CN109339817B - 用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法 - Google Patents
用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，包括：机械设备始发前，在始发主隧道中安装始发密封装置；于始发密封装置中浇筑第一预切削部分；机械设备始发时，依次顶进切削第一预切削部分和始发主隧道的曲面可切削部分管片；机械设备接收前，在接收主隧道中安装接收密封装置；于接收密封装置中浇筑第二预切削部分；机械设备接收时，依次顶进切削接收主隧道的曲面可切削部分管片和第二预切削部分。本发明通过在始发和接收时将部分曲面切削面变成平面切削面，实现刀盘全断面切削，并且利用预切削部分对管片起到导向约束作用，配合机械设备高转速、低掘进速度的切削方式，使得机械设备在切削过程中受力更好，切削更稳定。
Description
技术领域
本发明设计隧道联络通道施工技术领域，涉及一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法。
背景技术
随着城市地下空间开发的快速发展，联络通道作为两条隧道之间的应急通道，其建设需求大幅提高，机械法隧道联络通道在施工安全性、建设工期以及造价方面有较大的优势。机械法隧道联络通道是利用机械设备(如盾构机、顶管机)在已成型的主隧道内切削混凝土管片后掘进未预先加固地层的一种机械施工方法。机械设备可切削部分管片的钢筋与螺栓均采用可切削材质，同时为了保证主隧道的结构稳定性，混凝土部分强度也较高，一般不低于C30。机械设备刀盘一般采用平面或曲面的形式，平面形式刀盘的中心刀具要高于其它刀具，曲面刀盘从刀盘中心到刀盘边缘刀具高度依次变小。由于机械设备刀盘需要对曲面的管片进行切削，因此切削过程中会存在刀具在一圈切削过程中出现切进、切出的反复过程，直到刀盘不断的切削才能实现连续的切削，刀具容易损坏。另外可切削部分由多块多环管片拼装而成，其存在环缝和纵缝，环纵缝之间存在一定的踏步，且可切削部分强度较高，刀盘在切削过程中容易产生一定的抖动，同时还存在不连续切削，设备稳定性差。
发明内容
针对现有技术中存在或潜在的缺陷，本发明提供一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，解决因机械设备曲线切削管片易引起的刀具磨损损坏、设备不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其包括：
机械设备始发前，在始发主隧道中安装始发密封装置；
于所述始发密封装置中浇筑第一预切削部分，所述第一预切削部分的第一侧结合于所述始发主隧道的曲面可切削部分管片，所述第一预切削部分的与所述第一侧相对的第二侧呈平面；
机械设备始发时，依次顶进切削所述第一预切削部分和所述始发主隧道的曲面可切削部分管片；
机械设备接收前，在接收主隧道中安装接收密封装置；
于所述接收密封装置中浇筑第二预切削部分，所述第二预切削部分的第一侧结合于所述接收主隧道的曲面可切削部分管片，所述第二预切削部分的与所述第一侧相对的第二侧呈平面；
机械设备接收时，依次顶进切削所述接收主隧道的曲面可切削部分管片和所述第二预切削部分。
在一些实施例中，所述始发密封装置包括安装于所述始发主隧道的曲面可切削部分管片的内侧的密封环板和安装于所述密封环板内圈的柔性密封圈。
在一些实施例中，所述第一预切削部分的所述第二侧垂直于机械设备的顶进方向。
在一些实施例中，所述第一预切削部分的所述第二侧形成有用于对准所述机械设备的切削刀盘的中心位置的定位槽。
在一些实施例中，所述第一预切削部分的所述第二侧的外径大于所述机械设备的外径；
并且，在所述机械设备始发切削第一预切削部分时，采取高转速、低掘进速度的方式缓慢磨削，并随即施工联络通道的管片，待所述机械设备的刀盘切过所述第一预切削部分、开始切削所述始发主隧道的曲面可切削部分管片时，利用所述第一预切削部分对已施工的联络通道的管片形成导向约束。
在一些实施例中，接收密封装置包括安装于所述接收主隧道的曲面可切削部分管片的内侧的半开式密封箱体，所述半开式密封箱体的开口连接于所述曲面可切削部分管片。
在一些实施例中，所述第二预切削部分的所述第二侧垂直于机械设备的顶进方向，所述第二预切削部分的所述第二侧的外径大于所述机械设备的外径；
并且，在所述机械设备接收切削接收主隧道的曲面可切削部分管片和所述第二预切削部分时，采用高转速、低掘进速度的方式缓慢磨削，利用所述第二预切削部分对曲面可切削部分管片的支撑作用，补偿机械设备的刀盘空切削，并对进入所述第二预切削部分的机械设备形成导向约束。
在一些实施例中，所述第一预切削部分和所述第二预切削部分的材质强度低于所述曲面可切削部分管片的材质强度。
在一些实施例中，所述第一预切削部分和所述第二预切削部分的材质为泡沫混凝土或低强度砂浆。
在一些实施例中，在于所述接收密封装置中浇筑完成所述第二预切削部分之后，在所述接收密封装置中密闭填充密封材料。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
通过在始发主隧道的始发密封装置中设置第一预切削部分，在接收主隧道的接收密封装置中设置第二预切削部分，机械设备在始发时，其刀盘进入始发主隧道管片的面由原来的曲面变成平面，机械设备在接收时，其刀盘输出接收主隧道管片的面亦由原来的曲面变成平面，即将本来发生在主隧道内部的对曲面管片的切削变成了对平面预切削部分的切削，减轻了切削难度，刀盘实现全断面切削，机械设备在切削过程中受力更好，切削更稳定，同时在始发时在第一预切削部分预制锥形导槽，能够解决刀盘在初始切入时的不稳定状态，利于设备稳定和结构稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法在机械设备始发时的施工状态示意图。
图2为图1实施例中的始发主隧道侧的施工状态示意图。
图3为图2的A节点局部放大结构示意图。
图4为图2的B节点局部放大结构示意图。
图5为本发明实施例用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法在机械设备接收时的施工状态示意图。
图6为图5实施例中的始发主隧道侧的施工状态示意图。
图7为图5实施例中的接收主隧道侧的施工状态示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
机械法隧道联络通道是利用机械设备(如盾构机、顶管机)在已成型的主隧道内切削混凝土管片后掘进未预先加固地层的一种机械施工方法。机械法联络通道中机械设备刀盘需对分块组成的主隧道曲面管片进行切削，每个刀具在一圈切削过程中不连续，且切入的混凝土强度较高，刀具容易磨损损坏，设备在切削过程中容易发生抖动不稳定，容易对主隧道结构和支撑体系产生影响。
因此，本发明提供一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，减轻因机械设备切削曲线管片易引起的刀具磨损损坏、设备不稳定的问题。
下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细说明。
首先参阅图1所示，本发明实施例的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法中主要涉及的设备和结构有：始发主隧道20、接收主隧道30、始发主隧道的曲面可切削部分管片21、接收主隧道的曲面可切削部分管片31、机械设备10、始发密封装置11、接收密封装置12、第一预切削部分13、第二预切削部分14。
其中，机械设备10可采用盾构机或顶管机等，机械法隧道联络通道是利用机械设备10在已成型的主隧道内切削混凝土管片后掘进未预先加固地层的一种机械施工方法。在本实施例中，采用机械设备10在并行的始发主隧道20和接收主隧道30之间施工联络通道40。机械设备10在始发主隧道20中始发，顶进切削始发主隧道的曲面可切削部分管片21，之后进入外部地层掘进施工联络通道40，待机械设备到达接收主隧道30时，机械设备顶进切削接收主隧道的曲面可切削部分管片31并进入到接收主隧道中，完成机械法联络通道施工。
在机械法联络通道施工中，始发主隧道20充当盾构施工中的始发井，接收主隧道30充当盾构施工中的接收井，因此，在始发主隧道20中布置常规应用于传统盾构施工中的始发密封装置等，在接收主隧道30中布置常规应用于传统盾构施工中的接收密封装置等，由于盾构始发技术和盾构接收技术较为成熟，始发主隧道和接收主隧道中的设计可参照传统盾构始发井和盾构接收井的设计，在此不一一赘述。
在联络通道施工中，始发主隧道和接收主隧道分别由曲面可切削部分管片和钢结构管片复合而成。曲面可切削部分管片的钢筋与螺栓均采用可切削材质，同时为了保证主隧道的结构稳定性，混凝土部分强度也较高，一般不低于C30。曲面可切削部分管片为曲面可切削管片，机械法联络通道中机械设备刀盘需对分块组成的曲面可切削管片进行切削，每个刀具在一圈切削过程中不连续，且切入的混凝土强度较高，刀具容易磨损损坏，设备在切削过程中容易发生抖动不稳定，容易对主隧道结构和支撑体系产生影响。因此，需要提供一种方法，来减轻因机械设备切削曲线管片易引起的刀具磨损损坏、设备不稳定的问题。
配合图1～7所示，本发明实施例的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法主要包括：
(一)机械设备始发前，在始发主隧道20中安装始发密封装置11。
始发密封装置11的构造可参照传统盾构施工的始发井中的密封装置，作用是对机械设备的始发进行良好的密封止漏。本实施例中提供了一种实施方式，即该始发密封装置11包括安装于始发主隧道的曲面可切削部分管片21的内侧的密封环板111和安装于密封环板111内圈的柔性密封圈112，如图2和图3所示，密封环板111采用钢套筒，两端开口，一端固定于始发主隧道的内壁，为防止机械设备10进入到密封环板111时与密封环板11干涉，密封环板111的内径略大于机械设备10的外径。柔性密封圈112固定于密封环板111的另一端边沿，柔性密封圈112的内缘垂落于密封环板111的内圈以内，用于封堵密封环板111与机械设备10之间的间隙。在机械设备10进入密封环板111时，柔性密封圈112被挤压在机械设备10的外圈与密封环板111的内圈之前，以有效密封防漏。
(二)机械设备始发时在始发密封装置11安装后、机械设备就位前，采用内立定型模板(如钢模木模等)在始发密封装置11内提前浇筑一块第一预切削部分13，该第一预切削部分13可采用泡沫混凝土或低强度砂浆(砂浆强度低于M5)浇筑成型，第一预切削部分13的材质强度低于始发主隧道的曲面可切削部分管片21的材质强度。内立定型模板在机械设备的切削刀盘的中心位置设置一个锥形刀具切入槽，第一预切削部分13浇筑完成后表面形成一锥形的定位槽131，如图4所示，在始发时预制该锥形的定位槽131，能够解决切削刀盘到初始切入时的不稳定状态，利于设备稳定和结构稳定。第一预切削部分13具有一定厚度，且尺寸以机械设备刀盘中心刀具进入锥形的定位槽131后刀盘旋转不影响始发密封装置11为准。其中，第一预切削部分13的第二侧平面的外径略大于机械设备的外径。第一预切削部分13的第一侧结合于始发主隧道的曲面可切削部分管片21，第一预切削部分13的与第一侧相对的第二侧呈平面，且该平面垂直于机械设备的顶进方向。通过在始发主隧道20的始发密封装置10中设置第一预切削部分13，机械设备10在始发时，其刀盘进入始发主隧道20管片的进入面由原来的曲面变成平面，即将本来发生在始发主隧道内部的对曲面管片的切削变成了对平面预切削部分的切削，减轻了切削难度。
(二)机械设备始发时，如图1和图2所示，将机械设备就位于始发主隧道20中，在完成机械设备10的就位调试后，启动机械设备，使其依次顶进切削第一预切削部分13和始发主隧道的曲面可切削部分管片21。通过预先在始发主隧道20的曲面曲面可切削部分管片内侧浇筑一块低强度的预切削部分，同时预留刀盘中心刀锥形定位槽，能够解决刀盘刀具切削过程中不连续和切削过程中容易发生抖动的问题。
(三)机械设备接收前，在接收主隧道30中安装接收密封装置12，如图5～7所示。
接收密封装置12的构造可参照传统盾构施工的接收井中的密封装置，作用是对机械设备的接收进行良好的密封止漏。本实施例中提供了一种实施方式，即接收密封装置12包括安装于接收主隧道的曲面可切削部分管片31的内侧的半开式密封箱体，该半开式密封箱体可采用一端封闭的钢套筒，其开口一侧固定于接收主隧道30的内侧。为防止机械设备进入到钢套筒时与钢套筒的筒壁干涉，钢套筒的外径略大于机械设备10的外径。
(四)机械设备接收时在接收密封装置12安装后，采用内立定型模板在接收密封装置12内提前浇筑一块第二预切削部分14，并且在浇筑完成第二预切削部分14之后，在接收密封装置12中密闭填充密封材料(图中未显示)。其中，第二预切削部分14可采用泡沫混凝土或低强度砂浆(砂浆强度低于M5)浇筑成型，第二预切削部分13的材质强度低于接收主隧道的曲面可切削部分管片31的材质强度。该第二预切削部分14的尺寸可以结合接收密封装置12中的接收止水措施综合考虑，如第二预切削部分14完成后，接收密封装置12中的剩余空间可以采用充水、充厚泥、充土、浇泡沫混凝土等多种填充密封材料的措施来进行接收密封装置12的密闭填充(接收密封装置12中填充密封材料后，可利用机械设备进入到接收密封装置后的土压平衡，可参照传统盾构施工中接收井中的接收密封措施)。
第二预切削部分14的第一侧结合于接收主隧道的曲面可切削部分管片31，第二预切削部分14的与第一侧相对的第二侧呈平面，且该平面垂直于机械设备的顶进方向。
通过设置第二预切削部分14，将机械设备接收时的内弧面接收面由原来的内曲面切削面变成平面切削面，并实现全断面切削，可使机械设备在接收切削过程中受力更好，切削更稳定。
(四)机械设备接收时，机械设备自接收主隧道的外部顶进切削进入到接收主隧道内侧的接收密封装置中，过程中，机械设备依次顶进切削接收主隧道的曲面可切削部分管片31和第二预切削部分14，并进入到内部的接收密封装置中，完成机械设备的接收。通过预先在接收主隧道的曲面曲面可切削部分管片内侧浇筑一块低强度且具有一定厚度的预切削部分，能够一定程度上减轻刀盘刀具切削过程中不连续和切削过程中容易发生抖动的问题。
机械法联络通道曲面切削管片施工方法通过在始发和接收时将曲面切削面变成平面切削面，实现全断面切削，机械设备在切削过程中受力更好，切削更稳定，同时在始发时预制锥形导槽，能够解决刀盘到初始切入时的不稳定状态，利于设备稳定和结构稳定。
本发明机械法联络通道曲面切削管片施工方法通过在始发和接收时将曲面切削面变成平面切削面，实现全断面切削，机械设备在切削过程中受力更好，切削更稳定，同时在始发时预制锥形导槽，能够解决刀盘到初始切入时的不稳定状态，利于设备稳定和结构稳定。
值得一提的是，在本发明实施例的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，还包括：
切削准备工作：机械法联络通道施工前应进行测量，确定两条主隧道(始发主隧道20和接收主隧道30)之间曲面管片的距离，复核机械设备的位置，根据测量结果计算机械设备的油缸行程，确定切削曲面管片的时间，传统地，始发时机械设备从内弧面切削曲面管片，接收时机械设备从外弧面切削曲面管片。
本发明通过在始发主隧道20的始发密封装置10中设置第一预切削部分13，在接收主隧道30的接收密封装置12中设置第二预切削部分14。机械设备10在始发时，其刀盘进入始发主隧道20管片的进入面由原来的曲面变成平面，机械设备10在接收时，其刀盘输出接收主隧道30管片的输出面亦由原来的曲面变成平面，即将本来发生在两条主隧道内部的对曲面管片的切削变成了对平面预切削部分的切削。
始发切削：机械设备10始发切削始发主隧道管片时，由于提前采用预浇筑的第一预切削部分13将刀盘进入面由曲面变成了平面，且在中心设置了锥形的定位槽131。因此根据测量计算结果，机械设备中心刀首先进入锥形的定位槽131后转动刀盘，采取高转速(约1.3r/min)、低掘进速度(约1mm/min)的方式慢慢磨削，待刀盘切过第一预切削部分13开始切削始发主隧道20的曲面可切削管片21时，由于第一预切削部分13对已施工的联络通道40的管片41形成导向约束作用，所以切削始发主隧道20的曲面可切削管片21时设备较稳定、刀具不易磨损。机械设备10切穿始发主隧道20的曲面可切削管片21后建立土压，在外部水土压力支撑作用下，机械设备10仍可以低速磨削管片。整个切削过程采用高转速、低掘进速度的方式慢慢磨削。
接收切削：机械设备10接收切削接收主隧道管片时，机械设备10首先切削外弧面，由于周边水土压力作用，机械设备10采取高转速、低掘进速度的方式慢慢磨削，切削接收主隧道30的曲面可切削部分管片31时由于预浇筑的第二预切削部分14的支撑作用，机械设备10仍然可以实现有限切削(控制原理与始发时相似，即利用第二预切削部分14对机械设备10及已施工联络通道的管片41形成导向约束作用)，整个切削过程采用高转速、低掘进速度的方式慢慢磨削。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于，包括：
机械设备始发前，在始发主隧道中安装始发密封装置；
于所述始发密封装置中浇筑第一预切削部分，所述第一预切削部分的第一侧结合于所述始发主隧道的曲面可切削部分管片，所述第一预切削部分的与所述第一侧相对的第二侧呈平面；
机械设备始发时，依次顶进切削所述第一预切削部分和所述始发主隧道的曲面可切削部分管片；
机械设备接收前，在接收主隧道中安装接收密封装置；
于所述接收密封装置中浇筑第二预切削部分，所述第二预切削部分的第一侧结合于所述接收主隧道的曲面可切削部分管片，所述第二预切削部分的与所述第一侧相对的第二侧呈平面；
机械设备接收时，依次顶进切削所述接收主隧道的曲面可切削部分管片和所述第二预切削部分。
2.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述始发密封装置包括安装于所述始发主隧道的曲面可切削部分管片的内侧的密封环板和安装于所述密封环板内圈的柔性密封圈。
3.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第一预切削部分的所述第二侧垂直于机械设备的顶进方向。
4.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第一预切削部分的所述第二侧形成有用于对准所述机械设备的切削刀盘的中心位置的定位槽。
5.如权利要求4所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第一预切削部分的所述第二侧的外径大于所述机械设备的外径；
并且，在所述机械设备始发切削第一预切削部分时，采取高转速、低掘进速度的方式缓慢磨削，并随即施工联络通道的管片，待所述机械设备的刀盘切过所述第一预切削部分、开始切削所述始发主隧道的曲面可切削部分管片时，利用所述第一预切削部分对已施工的联络通道的管片形成导向约束。
6.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：接收密封装置包括安装于所述接收主隧道的曲面可切削部分管片的内侧的半开式密封箱体，所述半开式密封箱体的开口连接于所述曲面可切削部分管片。
7.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第二预切削部分的所述第二侧垂直于机械设备的顶进方向，所述第二预切削部分的所述第二侧的外径大于所述机械设备的外径；
并且，在所述机械设备接收切削接收主隧道的曲面可切削部分管片和所述第二预切削部分时，采用高转速、低掘进速度的方式缓慢磨削，利用所述第二预切削部分对曲面可切削部分管片的支撑作用，补偿机械设备的刀盘空切削，并对进入所述第二预切削部分的机械设备形成导向约束。
8.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第一预切削部分和所述第二预切削部分的材质强度低于所述曲面可切削部分管片的材质强度。
9.如权利要求8所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：所述第一预切削部分和所述第二预切削部分的材质为泡沫混凝土或低强度砂浆。
10.如权利要求1所述的用于机械法联络通道曲面管片的切削控制方法，其特征在于：在于所述接收密封装置中浇筑完成所述第二预切削部分之后，在所述接收密封装置中密闭填充密封材料。
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