CN113216994A - 一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，主要包括垫板加工、螺栓加工、滚刀拆卸、垫板安装、螺栓复紧、滚刀复位，本发明所述的施工方法通过改装超挖刀，在滚刀下加设垫板方式，加大盾构超挖直径，避免出现常规超挖刀产生磨损、断裂、卡刀等现象；在硬岩地层的情况下，能完成常规超挖刀不能完成的破岩任务，保证施工任务的正常进行；镶齿滚刀具有较好的耐磨性，能有效的重复利用，节约施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及地铁隧道盾构施工领域，具体是指的一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法。
背景技术
盾构机在掘进施工过程中，由于掘进施工不规范，地层多变掘进困难等原因，通常会面临盾构机掘进方向偏离难以纠正的难题。一旦盾构机姿态偏离较大，在施工过程中极易出现掘进姿态失控，管片姿态超限，管片破损、漏水等施工质量问题，最终影响成型隧道的使用。目前国内在处理盾构机姿态失控难题时普遍采用的施工方案有两种，第一种是开启盾构机上的超挖刀具，利用超挖刀具扩大盾构刀盘削切空间，从而纠正盾构机掘进姿态。第二种是通过调整盾构机推进油缸、铰接油缸、管片选型等，利用盾构机自身拥有的功能，实现盾构机姿态方向的调整。
在上述施工方法中，利用调整盾构掘进参数的施工方案虽然简便，但其纠偏缓慢，在已经出现盾构机姿态严重超限情况下，可能出现纠偏失效，姿态偏离扩大，后期管片姿态无法有效控制。而第二种方案通过盾构机上超挖刀具进行纠偏，对刀具要求高，地层要求高，在硬岩地层超挖过程中易出现超挖刀磨损严重、卡刀、断裂等现象。因此设计一种工艺流程合理，周期更快的盾构机掘进姿态纠偏方法是相关领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，S1、施工准备：
(1-1)选取地点：根据地层特性及周边环境，选择适合开仓地点、加固方式、降水方式、通风方式等；
(1-2)选取换刀点：选取合适换刀点位，开仓清理换刀部位刀具附着渣土；
(1-3)垫板加工：根据盾构机座体与插座之间的大小及螺栓孔位位置，加工多块2-6cm厚的钢板垫板，预留螺栓孔，作为滚刀垫板，同时预备好需要更换的镶齿滚刀；
(1-4)螺栓加工：根据滚刀所垫高度，加工2套用来固定滚刀的加长螺栓，以固定滚刀；
(1-5)开仓施工验收；
S2、刀具更换施工：
(2-1)滚刀拆卸：根据常规滚刀拆卸方式，将滚刀拆除，保留插座和楔块，并清理干净座体；
(2-2)垫板安装：***连接螺栓杆，根据扩挖半径需求，安装加工好的钢板垫板；
(2-3)滚刀安装：按滚刀安装顺序，安装镶齿滚刀，螺栓复紧，封闭仓门。
S3、纠偏掘进控制
(3-1)扩大开挖面：加大刀盘转速，利用垫高后的镶齿滚刀进一步扩大开挖面；
(3-2)纠偏：调整推进油缸压差进行纠偏；
(3)当掘进纠偏受限于油缸长度时，选择合适点位油缸，在其与管片之间垫5～10cm的尼龙板，加大油缸行程差；
(4)当纠偏难以控制时，选择屏蔽部分油缸推力，有选择性进行加压推进；
(5)预估盾尾间隙，管片选型时适当进行超前间隙调整；
(6)螺栓复紧：盾构机向前掘进一环后，开仓进行滚刀螺栓复紧；
(7)滚刀复位：当盾构机姿态恢复正常后，应及时取出垫板，恢复原有刀盘开挖直径；
(8)完成掘进纠偏施工后，应及时对纠偏区域进行注浆，填补壁厚空隙，避免地面滞后沉降。
优选地，所述步骤(1-3)中垫板采用钢板切割而成，其钢板平直，两块钢板重叠时无弯曲缝隙，预留螺栓孔与座体契合。
优选地，所述步骤(2-2)中连接螺杆根据垫板加装高度进行长短选择，螺杆加长尺寸与垫板加高高度一致，同时滚刀选用重型镶齿滚刀，以加强滚刀的耐磨性，延长滚刀使用寿命。
优选地，所述骤(2-2)中插座和楔块采用原有刀盘配置，螺栓强度应不低于原本螺栓强度，加完垫板的滚刀除高度不一致外，其余形式应与原有滚刀安装形式完全相同。
采用以上方案后，本发明具有如下优点：
1、施工速度快：利用镶齿滚刀纠偏方法，只需更换2把滚刀，更换完成后直接可开始掘进，更换到施工周期短。
2、施工风险小：本工法所涉及滚刀强度、耐磨性等均优于一般超挖刀，相对于超挖刀磨损、断裂等损坏频繁开仓更换，本工法基本无二次开仓更换情况，风险性降低。
3、纠偏效果好：通过更换合理尺寸的镶齿滚刀，能长时间进行纠偏施工，扩挖范围大，纠偏效果强。
4、经济效益好：镶齿滚刀其耐磨性强，重复利用率高，基本不会因磨损严重、破裂等原因废弃，造成经济上的损失。
本发明通过滚刀加设垫板方式，能有效加大盾构超挖直径，避免出现常规超挖刀产生磨损、断裂、卡刀等现象；在硬岩地层的情况下，能完成常规超挖刀不能完成的破岩任务，保证施工任务的正常进行；镶齿滚刀具有较好的耐磨性，能有效的重复利用，节约施工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明专利一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法所提供的垫板示意图。
图2是本发明专利一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法所提供的流程示意图。
如图所示：1、座体；2、插座；3、楔块；4、螺栓；5螺栓。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，S1、施工准备：
(1-1)选取地点：根据地层特性及周边环境，选择适合开仓地点、加固方式、降水方式、通风方式等；
(1-2)选取换刀点：选取合适换刀点位，开仓清理换刀部位刀具附着渣土；
(1-3)垫板1加工：根据盾构机座体与插座2之间的大小及螺栓孔位位置，加工多块2-6cm厚的钢板垫板1，预留螺栓孔，作为滚刀垫板1，同时预备好需要更换的镶齿滚刀；
(1-4)螺栓加工：根据滚刀所垫高度，加工2套用来固定滚刀的加长螺栓，即4和5，以固定滚刀；
(1-5)开仓施工验收；
S2、刀具更换施工：
(2-1)滚刀拆卸：根据常规滚刀拆卸方式，将滚刀拆除，保留插座2和楔块3，并清理干净座体；
(2-2)垫板1安装：***连接螺栓杆，根据扩挖半径需求，安装加工好的钢板垫板1；
(2-3)滚刀安装：按滚刀安装顺序，安装镶齿滚刀，螺栓复紧，封闭仓门。
S3、纠偏掘进控制
(3-1)扩大开挖面：加大刀盘转速，利用垫高后的镶齿滚刀进一步扩大开挖面；
(3-2)纠偏：调整推进油缸压差进行纠偏；
(3)当掘进纠偏受限于油缸长度时，选择合适点位油缸，在其与管片之间垫5～10cm的尼龙板，加大油缸行程差；
(4)当纠偏难以控制时，选择屏蔽部分油缸推力，有选择性进行加压推进；
(5)预估盾尾间隙，管片选型时适当进行超前间隙调整；
(6)螺栓复紧：盾构机向前掘进一环后，开仓进行滚刀螺栓复紧；
(7)滚刀复位：当盾构机姿态恢复正常后，应及时取出垫板1，恢复原有刀盘开挖直径；
(8)完成掘进纠偏施工后，应及时对纠偏区域进行注浆，填补壁厚空隙，避免地面滞后沉降。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述步骤(1-3)中垫板1采用钢板切割而成，其钢板平直，两块钢板重叠时无弯曲缝隙，预留螺栓孔与座体契合。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述步骤(2-2)中连接螺杆根据垫板1加装高度进行长短选择，螺杆加长尺寸与垫板1加高高度一致，同时滚刀选用重型镶齿滚刀，以加强滚刀的耐磨性，延长滚刀使用寿命。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述骤(2-2)中插座2和楔块3采用原有刀盘配置，螺栓强度应不低于原本螺栓强度，加完垫板1的滚刀除高度不一致外，其余形式应与原有滚刀安装形式完全相同。
本发明在实施时，还需要注意以下问题：
(1)垫板1制作加工时，垫板1制作满足允许偏差；镶齿滚刀的尺寸应满足刀盘设计的可安装尺寸；
(2)停机更换刀具应根据地质和地下水位等情况确定加固、降水等安全措施；
(3)加设钢板垫板1时，应确定好垫设高度，预计扩挖直径，保证纠偏质量；
(4)加设尼龙垫板1时，应与油缸上楔块3贴合，避免推进时管片受力不均造成破损；
(5)考虑管片的超前间隙量时，用综合分析盾尾刷位置的间隙量，避免因间隙过小造成盾尾刷的损坏；
(6)掘进过程中，没掘进1环对刀具进行复紧，复紧次数不得低于2次；
(7)纠偏完成后因需及时进行开仓更换为原有刀具，避免突出的插座2和楔块3因磨损导致滚刀固定减弱，造成滚刀脱落，。
(8)详细记录纠偏时掘进参数，并留存资料进行整体分析。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，其特征在于，
S1、施工准备：
(1-1)选取地点：根据地层特性及周边环境，选择适合开仓地点、加固方式、降水方式、通风方式等；
(1-2)选取换刀点：选取合适换刀点位，开仓清理换刀部位刀具附着渣土；
(1-3)垫板加工：根据盾构机座体与插座之间的大小及螺栓孔位位置，加工多块2-6cm厚的钢板垫板，预留螺栓孔，作为滚刀垫板，同时预备好需要更换的镶齿滚刀；
(1-4)螺栓加工：根据滚刀所垫高度，加工2套用来固定滚刀的加长螺栓，以固定滚刀；
(1-5)开仓施工验收；
S2、刀具更换施工：
(2-1)滚刀拆卸：根据常规滚刀拆卸方式，将滚刀拆除，保留插座和楔块，并清理干净座体；
(2-2)垫板安装：***连接螺栓杆，根据扩挖半径需求，安装加工好的钢板垫板；
(2-3)滚刀安装：按滚刀安装顺序，安装镶齿滚刀，螺栓复紧，封闭仓门。
S3、纠偏掘进控制
(3-1)扩大开挖面：加大刀盘转速，利用垫高后的镶齿滚刀进一步扩大开挖面；
(3-2)纠偏：调整推进油缸压差进行纠偏；
(3)当掘进纠偏受限于油缸长度时，选择合适点位油缸，在其与管片之间垫5～10cm的尼龙板，加大油缸行程差；
(4)当纠偏难以控制时，选择屏蔽部分油缸推力，有选择性进行加压推进；
(5)预估盾尾间隙，管片选型时适当进行超前间隙调整；
(6)螺栓复紧：盾构机向前掘进一环后，开仓进行滚刀螺栓复紧；
(7)滚刀复位：当盾构机姿态恢复正常后，应及时取出垫板，恢复原有刀盘开挖直径；
(8)完成掘进纠偏施工后，应及时对纠偏区域进行注浆，填补壁厚空隙，避免地面滞后沉降。
2.根据权利要求1所述的一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，其特征在于，所述步骤(1-3)中垫板采用钢板切割而成，其钢板平直，两块钢板重叠时无弯曲缝隙，预留螺栓孔与座体契合。
3.根据权利要求1所述的一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，其特征在于，所述步骤(2-2)中连接螺杆根据垫板加装高度进行长短选择，螺杆加长尺寸与垫板加高高度一致，同时滚刀选用重型镶齿滚刀，以加强滚刀的耐磨性，延长滚刀使用寿命。
4.根据权利要求1所述的一种利用盾构机镶齿滚刀超挖纠偏的施工方法，其特征在于，所述骤(2-2)中插座和楔块采用原有刀盘配置，螺栓强度应不低于原本螺栓强度，加完垫板的滚刀除高度不一致外，其余形式应与原有滚刀安装形式完全相同。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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