CN109139025B - 一种盾构机刀盘泥饼破除方法 - Google Patents

一种盾构机刀盘泥饼破除方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种盾构机刀盘泥饼破除方法，包括如下步骤：a对刀盘前面进行加固，或刀盘前面和盾壳周边进行加固；b对刀盘前面进行加固时，控制加固区与刀盘之间的距离；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，控制加固区与刀盘、盾壳之间的距离；c待加固浆液凝固后，调整盾构机至待掘进状态；d往刀盘处注入改良剂，盾构机继续推进，刀盘旋转，利用刀盘和加固区的摩擦去除刀盘上的泥饼。本发明的有益效果：不需要工人开仓带压作业，极大地避免了开仓带压作业引发的风险，降低了工人的劳动强度，改善了工人的劳动环境；避免过程复杂成本较高的准备工作，缩短了工期，减少了开支，同时泥饼破除效率较高，具有良好的施工安全性、经济适用性。

Description

一种盾构机刀盘泥饼破除方法
技术领域
本发明涉及盾构工法，特别是指一种盾构机刀盘泥饼破除方法。
背景技术
随着经济的发展，科学技术的进步，互联互通的需求，隧道工程和轨道交通得到了爆发式增长，盾构工法在越来越多的工程中推广应用。
盾构工法采用盾构机进行开挖掘进，这就要求盾构机对地层有一定的适应性。在工程实际中，盾构机在开挖黏土、淤泥质黏土、粉质粘土、泥岩等地层，刀盘表面极易粘附粘土，不及时清理，容易将刀盘糊死，在刀盘表面形成一层厚厚的泥饼，迫使刀盘失去开挖能力，极大地降低了贯入度，严重影响盾构掘进效率。
盾构刀盘结泥饼，刀具无法继续切削土体，盾构机推力、扭矩上升幅度较大，出渣量很少。面对这种工况，必须破除盾构机刀盘的泥饼才能使刀盘具有开挖能力。
在现有的施工中，针对刀盘结泥饼的难题，也有很多处理方法。对于一般结泥饼不严重的情况，主要采用注入泡沫剂、分散剂等液体对结泥饼的刀盘进行浸泡，浸泡一段时间后再高速旋转刀盘，通过离心力将泥饼甩开。
对于结泥饼严重的情况，需要工人带压进仓，对刀盘上的泥饼进行清理。带压进仓需要复杂的准备工作，例如制泥膜，降低泥水仓液位或者降低土仓的高度等。工人带压进仓利用液压镐、风镐等工具对泥饼进行破除清理，工人劳动强度很大，风险很高，同时面临掌子面坍塌的风险；对于极不稳定地层还需要对掌子面进行加固，以降低开仓破除泥饼的风险。对于极其复杂的地层，很难开仓带压清理泥饼，甚至花费高额费用在盾构机刀盘前面施工竖井，然后工人进入刀盘前面对泥饼进行破除。
目前，泥饼破除方法需要工人带压进仓，工人劳动强度大，风险很高；另外，对于极不稳定地层，需要对掌子面及其周边土体进行加固，投资较大，施工周期长，严重影响掘进而且误工费用较高。
发明内容
本发明提出一种盾构机刀盘泥饼破除方法，解决了现有盾构机刀盘结泥饼处理难，开仓带压清理费用高、风险大、处理周期长的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机刀盘泥饼破除方法，包括如下步骤：
a对刀盘前面进行加固，或刀盘前面和盾壳周边进行加固；
b对刀盘前面进行加固时，控制加固区与刀盘之间的距离；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，控制加固区与刀盘、盾壳之间的距离；
c待加固浆液凝固后，调整盾构机至待掘进状态；
d往刀盘处注入改良剂，盾构机继续推进，刀盘旋转，利用刀盘和加固区的摩擦去除刀盘上的泥饼。
所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，通过超前注浆装置对刀盘前面进行加固；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过超前注浆装置对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，通过水平超前注浆装置对刀盘前面进行加固；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过水平超前注浆装置对刀盘前面进行加固，通过周边超前注浆装置对盾壳周边进行加固。
所述的步骤a中，将常压刀盘的滚刀筒更换为注浆筒，对刀盘前面进行加固时，通过注浆筒对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过注浆筒对刀盘前面进行加固，通过周边超前注浆装置对盾壳周边进行加固。
所述的步骤a中，将常压刀盘中心仓的滚刀筒更换为注浆筒。
所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，在地面对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，在地面对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，在地面通过竖直注浆装置对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，在地面通过竖直注浆装置对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
所述的步骤b中，对刀盘前面进行加固时，加固区的前端面距离刀盘端面的距离为0.8m-3m；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，加固区的前端面距离刀盘端面的距离为0.8m-3m，加固区的外边缘距盾壳的径向距离至少1m。
所述的浆液为水泥砂浆，水泥砂浆凝固后强度控制在5~10MPa。
所述的步骤d中，对于泥水盾构机，往泥浆中加入分散剂。
所述的步骤d中，对于土压盾构机，往土仓中注入泡沫剂和分散剂。
所述的步骤d中，盾构机推进速度调整至5-10mm/min，刀盘转速调整为0.5-1r/min。
所述的步骤d中，刀盘以顺逆时针往复间歇性切换旋转。
本发明的有益效果：泥饼非开仓破除方法不需要工人开仓带压作业，极大地避免了开仓带压作业引发的风险，降低了工人的劳动强度，改善了工人的劳动环境；该方法非开仓破除泥饼，避免过程复杂成本较高的准备工作，相对传统泥饼破除方法，缩短了工期，减少了开支，同时泥饼破除效率较高，具有良好的施工安全性，在目前盾构掘进中，避免停机开仓1次，将节约成本20-300万元不等，具有良好的经济适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明盾构机泥饼破除施工加固示意图一。
图2为本发明盾构机泥饼破除施工加固示意图二。
图3为本发明盾构机泥饼破除施工加固示意图三。
图中：1.加固区，2.土体，3.土砂混合区，4.刀盘，5.盾壳，6.管片，7.周边超前注浆装置，8.水平超前注浆装置，9.竖直注浆装置，10.注浆筒，11.常压刀盘中心仓。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例1
本实施例提供一种盾构机刀盘泥饼破除方法，通过贯入度、推力、扭矩、出渣量、温度等多种因素判断出刀盘结泥饼，发现结泥饼必须尽快处理，其主要在于在刀盘前面进行加固。
具体处理方法如下：
（1）盾构机刀盘结泥饼，应该根据不同盾构机机型采用不同的非开仓破除方法。
（2）对于搭载有水平超前注浆装置8的盾构机，通过超前注浆装置对刀盘4前面进行超前加固，注入中低强度砂浆，在土体2内形成加固区1，刀盘4前面形成土砂混合区3；对于配置常压刀盘中心仓11的泥水盾构机，将常压刀盘中心仓11的滚刀筒更换为注浆筒10，通过注浆筒10对刀盘4前面进行超前加固，在土体2内形成加固区1；对于非常压刀盘、没有设计周边及水平超前注浆装置的盾构机，无法通过超前注浆装置对刀盘4前面及盾壳5周边进行超前加固，在地面通过竖直注浆装置9对刀盘4前面进行超前注浆加固。
（3）加固配置中低强度水泥砂浆，水泥砂浆凝固后强度控制在5-10Mpa。
（4）加固区1的前端面距离刀盘4端面的距离为0.8m-3m。
（5）浆液完全凝固后，调整盾构机各系统参数，使盾构机处于待掘进状态。
（6）盾构机继续推进。对于泥水盾构往泥浆中加入分散剂等物质；对于土压盾构往土仓中注入泡沫剂和分散剂；盾构推进速度调整至5-10mm/min，刀盘4转速调整为0.5-1r/min；刀盘4先顺时针转，然后再逆时针转，往复间歇性切换。
（7）在刀盘4旋转过程中，利用刀盘4和加固区1的摩擦力去除刀盘上的泥饼。
实施例2
本实施例提供一种盾构机刀盘泥饼破除方法，通过贯入度、推力、扭矩、出渣量、温度等多种因素判断出刀盘结泥饼，发现结泥饼必须尽快处理，主要在于在刀盘前面和盾壳周边进行加固，额外增加的盾壳周边加固区能够对刀盘边缘进行摩擦，优化泥饼破除效果，并且能稳固地层，降低对地层的干扰。
具体处理方法如下：
（1）盾构机刀盘结泥饼，应该根据不同盾构机机型采用不同的非开仓破除方法。
（2）对于搭载有水平超前注浆装置8和周边超前注浆装置7的盾构机，通过超前注浆装置对刀盘4前面和盾壳5周边进行超前加固，注入中低强度砂浆，在土体2内形成加固区1，刀盘4前面和盾壳5周边形成土砂混合区3，管片6周边也可形成土砂混合区3，如图1所示；对于配置常压刀盘中心仓11的泥水盾构机，将常压刀盘中心仓11的滚刀筒更换为注浆筒10，通过注浆筒10对刀盘4前面进行加固，通过周边超前注浆装置7对盾壳5周边进行加固，在土体2内形成加固区1，如图2所示；对于非常压刀盘、没有设计周边及水平超前注浆装置的盾构机，无法通过超前注浆装置对刀盘4前面及盾壳5周边进行超前加固，在地面通过竖直注浆装置9对刀盘4前面及盾壳5周边进行超前注浆加固，如图3所示。
（3）加固配置中低强度水泥砂浆，水泥砂浆凝固后强度控制在5-10Mpa。
（4）对于周边加固，加固区1的外边缘距盾壳5的径向距离至少1m，对于水平加固，加固区1的前端面距离刀盘4端面的距离为0.8m-3m。
（5）浆液完全凝固后，调整盾构机各系统参数，使盾构机处于待掘进状态。
（6）盾构机继续推进。对于泥水盾构往泥浆中加入分散剂等物质；对于土压盾构往土仓中注入泡沫剂和分散剂；盾构推进速度调整至5-10mm/min，刀盘4转速调整为0.5-1r/min；刀盘4先顺时针转，然后再逆时针转，往复间歇性切换。
（7）在刀盘4旋转过程中，利用刀盘4和加固区1的摩擦力去除刀盘上的泥饼。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于，包括如下步骤：
a对刀盘前面进行加固，或刀盘前面和盾壳周边进行加固；
b对刀盘前面进行加固时，控制加固区与刀盘之间的距离；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，控制加固区与刀盘、盾壳之间的距离；
c待加固浆液凝固后，调整盾构机至待掘进状态；
d往刀盘处注入改良剂，盾构机继续推进，刀盘旋转，利用刀盘和加固区的摩擦去除刀盘上的泥饼。
2.根据权利要求1所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，通过超前注浆装置对刀盘前面进行加固；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过超前注浆装置对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
3.根据权利要求2所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，通过水平超前注浆装置对刀盘前面进行加固；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过水平超前注浆装置对刀盘前面进行加固，通过周边超前注浆装置对盾壳周边进行加固。
4.根据权利要求1所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤a中，将常压刀盘的滚刀筒更换为注浆筒，对刀盘前面进行加固时，通过注浆筒对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，通过注浆筒对刀盘前面进行加固，通过周边超前注浆装置对盾壳周边进行加固。
5.根据权利要求1所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，在地面对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，在地面对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
6.根据权利要求5所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤a中，对刀盘前面进行加固时，在地面通过竖直注浆装置对刀盘前面进行加固，对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，在地面通过竖直注浆装置对刀盘前面和盾壳周边进行加固。
7.根据权利要求1、2、4或5任一所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤b中，对刀盘前面进行加固时，加固区的前端面距离刀盘端面的距离为0.8m-3m；对刀盘前面和盾壳周边进行加固时，加固区的前端面距离刀盘端面的距离为0.8m-3m，加固区的外边缘距盾壳的径向距离至少1m。
8.根据权利要求1、2、4或5任一所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤d中，对于泥水盾构机，往泥浆中加入分散剂；对于土压盾构机，往土仓中注入泡沫剂和分散剂。
9.根据权利要求1、2、4或5任一所述的盾构机刀盘泥饼破除方法，其特征在于：所述的步骤d中，刀盘以顺逆时针往复间歇性切换旋转。
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