CN103670428A - 软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于盾构切桩技术领域，特别涉及一种软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法。实施步骤包括：选用贝壳先行刀作为切桩刀具，确定刀具的尺寸；采用同心圆等间距的方式配置正面切桩刀；配置主超前切桩刀，超前量宜为3d左右；在主超前切桩刀的临侧两边配置副超前切桩刀。本发明使得盾构直接切削大直径桩基成为可行，可以全覆盖面切削混凝土桩身，可以按设计长度将钢筋切断，有效、简单、经济。

Description

软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法

技术领域

本发明属于盾构切桩技术领域，特别涉及一种软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法。

背景技术

在城市密集建（构）筑物区域修建地铁盾构隧道时，由于隧道线路受限，盾构正面遭遇钢筋混凝土桩基障碍物的情况时有发生。考虑到常规盾构机基本不具备直接切桩能力，故一般选择拆除原建（构）筑物、地面拔桩、开挖竖井后凿桩等传统方法事先移除桩基。这些传统方法虽相对成熟安全，但其也存在着成本高、影响环境大、工期长等不足。因此，若能实现盾构直接切削破除钢筋混凝土障碍桩，将对节省工程投资、减小周边环境影响、缩短工期等方面具有重要意义，且在区间线路设计上也将有更多的可选性和灵活性，经济和社会效益显著。

但盾构直接切桩作为一项前沿技术，目前在国际范围内尚远未成熟。国外未见有切桩工程案例或切桩刀具配置研究的报道，国内虽已有个别切桩工程案例，但基本上局限于切削方桩或小直径圆桩，切削大直径圆桩的工程案例仅有一例（专利申请号201210451004.2），该工程案例虽然最终实施结果较为理想，但在切桩刀具配置方面，仍存在三点不足：一，需要切桩前进行开舱换刀作业，而一般情况下在软土地层中开舱的成本和风险均较大；二，采用滚刀切削钢筋混凝土桩基，而滚刀在软土地层中使用时，较易发生滚刀转轴被土砂堵死而无法转动的情况；三，为了使用滚刀，必须更换使用复合式刀盘或对原来的软土刀盘进行大幅改造，因此经济成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，使得盾构直接切削大直径桩基成为可行，并且工程风险小、成本低。

本发明所采用的技术方案是：

所述软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，按以下步骤进行，

步骤1）：选择刀具类型：

选用贝壳先行刀作为切桩刀具，贝壳先行刀的刀身宽度不低于5cm，刀身高度高于刮刀6cm以上，刀身长度满足至少能镶嵌四块合金刀刃；贝壳先行刀的刀身宽度、高度、长度与所切桩基的直径成正比；

步骤2）：配置正面切桩刀：

正面切桩刀通过将贝壳先行刀直接焊接在刀盘上而形成，采用同心圆等间距的方式布置，相邻轨迹的布置间距S_shell满足1.2B_cutter≤S_shell≤1.4B_cutter，式中，B_cutter为贝壳先行刀的刀身宽度；

步骤3）：配置主超前切桩刀：

将贝壳先行刀焊接固定在厚钢垫块上，然后再整体焊接在刀盘上，从而形成主超前切桩刀；在切削高度上，主超前切桩刀超前于正面切桩刀，超前量即厚钢垫块的厚度为2.8d～3.2d，其中d为待切桩基中钢筋的直径，主超前切桩刀的轨迹间距S_ahead满足式中，D_conveyor为螺旋输送机的筒体内径，L_screw为螺旋输送机相邻螺环的间距；

步骤4）：配置副超前切桩刀：

将贝壳先行刀焊接固定在薄钢垫块上，然后再整体焊接在刀盘上，从而形成副超前切桩刀；副超前切桩刀的超前量，即薄钢垫块的厚度为1.4d～1.6d；

副超前切桩刀布置在主超前切桩刀的两侧，并在副超前切桩刀的另一侧布置正面切桩刀。

所述大直径桩基为直径不小于1000mm的钢筋混凝土桩基。

所述步骤3）中的螺旋输送机，是切桩配套采用的无中心轴的带式螺旋输送机。

本发明的有益效果为：

该刀具配置方法既可用于切削大直径桩基，也可使盾构切桩前、切桩后在土层中正常掘进，无需开舱换刀；在该刀具配置下，可以全覆盖面切削混凝土，从而可以全面保护普通刮刀；可以按照设计长度将钢筋切断，从而有利于钢筋从螺旋输送机中顺畅排出；该刀具配置方法有效、简单、经济，在现有刀盘上增焊相应的刀具即可。

附图说明

图1是本发明所述的刀具配置方法的示意图。

图中标号：

1-刀盘；2-正面切桩刀；3-厚钢垫块；4-主超前切桩刀；5-薄钢垫块；6-副超前切桩刀；7-钢筋；8-混凝土。

具体实施方式

本发明提供了一种软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步的描述。

本实施例为苏州轨道交通2号线盾构切削14根大直径桥梁桩基工程所用的刀具配置方法，该工程左线和右线分别全断面切削7根Φ1000～1200mm的钻孔灌注桩，钢筋7的直径为Φ20～22mm，混凝土8强度为C30。

如图1所示，从现有的各刀具类型中选用贝壳先行刀作为切桩刀具，贝壳先行刀的刀身宽度设计取值为64mm，刀身高度高于刮刀80mm，刀身长度为214mm，可以满足镶嵌五块合金刀刃；

将贝壳先行刀直接焊接在刀盘1上而形成正面切桩刀2，采用同心圆等间距的方式布置，由于贝壳先行刀的刀身宽度B_cutter=64mm，为了满足1.2B_cutter≤S_shell≤1.4B_cutter并取整数值，故相邻轨迹的布置间距S_shell=80mm。

将贝壳先行刀焊接固定在厚钢垫块3上，然后再整体焊接在刀盘1上，从而形成主超前切桩刀4，主超前切桩刀的超前量亦即厚钢垫块的厚度取为65mm（3d=66mm）。考虑到螺旋输送机的筒体内径D_conveyor=67mm，螺旋输送机相邻螺环的间距L_screw=60mm，根据

超前切桩刀的轨迹间距S_ahead取为8×8cm=64cm。

将贝壳先行刀焊接固定在薄钢垫块5上，然后再整体焊接在刀盘1上，从而形成副超前切桩刀6，副超前切桩刀的超前量亦即薄钢垫块的厚度取为30mm（1.5d=33mm），副超前切桩刀布置在主超前切桩刀的临侧两边。

按照上述刀具配置的刀盘，在苏州切桩工程获得成功应用，施工效果良好：刀具能够按设计的长度将钢筋切断，从而钢筋易于从螺旋输送机中排出，未发生卡死螺旋输送机现象；刀具充分切削了混凝土桩身，普通刮刀完全处于保护之中，几乎没有磨损。

Claims (3)

1.一种软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，其特征在于，按以下步骤进行，

步骤1）：选择刀具类型：

选用贝壳先行刀作为切桩刀具，贝壳先行刀的刀身宽度不低于5cm，刀身高度高于刮刀6cm以上，刀身长度满足至少能镶嵌四块合金刀刃；贝壳先行刀的刀身宽度、高度、长度与所切桩基的直径成正比；

步骤2）：配置正面切桩刀：

正面切桩刀通过将贝壳先行刀直接焊接在刀盘上而形成，采用同心圆等间距的方式布置，相邻轨迹的布置间距S_shell满足1.2B_cutter≤S_shell≤1.4B_cutter，式中，B_cutter为贝壳先行刀的刀身宽度；

步骤3）：配置主超前切桩刀：

将贝壳先行刀焊接固定在厚钢垫块上，然后再整体焊接在刀盘上，从而形成主超前切桩刀；在切削高度上，主超前切桩刀超前于正面切桩刀，超前量即厚钢垫块的厚度为2.8d～3.2d，其中d为待切桩基中钢筋的直径，主超前切桩刀的轨迹间距S_ahead满足

式中，D_conveyor为螺旋输送机的筒体内径，L_screw为螺旋输送机相邻螺环的间距；

步骤4）：配置副超前切桩刀：

将贝壳先行刀焊接固定在薄钢垫块上，然后再整体焊接在刀盘上，从而形成副超前切桩刀；副超前切桩刀的超前量，即薄钢垫块的厚度为1.4d～1.6d；

副超前切桩刀布置在主超前切桩刀的两侧，并在副超前切桩刀的另一侧布置正面切桩刀。

2.根据权利要求1所述的软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，其特征在于，所述大直径桩基为直径不小于1000mm的钢筋混凝土桩基。

3.根据权利要求1所述的软土地层盾构直接切削大直径桩基的刀具配置方法，其特征在于，所述步骤3）中的螺旋输送机，是切桩配套采用的无中心轴的带式螺旋输送机。

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