盾構(gòu)始發(fā)階段刀盤在凍土中快速脫困的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及盾構(gòu)法隧道工程施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)刀盤在凍土中快速脫困的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]始發(fā)階段是指盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計(jì)高程及坡度貫入洞門地層并向前推進(jìn)，直至盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入土體的一系列作業(yè)。在土體自立性較差的情況下，盾構(gòu)始發(fā)前須對(duì)洞口范圍內(nèi)一定厚度的土體進(jìn)行加固。鹽水凍結(jié)法相比注漿、深層攪拌粧、旋噴粧、降水等工法具有加固厚度小、均勾性好、隔水性好、污染小、施工設(shè)備占地小等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于場(chǎng)地狹小的施工環(huán)境。但在地下水位高或者有地下水補(bǔ)給的條件下，即使冷凍機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)下，凍土冰析效應(yīng)致使盾構(gòu)機(jī)刀盤被凍住的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
[0003]處理上述問題通常的做法有極限扭矩脫困、局部解凍脫困、開倉(cāng)清理凍土脫困、夕卜部設(shè)置千斤頂脫困等。在實(shí)際施工中，極限扭矩脫困成功率低且存在損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)；局部解凍脫困耗時(shí)長(zhǎng)且有局部融沉現(xiàn)象發(fā)生；開倉(cāng)清理凍土脫困只能進(jìn)行局部減荷，減荷效果與刀盤開口率、盾構(gòu)機(jī)直徑密切相關(guān)，其耗時(shí)較多且脫困成功率低；外部設(shè)置千斤頂脫困因推力較小也難以保證刀盤在凍土中成功脫困。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的是始發(fā)階段刀盤在凍土中現(xiàn)有脫困做法所存在的成功率低、耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備損傷風(fēng)險(xiǎn)大的技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種盾構(gòu)始發(fā)階段刀盤在凍土中快速脫困的施工方法，始發(fā)井的底板上設(shè)有基座，洞門、反力裝置分別位于基座前后兩偵U，反力裝置連接始發(fā)井地下連續(xù)墻，負(fù)環(huán)管片位于基座上方；盾構(gòu)機(jī)放置在基座的導(dǎo)軌上，盾構(gòu)機(jī)上設(shè)有鉸接油缸和推進(jìn)油缸，始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)前方的刀盤已經(jīng)貫入凍土中，其特征在于:包含以下步驟:
[0006]步驟1:準(zhǔn)備工作
[0007]1.1基座縱向支撐:通過第一型鋼將基座與反力裝置連接牢固，通過第二型鋼將基座與洞門連接牢固，始發(fā)井地下連續(xù)墻-反力裝置-第一型鋼-基座-第二型鋼-洞門形成明確的縱向傳力體系；
[0008]1.2基座橫向支撐:在基座與始發(fā)井地下連續(xù)墻之間設(shè)置橫向支撐，基座的左右兩側(cè)對(duì)稱形成始發(fā)井地下連續(xù)墻-橫向支撐-基座的橫向傳力體系；
[0009]1.3防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置:在盾構(gòu)機(jī)的左右兩側(cè)對(duì)稱焊接防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置與基座間的距離控制在10-20mm ；
[0010]步驟2:盾尾后退工作
[0011]2.1推進(jìn)油缸與管片分離:將負(fù)環(huán)管片通過“7”字型連接鋼板與盾構(gòu)機(jī)的盾尾固定；盾構(gòu)機(jī)開啟拼裝模式，將推進(jìn)油缸按油壓分區(qū)依次回縮，使推進(jìn)油缸與負(fù)環(huán)管片分離，并保證推進(jìn)油缸與負(fù)環(huán)管片的間距滿足鉸接油缸的最大行程要求；
[0012]2.2鉸接油缸全伸狀態(tài)至盾尾后退:在全伸狀態(tài)下開啟鉸接油缸，單次全伸鉸接油缸行程控制在1mm/次，盾構(gòu)機(jī)的盾尾后退行程累計(jì)至50mm時(shí)停止；
[0013]2.3盾尾殼體與基座焊接:通過鋼板將盾構(gòu)機(jī)的殼體和基座連接為整體；
[0014]步驟3:刀盤脫困工作
[0015]3.1全縮鉸接油缸:在全縮狀態(tài)下開啟鉸接油缸，使盾構(gòu)機(jī)的前部后退；單次全縮鉸接油缸行程控制在5mm/次；
[0016]3.2推進(jìn)油缸頂住管片:盾構(gòu)機(jī)開啟拼裝模式，推進(jìn)油缸按油壓分區(qū)依次伸出頂住負(fù)環(huán)管片；
[0017]3.3啟動(dòng)刀盤:盾構(gòu)機(jī)開啟推進(jìn)模式，額定扭矩下左右方向各啟動(dòng)刀盤一次；
[0018]3.4刀盤轉(zhuǎn)動(dòng):刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下進(jìn)入步驟4的后續(xù)工作；刀盤無法啟動(dòng)的情況下，返回步驟3.1 ;
[0019]步驟4:后續(xù)工作
[0020]4.1盾構(gòu)殼體與基座分離:刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，割除盾構(gòu)機(jī)的盾尾殼體與基座間的鋼板，并將盾尾殼體上的焊跡打磨光滑；
[0021]4.2盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)始發(fā):以1-1.2rpm的速度、1500_2000KNm的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，在8000-12000KN的推力狀態(tài)下切削冰凍土體。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟1.1中，第一型鋼兩端分別與基座及反力裝置焊接；第二型鋼一端與基座焊接，第二型鋼另一端與洞門之間的空隙采用雙快水泥填塞密實(shí)。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟1.2中，基座兩端及前1/3處共對(duì)稱設(shè)置三道橫向支撐。
[0024]優(yōu)選地，所述步驟1.2中，橫向支撐由圓形鋼圍檁與活絡(luò)頭組成，活絡(luò)頭上設(shè)有可在基座和始發(fā)井地下連續(xù)墻之間對(duì)稱施加預(yù)應(yīng)力的千斤頂；基座的左右兩側(cè)對(duì)稱形成始發(fā)井地下連續(xù)墻-活絡(luò)頭-圓形鋼圍檁-基座的橫向傳力體系。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟1.3中，防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為由20_厚的鋼板焊接而成的牛腿。
[0026]優(yōu)選地，所述步驟2.1中，“7”字型連接鋼板上部與盾構(gòu)機(jī)的殼體內(nèi)壁連接，下部懸掛住負(fù)環(huán)管片。
[0027]優(yōu)選地，所述步驟2.3中，鋼板在基座左右對(duì)稱設(shè)置，沿盾構(gòu)機(jī)的盾尾長(zhǎng)度范圍內(nèi)分散設(shè)置。
[0028]優(yōu)選地，所述步驟4.2中，刀盤停轉(zhuǎn)時(shí)間控制在5min以內(nèi)，拼裝時(shí)間超過30min時(shí)停止拼裝并正反轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋機(jī)兩次。
[0029]本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，盾構(gòu)始發(fā)階段刀盤能夠在凍土中快速脫困，具有程序化操作、工藝針對(duì)性強(qiáng)、參數(shù)合理、高效快捷、安全可靠的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明提供的構(gòu)始發(fā)階段刀盤快速脫困的施工方法流程圖；
[0031 ] 圖2為盾構(gòu)始發(fā)過程主視示意圖；
[0032]圖3為盾構(gòu)始發(fā)過程側(cè)視示意圖；
[0033]圖4為基座縱向支撐主視不意圖；
[0034]圖5為基座縱向支撐側(cè)視示意圖；
[0035]圖6為基座橫向支撐主視示意圖；
[0036]圖7為基座橫向支撐側(cè)視示意圖；
[0037]圖8為防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置示主視意圖；
[0038]圖9為防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置示側(cè)視意圖；
[0039]圖10為盾尾后退工作主視示意圖；
[0040]圖11為盾尾后退工作側(cè)視示意圖；
[0041]圖12為刀盤脫困工作主視示意圖；
[0042]圖13為刀盤脫困工作側(cè)視示意圖；
[0043]圖14為后續(xù)工作主視不意圖；
[0044]圖15為后續(xù)工作側(cè)視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)始發(fā)階段刀盤快速脫困的施工方法，尤其適用于刀盤在凍土中快速脫困。為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0046]圖1為本發(fā)明的施工流程圖，包含準(zhǔn)備工作、盾尾后退工作、刀盤脫困工作、后續(xù)工作四個(gè)步驟。其中，準(zhǔn)備工作包括的工序有:基座縱向支撐，基座橫向支撐，防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；盾尾后退工作包括的工序有:推進(jìn)油缸與管片分離，鉸接油缸全伸狀態(tài)至盾尾后退，盾尾殼體與基座焊接；刀盤脫困工作包括的工序有:全縮鉸接油缸，推進(jìn)油缸頂住管片，啟動(dòng)刀盤，根據(jù)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況決定是否重復(fù)刀盤脫困工作；后續(xù)工作包括的工序有:盾構(gòu)與基座分離，盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)始發(fā)。
[0047]圖2和圖3為盾構(gòu)始發(fā)過程示意圖，始發(fā)井地下連續(xù)墻1、負(fù)環(huán)管片3和洞門4為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，反力裝置2和基座7由型鋼焊接而成，盾構(gòu)機(jī)5放置在基座7的導(dǎo)軌9上，并設(shè)有鉸接油缸6和推進(jìn)油缸8 ;始發(fā)過程中，盾構(gòu)機(jī)5前方的刀盤已經(jīng)貫入凍土中，此過程中極易出現(xiàn)刀盤被凍住的現(xiàn)象。
[0048]步驟一:準(zhǔn)備工作
[0049]圖4和圖5為基座縱向支撐示意圖，基座7與反力裝置2之間的空隙塞入第一型鋼10，第一型鋼10通過焊縫11、12分別與基座7和反力裝置2連接，第一型鋼10在基座7的橫斷面上共對(duì)稱設(shè)置兩排；基座7與洞門4之間插入第二型鋼13，第二型鋼13與基座7通過焊縫15連接，第二型鋼13與洞門4的間隙通過雙快水泥14填塞密實(shí)，第二型鋼13在橫斷面上共對(duì)稱設(shè)置一排；縱向傳力體系由始發(fā)井地下連續(xù)墻1-反力裝置2-第一型鋼10-基座7_第二型鋼1