具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以针对泥水式盾构机的主驱动密封部维修替换为例，本实施例公开一种开挖仓压力释放及重建的系统，如图1所示，其包括前后分布的开挖仓、气泡仓2、分管Ⅰ4、分管Ⅱ5、总管6和气压调节系统7。在泥水式盾构机的构造中，其前端工作部从前往后依次为旋转刀盘1、开挖仓3和气泡仓2，开挖仓和气泡仓2均是能封闭的仓体。开挖仓内充满一定压力的泥浆，抵消挖掘工作时旋转刀盘1所受的压力，从而作用于旋转刀盘1支撑稳固开挖面，而主驱动密封部刚好位于开挖仓内，其周围充满泥浆，而泡仓内上部为气体、下部为泥浆。

分管Ⅰ4、分管Ⅱ5、总管6和气压调节系统7均位于盾构机内，分管Ⅰ4和分管Ⅱ5是横向分布设计的，分管Ⅰ4和分管Ⅱ5的前端分别对应接通开挖仓和气泡仓2的上部靠近顶端的位置，分管Ⅰ4和分管Ⅱ5的右端则通过三通管连接在总管6上，总管6的另一端接通大气。在分管Ⅰ4、分管Ⅱ5和总管6的管道上分别对应设置有阀门Ⅰ8、阀门Ⅱ9和总阀门10。

气压调节系统的进气口通过进气管道连通气泡仓的侧壁上部接近顶端的位置，本实施例中，气压调节系统选用在盾构领域中常用的萨姆森压力自动调节系统，萨姆森压力自动调节系统可以保持气泡仓内气压值接近设定的数值，当气压超过设定值时，气压调节系统抽取气体来降低气压，当气压小于设定值时，气压调节系统输入气体进行增压，从而通过气压调节系统控制气泡仓内上部气压数值。萨姆森压力自动调节系统具体工作原理是，在控制操作中，执行机构由阀门定位器的压力信号控制。压力变送器将气泡仓内上部实际的压力转换成标准的气压信号送往调节器。调节器把压力变送器送来的测量值与设定值进行比较得出偏差，根据偏差大小及变化趋势，按PI控制规律进行运算后，输出相应的控制信号给定位器，从而决定是往气泡仓是进气还是抽气。

在开挖仓的上部侧壁接近顶端的位置设有进浆口11用于连通进浆管道，开挖仓的底部与气泡仓2的底部贯通，在气泡仓2的底部侧壁靠近底端的位置设有排浆口12用于连通排浆管道。在气泡仓2的后侧壁顶部设有检修人孔Ⅰ13，在开挖仓的后侧壁顶部设有检修人孔Ⅱ14，检修人孔Ⅱ14与检修人孔Ⅰ13处于同一水平高度，且之间安装有连接梯道。正常状态下，检修人孔Ⅰ13和检修人孔Ⅱ14均通过门体进行密封关闭，当需要维修时，可以通过开启检修人孔Ⅱ14与检修人孔Ⅰ13，使维修人员依次穿过检修人孔Ⅰ13和检修人孔Ⅱ14进入开挖仓内。

本发明的工作原理是，对泥水盾构机而言，泥水盾构机掘进过程中，主驱动密封部失效，需要进开挖仓更换主驱动，需要将开挖仓泥浆液面降低，而开挖仓与气泡仓2联通，气泡仓2有一套气压调节系统7，利用这套气压调节系统7以及增设连接大气压、开挖仓及气泡仓2的分管Ⅰ4、分管Ⅱ5、总管6来调节开挖仓及气泡仓2的压力，来完成液位的上升及下降，同时完成开挖仓压力释放及重建过程。采用本发明所述系统进行开挖仓压力释放及重建的使用方法，具体步骤如下：

步骤1、初始状态，阀门Ⅰ8、阀门Ⅱ9和总阀门10处于关闭状态，开挖仓内充满泥浆，气泡仓2内下部充满泥浆、上部充满气体，气压调节系统7检测气泡仓2上部气体压力为P₀；为了维持气泡仓2和开挖仓的液位差，气泡仓2的上部气体压力往往大于外界大气压，在6-9bar之间不等；

步骤2、保持总阀门10处于关闭状态，开启阀门Ⅰ8、阀门Ⅱ9，使分管Ⅰ4和分管Ⅱ5连通，气泡仓2上部的气体会通过分管Ⅱ5、分管Ⅰ4进入开挖仓的上部，气泡仓2内的泥浆液位逐渐上升，开挖仓内的泥浆液位逐渐下降；

如图2所示，在气泡仓2内的泥浆液位上升过程中，通过气压调节系统7控制气泡仓2内的气压来辅助缓慢升高气泡仓2内的泥浆液位高度，当气泡仓2的液位每升高1m后，关闭阀门Ⅱ9，观察气泡仓2的液位以及压力30min，确定没有突变后，继续开启阀门Ⅱ9，如此设计操作步骤，避免泥浆液位变化过快导致失稳，直到开挖仓和气泡仓2内的泥浆液位接近相等；

步骤3、如图3所示，继续保持总阀门10处于关闭状态，阀门Ⅰ8、阀门Ⅱ9处于开启状态，打开排浆口12，气泡仓2和开挖仓内的泥浆液位同时缓慢下降，当开挖仓内的泥浆液位降至开挖仓距离顶部1/3处，关闭排浆口12，观察气泡仓2的压力的变化情况，若2h内无明显变化，继续开启排浆口12，使泥浆液位继续降至开挖仓的1/2处以下，关闭排浆口12，继续观察气泡仓2压力变化情况，若2h内无明显变化，开启排浆口12，直至开挖仓的液位降至低于主驱动密封部下端1-2m位置，关闭排浆口12，此时开挖仓内已经露出主驱动密封部，不需要再排放泥浆；

通过气压调节系统7，保持气泡仓2和开挖仓的气压稳定，并适合维修人员进入，此时完成开挖仓的压力释放，维修人员通过检修人孔Ⅰ13和检修人孔Ⅱ14进入开挖仓内，对主驱动密封部进行维修更换；

步骤4、主驱动密封部更换完成后，维修人员原路返回，开启进浆口11、排浆口12、阀门Ⅰ8和总阀门10，关闭阀门Ⅱ9，控制进浆口11的进浆流量大于排浆口12的排浆流量，通过气压调节系统7调节增大气泡仓2上部的气压，随着气泡仓2和开挖仓内的泥浆液位缓慢上升，由于阀门Ⅱ9处于关闭状态，气泡仓2内的气体不会进入开挖仓内，而开挖仓内的气体随着泥浆液位升高，直接从总管6排出，随着泥浆灌入开挖仓内的泥浆液位逐渐高于气泡仓2内的泥浆液位，重新建立泥浆液位差，直至与大气压力接通的总管6末端处溢出泥浆，即证明开挖仓内已充满泥浆，在此过程中，通过气压调节系统7使气泡仓2上部的气压逐步调节达到P₀；

最终，完成开挖仓的压力重建。

本发明避免了以往在盾构机停机后在前方打一竖井将盾构机吊出来后进行维修的方式，不需要将盾构机取出，在维持盾构开挖面稳定性的前提下，对主驱动密封部进行更换，大大降低了人力、物力和财力，缩短工期。