推力小，刀盘转速快，易超挖。
3、采用带压开仓的方法完成“刀盘泥饼”的清理；本方法缺点是成本过高，危险系数过大，作业时土仓压力不易把控，进仓人员的身体素质要求较高，前期准备工作过于繁琐，工期不可控。
综上，现有的工艺工法很难在短时间内低成本、安全的去解决“刀盘泥饼”清理的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种不影响掌子面及周围土体稳定性、成本低廉、危险系数低、能安全有效解决刀盘结泥饼的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，以及采用上述装置处理刀盘结泥饼的处理方法。
解决上述技术问题采用的技术方案是：刀盘的后方设置有土仓，在土仓隔板上安装1～3圈预留球阀，每一圈可以安装2～6个预留球阀，每一圈预留球阀的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心同轴，预留球阀与排水泄压管路的一出口相连通，排水泄压管路的入口与超高压清洗机相连通、另一出口与收集系统相连通。
本发明的排水泄压管路为：第一组法兰的一端与第一对丝相连接，第一对丝的一端与超高压清洗机相连接、另一端与第一钢管相连接，第一钢管的另一端与第二组法兰相连接，超高压清洗机枪管由第一对丝插入穿过第二组法兰，第二组法兰的另一端与第二对丝相连接，第二对丝的另一端与三通阀的一端相连接，三通阀的相对一端与第三对丝相连接、侧面端与第三钢管相连接，第三钢管的另一端设置有第二球阀，第三对丝的另一端与第一球阀相连接，第一球阀的另一端设置有第二钢管，第二钢管与预留球阀相连接。
本发明的第一组法兰之间设置有橡胶密封圈，第二组法兰之间设置有橡胶密封圈。
本发明的橡胶密封圈为：密封圈本体中部加工有锥形凸起，密封圈本体上锥形凸起周围360°相位内均布加工有4个或6个固定孔，锥形凸起上360°相位内均布加工有3个开口。
本发明的三通阀的主管道与侧面管道的夹角为30°～60°。
本发明的第一钢管上设置有2～6个黄油嘴，黄油嘴与第一钢管相连通。
本发明的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置的处理方法由以下步骤组成：
s1、将高压清洗机的枪管插入第一钢管并穿过第二组法兰；
s2、由黄油嘴向第一钢管内注入黄油，使第一钢管与高压清洗机的枪管之间的缝隙被填满；
s3、将第二钢管与预留球阀连接密封；
s4、打开第一球阀和第二球阀，打开高压清洗机对刀盘结泥饼进行冲洗，冲洗下来的水、渣通过第三钢管排出至收集系统；
s5、冲洗过程中，盾构机司机配合旋转刀盘，时刻盯控土压，防止喷涌产生；
s6、冲洗结束后，关闭第一球阀和第二球阀，将排水泄压管路拆除。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
1、本发明仅在处理刀盘结泥饼的过程中使用350bar超高压清洗机对刀盘进行高压冲洗，冲洗下来的水、渣通过第三钢管排出至收集系统，一方面高压水流直接对刀盘施加力，另一方面在水流的浸泡作用下，刀盘上的结泥饼容易脱落，水、渣及时排出，不会因为泡仓时间过长影响掌子面及周围土体的稳定性，避免发生坍塌事故。
2、本发明冲洗过程中，盾构机司机配合旋转刀盘，避免一直高速旋转刀盘，因为刀盘的高速旋转而影响掌子面及周围土体的稳定性，同时避免刀盘转速快超挖问题。
3、本发明操作都在土仓外部进行，土仓隔板上设置预留球阀，排水泄压管路安装拆卸简便快捷，避免人员进仓操作发生危险，缩短了工期，简化了工序。
4、本发明采用橡胶密封圈对超高压清洗机枪管进行密封，相当于单向阀的作用，冲洗刀盘泥饼时防止渣土和水外溢，第一钢管和超高压清洗机枪管间隙内充满黄油，进一步防止渣土和水从枪管的缝隙中回流，减轻了清洗机的冲洗压力。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中排水泄压管路3的结构示意图。
图3是图2的右视图。
图4是图2的俯视图。
图5是图4中橡胶密封圈3-11的结构示意图。
图6是图5的俯视图。
图中：1、刀盘；2、土仓；3、排水泄压管路；4、预留球阀；5、回转中心；3-1、第一对丝；3-2、第一组法兰；3-3、黄油嘴；3-4、第一钢管；3-5、第二组法兰；3-6、第二对丝；3-7、三通阀；3-8、第三对丝；3-9、第一球阀；3-10、第二钢管；3-11、橡胶密封圈；3-12、第二球阀；3-13、第三钢管，3-11-1、橡胶圈本体；3-11-2、锥形凸起；3-11-3、开口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1～6中，本发明涉及的一种强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置,盾构机刀盘1的后方设置有土仓2，根据刀盘1面积的大小，在土仓2隔板上安装1圈预留球阀4，每一圈可以安装4个预留球阀4，每一圈预留球阀4的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心5同轴，保证超高压清洗机枪管射出的水流能均匀喷射在刀盘1上，对刀盘结泥饼冲洗更彻底，设置多圈预留球阀4使冲洗面积更大。预留球阀4与排水泄压管路3的一出口相连通，排水泄压管路3的入口与超高压清洗机相连通、另一出口与收集系统相连通。
本发明的排水泄压管路3由第一对丝3-1、第一组法兰3-2、黄油嘴3-3、第一钢管3-4、第二组法兰3-5、第二对丝3-6、三通阀3-7、第三对丝3-8、第一球阀3-9、第二钢管3-10、橡胶密封圈3-11、第二球阀3-12、第三钢管3-13连接构成，第一组法兰3-2由两个法兰盘连接构成，两个法兰盘之间安装有橡胶密封圈3-11，进一步地，橡胶密封圈3-11由橡胶圈本体3-11-1、锥形凸起3-11-2、开口3-11-3连接构成，圆柱状的密封圈本体3-11-1中部加工有锥形凸起3-11-2，密封圈本体3-11-1上锥形凸起3-11-2周围360°相位内均布加工有4个或6个固定孔a，锥形凸起3-11-2上360°相位内均布加工有3个开口3-11-3，超高压清洗机枪管由开口3-11-3穿过，张力作用使橡胶密封圈3-11开口处被撑开紧紧套设于超高压清洗机枪管上，从而起到密封作用。
第一组法兰3-2的一端与第一对丝3-1相连接，第一对丝3-1的一端与超高压清洗机相连接、另一端与第一钢管3-4相连接，第一钢管3-4的另一端与第二组法兰3-5相连接，第二组法兰3-5由两个法兰盘连接构成，两个法兰盘之间安装有橡胶密封圈3-11，超高压清洗机枪管由第一对丝3-1插入依次穿过第一组法兰3-2、第一钢管3-4、第二组法兰3-5，第一组法兰3-2和第二组法兰3-5之间的橡胶密封圈3-11对超高压清洗机枪管起密封作用，相当于单向阀的作用，冲洗刀盘泥饼时防止渣土和水外溢，第一钢管3-4上安装有2～6个黄油嘴3-3，黄油嘴3-3与第一钢管3-4相连通，通过黄油嘴3-3使第一钢管3-4和超高压清洗机枪管间隙内充满黄油，进一步防止渣土和水从枪管的缝隙中回流，减轻了清洗机的冲洗压力。
第二组法兰3-5的另一端与第二对丝3-6相连接，第二对丝3-6的另一端与三通阀3-7的一端相连接，三通阀3-7的相对一端与第三对丝3-8相连接、侧面端与第三钢管3-13相连接，三通阀3-7的主管道与侧面管道的夹角为30°～60°，第三钢管3-13的另一端安装有第二球阀3-12，第三对丝3-8的另一端与第一球阀3-9相连接，第一球阀3-9的另一端安装有第二钢管3-10，第二钢管3-10与预留球阀4密封连接。
上述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置的处理方法由以下步骤组成：
s1、将高压清洗机的枪管插入第一钢管3-4并穿过第二组法兰3-5；
s2、由黄油嘴3-3向第一钢管3-4内注入黄油，使第一钢管3-4与高压清洗机的枪管之间的缝隙被填满；
s3、将第二钢管3-10与预留球阀4连接密封；
s4、打开第一球阀3-9和第二球阀3-12，打开高压清洗机对刀盘结泥饼进行冲洗，冲洗下来的水、渣通过第三钢管3-13排出至收集系统；
s5、冲洗过程中，盾构机司机配合旋转刀盘，时刻盯控土压，防止喷涌产生；
s6、冲洗结束后，关闭第一球阀3-9和第二球阀3-12，将排水泄压管路3拆除。
实施例2
在上述实施例1中，本实施例在土仓2隔板上安装2圈预留球阀4，每一圈可以安装6个预留球阀4，每一圈预留球阀4的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心5同轴，相邻圈预留球阀4错位排列。其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同，处理方法与实施例1完全相同。
实施例3
在上述实施例1中，本实施例在土仓2隔板上安装3圈预留球阀4，每一圈可以安装3个预留球阀4，每一圈预留球阀4的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心5同轴，相邻圈预留球阀4错位排列。其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同，处理方法与实施例1完全相同。
1.一种强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置,其特征在于：刀盘(1)的后方设置有土仓(2)，在土仓(2)隔板上安装1～3圈预留球阀(4)，每一圈可以安装2～6个预留球阀(4)，每一圈预留球阀(4)的中心位于同一圆周面内，且该圆周面与回转中心(5)同轴，预留球阀(4)与排水泄压管路(3)的一出口相连通，排水泄压管路(3)的入口与超高压清洗机相连通、另一出口与收集系统相连通。
2.根据权利要求1所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，其特征在于所述的排水泄压管路(3)为：第一组法兰(3-2)的一端与第一对丝(3-1)相连接，第一对丝(3-1)的一端与超高压清洗机相连接、另一端与第一钢管(3-4)相连接，第一钢管(3-4)的另一端与第二组法兰(3-5)相连接，超高压清洗机枪管由第一对丝(3-1)插入穿过第二组法兰(3-5)，第二组法兰(3-5)的另一端与第二对丝(3-6)相连接，第二对丝(3-6)的另一端与三通阀(3-7)的一端相连接，三通阀(3-7)的相对一端与第三对丝(3-8)相连接、侧面端与第三钢管(3-13)相连接，第三钢管(3-13)的另一端设置有第二球阀(3-12)，第三对丝(3-8)的另一端与第一球阀(3-9)相连接，第一球阀(3-9)的另一端设置有第二钢管(3-10)，第二钢管(3-10)与预留球阀(4)相连接。
3.根据权利要求2所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，其特征在于：所述的第一组法兰(3-2)之间设置有橡胶密封圈(3-11)，第二组法兰(3-5)之间设置有橡胶密封圈(3-11)。
4.根据权利要求3所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，其特征在于所述的橡胶密封圈(3-11)为：密封圈本体(3-11-1)中部加工有锥形凸起(3-11-2)，密封圈本体(3-11-1)上锥形凸起(3-11-2)周围360°相位内均布加工有4个或6个固定孔(a)，锥形凸起(3-11-2)上360°相位内均布加工有3个开口(3-11-3)。
5.根据权利要求2所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，其特征在于：所述的三通阀(3-7)的主管道与侧面管道的夹角为30°～60°。
6.根据权利要求2所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置，其特征在于：所述的第一钢管(3-4)上设置有2～6个黄油嘴(3-3)，黄油嘴(3-3)与第一钢管(3-4)相连通。
7.上述权利要求1～6任意一项所述的强风化红砂岩地层中预防及处理刀盘结泥饼的装置的处理方法由以下步骤组成：
s1、将高压清洗机的枪管插入第一钢管(3-4)并穿过第二组法兰(3-5)；
s2、由黄油嘴(3-3)向第一钢管(3-4)内注入黄油，使第一钢管(3-4)与高压清洗机的枪管之间的缝隙被填满；
s3、将第二钢管(3-10)与预留球阀(4)连接密封；
s4、打开第一球阀(3-9)和第二球阀(3-12)，打开高压清洗机对刀盘结泥饼进行冲洗，冲洗下来的水、渣通过第三钢管(3-13)排出至收集系统；
s5、冲洗过程中，盾构机司机配合旋转刀盘，时刻盯控土压，防止喷涌产生；
s6、冲洗结束后，关闭第一球阀(3-9)和第二球阀(3-12)，将排水泄压管路(3)拆除。
技术总结